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Hintergrund
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Die vorliegenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Reperfusionsmapping. Insbesondere ist eine Destruktionszeitgebung für die qualitative oder quantitative Analyse bei der dreidimensionalen Reperfusion geschaffen.
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Parametrische Bilder der dreidimensionalen Perfusion von Ultraschall-Kontrastmitteln sind nützlich beim Untersuchen von Veränderungen des Blutflusses in Organen und Geweben infolge von Krankheitszuständen, Medikamenten oder anderen physiologischen Bedingungen. Destruktions-Reperfusions-Sequenzierung ist eine wohl bekannte Technik zum Messen der Kontrastmittel-Perfusion innerhalb eines Organs oder anderen Gewebes. Für die parametrische Bildgebung der Volumen-Perfusion wird das Kontrastmittel in den Blutstrom eingeführt, und dann wird ein Bereich des Kontrastmittels in einer Querschnittsebene mit hochenergetischem Ultraschall zerstört. Der Bereich wird dann in einem zerstörungsfreien kontrastempfindlichen Modus abgebildet, um Blut-Perfusionsparameter, wie etwa Kontrastmittel-Ankunftszeit, maximale Intensitätsprojektion, normalisiertes Zeitintegral oder maximale Flächenbedeckung, zu messen. Eine Sammlung in Sequenz erfasster planarer Schnitte kann kombiniert werden, um einen Volumen-Datensatz zu bilden.
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Die einzelnen planaren Schnitte werden über ein mechanisch verschobenes eindimensionales Array oder ein voll elektronisch abgetastetes zweidimensionales Array gebildet. In einem Beispiel wird ein eindimensionales Array mechanisch in der „Elevation”, bzw. um einen Höhenwinkel verschoben, um eine Reihe zweidimensionaler Bilder eines Destruktions-Reperfusions-Ankunftszeitparameters eines Kontrastmittels zu erzeugen. Jedes zweidimensionale Bild wird einzeln über den Destruktions-Reperfusions-Zyklus für die Ebene bewegungskompensiert. Die Sammlung zweidimensionaler Bilder, welche die Ankunftszeit oder Perfusionsrate für einzelne „Elevations”-scheiben darstellen, wird dann kombiniert, um den Volumen-Datensatz zu bilden. Der Volumen-Datensatz wird zur Wiedergabe in der dreidimensionalen oder Mehrebenen-Neuformatierung benutzt. wenn jedoch während aufeinander folgender Scheiben-Erfassungszeiträume erhebliche Bewegung besteht, dann ist das synthetisierte Volumenbild möglicherweise keine genaue Wiedergabe der dreidimensionalen Perfusionsparameter. Bewegung nach außerhalb der Ebene kann zu geometrischer Verzerrung und Bereichen führen, die übergangen oder wiederholt abgetastet sein können.
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Die Destruktionsenergie kann als Antwort auf Bewegung gelenkt werden, sodass der gewünschte Bereich die erforderliche Destruktionsenergie erfährt, und derselbe Bereich wird dann während der Reperfusionsphase getrackt und gemessen. Jedoch kann dieser Ansatz erfordern, dass die Destruktionsenergie in potenziell beliebige Richtungen gelenkt wird. Die beliebige Richtung kann für bestimmte Objekt- und Sondengeometrien schwierig oder nicht erreichbar sein. Außerdem können einige Schallköpfe nicht leicht beliebige Ebenen abtasten und sind auf orthogonal angeordnete Liniensequenzen beschränkt. Beliebiges Positionieren ist schwierig bei einem mechanisch verschobenen 1D-Array, da die Schallkopfpositionierung aufgrund der mechanischen Trägheit des Schallkopfes und der Positionierungsvorrichtung nicht mit einer hohen Framerate (d. h. 10 Hz) erfolgen kann.
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Kurze Zusammenfassung
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Zur Einführung: Die unten beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthalten Verfahren, Systeme, computerlesbare Medien und Anweisungen für die bewegungssynchronisierte Destruktion für die Reperfusion bei medizinischer diagnostischer Ultraschalluntersuchung. Perfusionsdaten für ein Volumen werden sequenziell für verschiedene Segmente des Volumens erfasst. Für ein gegebenes Segment, wie etwa einen planaren Bereich, wird Bewegungstracking innerhalb des Segments durchgeführt. Wenn ausreichende Registrierung oder Korrelation beim Abschluss einer Sequenz von Abtastungen für das aktuelle Segment besteht, dann tritt ein geringeres Ausmaß an Bewegung auf. An diesem Punkt wird die Aussendung von Kontrastmitteldestruktiver akustischer Energie im nächsten Segment durchgeführt. Das Tracking wird für das nächste Segment wiederholt, um das Umwechseln zu noch einem weiteren Segment zu synchronisieren. Andere Bereiche zum Tracking können benutzt werden. Durch Steuern der Aussendung von Destruktionspulsen auf Zeiten geringerer Bewegung oder größerer Registrierung mit einem Anfangszustand können zuverlässigere Perfusionsmengen in einem Volumen bestimmt werden.
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In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur bewegungssynchronisierten Destruktion für die Reperfusion bei medizinischer diagnostischer Ultraschalluntersuchung geschaffen. Eine Sequenz von Ultraschall-Datenframes wird erfasst, die zumindest teilweise Informationen von Kontrastmitteln in einem dreidimensionalen Bereich eines Patienten darstellen. Eine Registrierung zwischen Daten aus verschiedenen Zeiten innerhalb der Sequenz wird bestimmt. Zu einer Zeit während der Sequenz wird akustische Energie mit einer Amplitude zur Destruktion der Kontrastmittel ausgesandt. Das Aussenden wird mit der Registrierung synchronisiert, sodass das Aussenden geschieht, wo die Registrierung oberhalb eines ersten Niveaus liegt, und nicht geschieht, wo die Registrierung unterhalb des ersten Niveaus liegt. Ein Bild wird als Funktion eines Niveaus an Kontrastmittel nach dem Aussenden erzeugt.
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In einem zweiten Aspekt sind auf einem computerlesbaren Speichermedium Daten gespeichert, die durch einen programmierten Prozessor ausführbare Anweisungen für die bewegungssynchronisierte Destruktion für die Reperfusion bei medizinischer diagnostischer Ultraschalluntersuchung darstellen. Das Speichermedium enthält Anweisungen zum Erzeugen von akustischer Energie zur Destruktion von Kontrastmitteln, wobei das Erzeugen sequenziell für verschiedene Segmente eines dreidimensionalen Volumens eines Patienten durchgeführt wird, zum Erhalten von Ultraschalldaten, welche die Reperfusion von Kontrastmitteln innerhalb der verschiedenen Segmente darstellen, wobei das Erhalten für jedes Segment nach dem Erzeugen für das jeweilige Segment durchgeführt wird, und zum Steuern des Erzeugens der akustischen Energie zur Destruktion für jedes Segment auf Grundlage eines Ausmaßes an Ähnlichkeit der zu verschieden Zeiten erhaltenen Ultraschalldaten.
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In einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur bewegungssynchronisierten Destruktion für die Reperfusion bei medizinischer diagnostischer Ultraschalluntersuchung geschaffen. Mit Ultraschall von einem Schallkopf werden ein erster und ein zweiter unterschiedlicher Teilbereich eines Volumens eines Patienten abgetastet. Der erste Teilbereich wird eine erste Vielzahl von Malen abgetastet, und dann wird der zweite Teilbereich eine zweite Vielzahl von Malen abgetastet. Kontrastmittel in dem ersten Teilbereich werden vor dem Abtasten der ersten Vielzahl von Malen zerstört. Kontrastmittel in dem zweiten Teilbereich werden vor dem Abtasten der zweiten Vielzahl von Malen und nach dem Abtasten des ersten Teilbereichs zerstört. Daten von der ersten Vielzahl von Abtastungen werden korreliert. Das Zerstören der Kontrastmittel in dem zweiten Teilbereich wird durchgeführt, wo das Korrelieren eine Korrelation angibt.
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Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Ansprüche definiert, und nichts in diesem Abschnitt darf als Einschränkung dieser Ansprüche aufgefasst werden. Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Komponenten und Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, stattdessen wurde Gewicht auf die Erläuterung der Grundgedanken der Erfindung gelegt. Außerdem bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugsnummern übereinstimmende Teile in den verschiedenen Ansichten.
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1 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens für die bewegungssynchronisierte Destruktion für die Reperfusion bei medizinischer diagnostischer Ultraschalluntersuchung gemäß einer Ausführungsform; und
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2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Ultraschallbildgebungssystems für die bewegungssynchronisierte Destruktion für die Reperfusion.
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Genaue Beschreibung der Zeichnung und der zurzeit bevorzugten Ausführungsformen
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In einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Sammlung zweidimensionaler Ultraschallkontrast-parametrischer Bildgebungsscheiben in Destruktions-Reperfusions-Sequenzen erfasst. Eine Sammlung von Volumensegmenten, wie etwa zweidimensionale Scheiben von reperfusionsbezogenen Parametern, wird sequenziell erfasst. Die Bildgebungsscheiben von den verschiedenen Sequenzen werden kombiniert, um einen dreidimensionalen Datensatz zu bilden. Bewegungskompensation kann benutzt werden, um Bewegung innerhalb der Erfassung der zweidimensionalen Scheibe zu korrigieren, aber volle Bewegungskompensation über zweidimensionale Scheiben ist möglicherweise nicht praktisch. Um Fehler aufgrund von Bewegung nach außerhalb der Ebene zu reduzieren oder zu minimieren, wird Bewegungstracking benutzt, um die Destruktionsereignisse zu synchronisieren. Die Destruktion wird aufgehalten, bis eine korrekte Registrierung zwischen zweidimensionalen Scheibenerfassungen innerhalb einer Sequenz erreicht ist. In anderen Ausführungsformen wird dreidimensionales Tracking durchgeführt, jedoch für Segmente oder andere Unterbereiche in dem Volumen.
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Die Zeitgebung der Destruktionsereignisse wird synchronisiert, um das Erreichen einer genauen räumlichen Ausrichtung gemessener Segmente in ein endgültiges Volumenbild sicherzustellen. Zum Beispiel werden Blutflussbezogene Parameter für eine einzelne zweidimensionale Scheibe über ein Destruktions-Reperfusions-Intervall mit einem mechanisch verschobenen Array mit Bewegungstracking erfasst. Der erste Frame nach der Destruktion wird zu Trackingzwecken während des Intervalls benutzt, sodass eine Bewegung in der Ebene kompensiert wird. Eine Bewegung außerhalb der Ebene kann zu schlechter Korrelation führen. Der Wechsel zum nächsten Segment wird mit der Korrelation synchronisiert, sodass weniger Bewegung aufgetreten ist, wenn zu einem benachbarten Segment des Volumens übergegangen wird, um eine weitere Sequenz für Perfusionsmessungen zu erfassen.
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Messungen für eine gegebene Scheibe und die entsprechende Abtastsequenz werden unter Verwendung eines zerstörungsfreien oder weniger destruktiven Kontrastmittel-Bildgebungsmodus durchgeführt, wie etwa Bildgebung bei kubischer Grundschwingung oder niedrigem mechanischem Index. Die Abtastsequenz für ein gegebenes Segment kann über viele Sekunden erfolgen, wie etwa 1 bis 30 Sekunden. Der Zeitraum ist konsistent mit der Zeit, die das Kontrastmittel benötigt, um einen Gewebebereich zu reperfundieren. Ein parametrisches Bild wird aus diesem Satz an zweidimensionalen Messungen gebildet. Die Ankunftszeit ist ein Beispiel einer Art parametrischen Bildes.
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Das sequenzielle Abtasten mit Destruktions-Synchronisierung kann mit mechanisch verschobenen eindimensionalen Arrays oder voll elektronischen zweidimensionalen Arrays arbeiten. Unter Verwendung des Trackings können zweidimensionale Scheiben- oder Untervolumen-Messungen verworfen oder nicht für de Perfusionsparameter-Berechnung benutzt werden, wenn übermäßige Bewegung zwischen Destruktionsereignis und Reperfusionsmessungen auftritt. Zu schlecht korrelierten Abtastungen gehörende Daten können bei der Perfusionsberechnung ausgelassen werden, wodurch Verfälschung der Gesamtmessung vermieden wird.
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1 zeigt ein Verfahren für die bewegungssynchronisierte Destruktion für die Reperfusion bei medizinischer diagnostischer Ultraschalluntersuchung. Das Verfahren wird durch das System 10 von 2 oder ein anderes System umgesetzt. Das Verfahren wird in der gezeigten Reihenfolge oder einer anderen Reihenfolge durchgeführt. Zusätzliche, andere oder weniger Vorgänge können vorgesehen sein. Zum Beispiel wird der Vorgang 36 nicht durchgeführt. Stattdessen wird der Abtastbereich ohne Bewegung des Arrays bewegt. Als weiteres Beispiel werden die Vorgänge 40, 42, 44 und/oder 46 nicht durchgeführt.
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In Vorgang 30 werden Ultraschalldaten erhalten, die Reperfusion von Kontrastmitteln darstellen. Eine Sequenz von Ultraschall-Datenframes wird nach Destruktion von Kontrastmitteln oder vor Perfusion durch Kontrastmittel erzeugt. Die Sequenz wird durch Erfassen von Datenframes mit Ultraschall oder durch Erlangen zuvor erzeugter Datenframes (z. B. DICOM-Bilder) erzeugt. Die Datenframes werden in Echtzeit mit aktuellem Abtasten oder aus gespeicherten Ausschnitten gewonnen. Die Sequenz kann im Wesentlichen fortlaufend oder periodisch sein (z. B. ein- oder mehrmals in jedem Herzzyklus).
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Die Sequenz enthält Datenframes, die einen abgetasteten Bereich zu verschiedenen Zeiten darstellen. Jeder Datenframe stellt einen selben oder einen überlappenden Bereich dar.
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Einige Frames können verschiedene Bereiche darstellen, wie etwa aufgrund von Bewegung des Schallkopfes nach außerhalb der Ebene bezüglich des Patienten. Ein Datenframe ist eine Datengruppe, die eine vollständige Abtastung zu einer gegebenen Zeit eines ein-, zwei- oder dreidimensionalen Bereichs darstellt. Zum Beispiel wird ein Datenframe aus einer linearen, Vector®-, Sektor- oder Segmentabtastung gewonnen. Als weiteres Beispiel stellt ein Datenframe ein Untervolumen, wie etwa einen konischen oder zylindrischen Bereich, innerhalb des abzubildenden Gesamtvolumens dar. Der Datenframe besteht aus Abtastpunkten eines Segments oder Unterabschnitts des wiederholt zur Reperfusion abzutastenden Volumens.
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Eine Sequenz von Datenframes wird für jedes der verschiedenen Segmente des Volumens erfasst. Innerhalb jedes der verschiedenen Segmente werden Daten vor dem Erhalten von Daten für das nächste Segment erhalten. Eine Sequenz von Ultraschall-Datenframes, die, zumindest teilweise, Informationen von Kontrastmitteln in jedem Segment darstellen, wird sequenziell unter den Segmenten erfasst. Ultraschall von einem Schallkopf wird benutzt, um sequenziell Datenframes von verschiedenen Teilbereichen eines Volumens eines Patienten zu erfassen. Ein Teilbereich wird eine Vielzahl von Malen abgetastet, und dann wird ein weiterer Teilbereich eine Vielzahl von Malen abgetastet, um Sequenzen von Frames für verschiedene Segmente vorzusehen.
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Durch sequenzielles Erfassen einer Sequenz für jedes Segment werden Daten erhalten, die ein Volumen darstellen. Die Segmente sind verschiedene Teilbereiche des Volumens und stellen daher in Kombination den dreidimensionalen Bereich des Patienten dar. Die Sammlung von Messungen aus einer Anzahl kleiner Volumina oder Ebenen wird dann kombiniert, um ein parametrisches Bild des vollen Volumens zu erzeugen. Eine Sammlung von Volumensegmenten von reperfusionsbezogenen Parametern wird erfasst, wo die Destruktion für jedes Volumensegment synchronisiert ist, oder aufgehalten, bis eine korrekte Registrierung auftritt. Eine weitere Motivation zum Durchführen von Destruktions-Reperfusions-Messungen über kleine Bereiche besteht darin, dass Messungen örtlicher Perfusion die diagnostisch nützlichsten sein können. Durch Destruktion von Kontrastmittel in einem Segment wird die Reperfusion für das Segment von nahen Blutreservoiren her gemessen. Destruktion von Kontrastmittel in einem großen Bereich sagt möglicherweise nicht so viel darüber aus, wie Blut örtlich zugeführt wird.
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In einer Ausführungsform ist das Segment ein planarer Bereich des Volumens. Ultraschall-Datenframes werden sequenziell für verschiedene Ebenen in dem Volumen erfasst. Die Sequenzen für verschiedene Segmente sind durch die Aussendung oder Aussendungen von Vorgang 38 zeitlich getrennt. Eine gegebene Sequenz für ein Segment wird nach der Destruktion mindestens eines Teils der Kontrastmittel in dem Segment erfasst.
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Die verschiedenen Segmente werden mit einem mechanisch verschobenen eindimensionalen Array abgetastet. Das Array benutzt einen Schrittmotor oder einen anderen Motor, um sich von einer Position zu einer weiteren Position zu bewegen. An jeder Position wird eine andere zu einem Segment gehörige Sequenz erhalten. Die verschiedenen Segmente sind verschiedene Ebenen, die, zumindest teilweise, durch die Position des Arrays entlang der „Elevation” oder mechanisch abgetasteten Dimension definiert sind.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Segmente Ebenen oder nicht-planare Bereiche. Ein mehrdimensionales Array von Elementen wird benutzt, um die Sequenzen zu erfassen. Das mehrdimensionale Array, wie etwa ein 2D-Array, wird elektronisch in den Dimensionen Azimut und „Elevation” abgelenkt. Die Abtastlinien können durch Verzögerungen und/oder Apodisation bestimmt sein. Ultraschalldaten werden unter Verwendung von akustischer Energie erhalten, die mit elektrischer Ablenkung in den Richtungen Azimut und „Elevation” erzeugt wird. Die Ablenkung richtet die Abtastung zum Abtasten innerhalb eines gegebenen Segments. Das Array kann bewegt oder an der Stelle gehalten werden. Die Ablenkung ermöglicht das Abtasten verschiedener Segmente und verschiedener Abtastlinien innerhalb eines gegebenen Segments.
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Der abgetastete Volumenbereich des Patienten und/oder das Segment enthält Kontrastmittel oder einen Bereich, der nach Eintreffen der Kontrastmittel wahrscheinlich welche enthalten wird. Die Kontrastmittel sprechen auf Ultraschallenergien an. Einige oder alle der Datenframes enthalten Informationen von Kontrastmitteln. Die Informationen können auch Antworten von Gewebe oder Fluiden enthalten. In einer Ausführungsform werden die Informationen bei einer kubischen Grundschwingung von Ultraschallsignalen erhalten. Zum Beispiel werden Ultraschallsignale in einer Vielzahl von Impulsen mit mindestens zwei verschiedenen Amplitudenpegeln und Phasen ausgesendet. Um Destruktion der Kontrastmittel zu vermeiden oder zu minimieren, werden Aussendungen niedriger Amplitude (z. B. MI geringer als 0,7) verwendet. Signale als Antwort auf die Aussendungen werden kombiniert. Daten werden an jedem räumlichen Ort eines Untersuchungsbereichs in jedem Datenframe erfasst.
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In den Datenframes wird nur ein Datentyp dargestellt, wie etwa Daten, die nur Kontrastmittel oder Antworten von Kontrastmittel und Gewebe darstellen. Alternativ stellen die Datenframes verschiedene Datentypen dar, wie etwa in einem selben Frame oder in verschiedenen Framesätzen.
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Jede Sequenz dauert einen Zeitraum, wie etwa 1–30 Sekunden. Zwei oder mehr (z. B. Dutzende oder Hunderte) Frames werden in jeder Sequenz erfasst. Der Zeitraum kann auf der Reperfusion beruhen. Zum Beispiel dauert die Sequenz an, bis eine ausreichende Kontrastmittelantwort erhalten ist. Eine durchschnittliche Echofläche oder Änderung der Echofläche oder des Echovolumens, Änderung der Fläche oder des Volumens des Kontrastmittelechos oder ein anderer Indikator kann benutzt werden, um ausreichende Reperfusion anzuzeigen. Eine Eingabe des Anwenders kann den Abschluss des Zeitraums angeben. Der Zeitraum kann auf einem Zeitgeber beruhen, wie etwa eine auf 1–30 Sekunden eingestellte Zeit von der Aussendung von Destruktionsimpulsen in Vorgang 38 an.
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Der Zeitraum kann auf einem physiologischen Zyklus beruhen. Zum Beispiel werden die Frames für ein Segment über einen vollständigen physiologischen Zyklus erfasst. Ein Atemzyklus kann eine Länge von zwei oder mehr Sekunden aufweisen; daher kann die Sequenz länger als zwei Sekunden dauern. Atmen kann zu einer Bewegung des Patienten und/oder des Schallkopfes führen. Die Haut oder der Körper des Patienten bewegt sich aufgrund des Atmens. Die Hand des Ultraschalldiagnostikers kann sich aufgrund von Atmen bewegen. Durch Erfassen über eine auf dem Atemzyklus basierende Sequenz kann sich eine Variation bei der Registrierung aufgrund des Atmens oder anderer physiologisch bezogener Bewegung ergeben. Indem der Zeitraum bei oder um einen oder mehrere vollständige Zyklen liegt, kann die Variation zwischen Segmenten reduziert werden.
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Korrekte Registrierung kann sich ergeben, wenn sich das gemessene Gewebe zurück zu einer ursprünglichen Position bewegt. Das Gewebe unterliegt periodischer Bewegung, die durch Atmen, Herzbewegung, Peristaltik oder andere willkürliche oder unwillkürliche Bewegung des gemessenen Körpers oder der Person verursacht wird, die den Schallkopf hält. Unter Verwendung der Registrierung von Vorgang 32 und der Synchronisierung von Vorgang 34 kann diese Registrierung benutzt werden, um den Wechsel zur Abtastung eines weiteren Segments zu einer Zeit zeitzusteuern, wenn sich das Gewebe in einer ursprünglichen Position befindet.
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In anderen Ausführungsformen beruht der Zeitraum auf einer Kombination von Faktoren. Zum Beispiel ist der Zeitraum ausreichend lang, um Reperfusion zu ermöglichen. Der Zeitraum beruht auf Ultraschallmessungen und/oder ist zeitgesteuert. Sobald eine ausreichende Länge vergangen ist, werden die Registrierung von Vorgang 32 und die Synchronisierung von Vorgang 34 benutzt, um das Ende des Zeitraums zu bestimmen. Die Zeit mit ausreichender Registrierung nach ausreichender Länge wird als Ende des Zeitraums und als Zeit zum Beginnen des Abtastens eines anderen Segments gewählt.
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In Vorgang 32 wird eine Registrierung bestimmt. Die Registrierung erfolgt zwischen Frames für ein gegebenes Segment. Das Segment ist dasselbe oder ein anderes, für das eine aktuelle Sequenz für die Perfusionsanalyse erfasst wird. In einer Ausführungsform erfolgt die Registrierung unter Verwendung der auch für die Perfusionsanalyse erfassten Frames. Zum Beispiel ist das Segment ein planarer Bereich. Die Registrierung erfolgt zwischen Frames für denselben planaren Bereich. Die Registrierung ist eine ein- oder zweidimensionale Registrierung entlang einer oder mehreren Dimensionen.
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Registrierung ist eine beliebige bekannte oder später entwickelte Bewegungstracking- oder Ähnlichkeitsmessung. Daten aus verschiedenen Abtastungen werden korreliert. Zum Beispiel wird eine Mindestsumme der Differenz-Absolutwerte, eine andere Summe der Differenz-Absolutwerte, Kreuzkorrelation oder Autokorrelation benutzt.
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Die Ähnlichkeit wird zwischen ganzen Frames (d. h. dem gesamten Abtastbereich) oder einer Untermenge gemessen. Zum Beispiel wird ein Fenster aus einem Referenzframe mit einem Fenster für einen anderen Frame oder alle anderen Frames verglichen. Das Fenster ist ein Mittenbereich, ein anderer interessierender Bereich, abwärts abgetasteter Frame, zu Merkmalen oder Spitzenechos gehörende vielfache Bereiche oder eine andere Untermenge des gesamten Frames. Der Referenzframe ist ein erster, nach Destruktion von Kontrastmitteln erfasster Frame, ein Mittelwert einer Vielzahl von Frames, ein Musterframe oder ein anderer Frame in einer Sequenz. In einer Ausführungsform wird ein Bereich von ungefähr 2/3 der gesamten durch den Frame dargestellten Fläche als Fenster in dem ersten nach Destruktion von Kontrastmitteln erfassten Frame für das Segment benutzt. Andere Größen von Untersuchungsbereichen oder Fenstern können benutzt werden. Nachfolgende Frames werden mit dem Fenster verglichen, um die Ähnlichkeit zu messen.
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In alternativen Ausführungsformen wird die Bewegung getrackt, und die Frames werden ausgerichtet, um Bewegung zwischen den Frames zu korrigieren. Die Ähnlichkeit wird zwischen den bewegungskorrigierten Datenframes gemessen. In anderen alternativen Ausführungsformen kann die Ähnlichkeit als Versatz und/oder Drehung für eine beste Anpassung zwischen Frames gemessen werden. Die Registrierung wird durch das Ausmaß an Versatz und/oder Drehung dargestellt.
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Die Registrierung gibt ein Ausmaß an Schallkopfbewegung, Patientenbewegung, Organbewegung, Kombinationen davon oder anderer Bewegung an. Globale oder örtliche Bewegung kann bestimmt werden.
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Wenn das Segment wechselt, das abgetastet wird, wechselt die Registrierung zu Daten für das neue Segment. Ein neuer Referenz-Datenframe wird gewählt, und die Registrierung für das neue Segment wird mit dem neuen Referenz-Datenframe durchgeführt.
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Die Ähnlichkeit kann eine dreidimensionale Ähnlichkeit sein, wie etwa Bestimmen eines Ausmaßes an Registrierung zwischen Frames für ein gegebenes Untervolumen des gesamten dreidimensionalen untersuchten Bereichs des Patienten. Das Untervolumen ist ein Segment. Die Registrierung kann auf den Daten für das gesamte Untervolumen oder weniger als das gesamte Untervolumen beruhen. Anstelle einzelner zweidimensionaler Scheiben werden kleine Bereiche oder Untervolumina auf Ähnlichkeit vermessen. Zum Beispiel werden Kontrastmittel in einem kleinen zylindrischen Bereich zerstört. Eine Reperfusionsanalyse für einen kleineren, örtlichen Bereich kann ein besseres Maß der Perfusionsfähigkeit eines gegebenen Gewebes vorsehen.
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Tracking an diesem kleinen Untervolumen kann während der Reperfusions-Integrations-Phase durchgeführt werden.
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In einer Ausführungsform bezieht sich die Eigenschaft der Registrierung auf denselben Datentyp, der für die Perfusionsanalyse zu benutzen ist, oder ist davon abgeleitet. In einer weiteren Ausführungsform werden Eigenschaften mindestens eines ersten Datentyps zum Registrieren benutzt, und Daten mindestens eines zweiten Datentyps werden für die Perfusionsanalyse benutzt. zum Beispiel werden mehrere klinische Ultraschallbilder oder Datenframes mit gemischten Daten des Kontrastmitteltyps und des B-Mode-Typs verwendet, wobei die B-Mode- oder stärker gewebereaktiven Daten zur Registrierung und die Kontrastmitteldaten oder stärker kontrastmittelreaktiven Daten für die Perfusionsuntersuchung benutzt werden. Die verschiedenen Datentypen stellen denselben oder überlappende Bereiche zu einer selben oder im Wesentlichen selben Zeit dar.
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In Vorgang 34 wird die Erzeugung der akustischen Energie zur Destruktion gesteuert. Sobald ein vollständiger Satz an Datenframes für die Perfusion eines Segments in Vorgang 30 erfasst ist, wechselt die Perfusionsanalyse zu einem weiteren Segment. Die Registrierung (z. B. die Tracking-Qualität oder Ausrichtung) wird überwacht, um die Zeit zu bestimmen, zu welcher Zeit der Wechsel erfolgen soll. Zum Beispiel wird die Registrierung zweidimensionaler Bilder für einen planaren Bereich benutzt, um zu bestimmen, wann zum Abtasten eines anderen planaren Bereichs bewegt werden soll (z. B. zu einer Abtastebene mit einer anderen „Elevations”-position).
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Für jedes Segment wird ein Ausmaß der Ähnlichkeit der zu verschiedenen Zeiten erhaltenen Ultraschalldaten (z. B. der verschiedenen Datenframes) benutzt, um den Wechsel zu einem weiteren Segment und der entsprechenden Destruktions-Aussendung von Vorgang 36 zu steuern. Das Aussenden von Vorgang 38 wird mit der Registrierung synchronisiert, sodass das Aussenden von Vorgang 38 geschieht, wo die Registrierung auf einer Seite (z. B. unterhalb) eines Schwellniveaus liegt, und geschieht nicht, wo die Registrierung auf einer anderen Seite (z. B. oberhalb) des Schwellniveaus liegt. In einer Ausführungsform wird eine Ähnlichkeit zwischen verschiedenen Datenframes mit einem Schwellwert verglichen. Die Ähnlichkeit besteht zwischen dem Referenzframe und jedem nachfolgend erfassten Frame. Wenn die Ähnlichkeit höher (z. B. Korrelation) oder niedriger (z. B. Mindestsumme der Differenz-Absolutwerte) ist als der Schwellwert, ist dieser Frame mit geringer Bewegung oder Versatz gegenüber dem Referenzframe verbunden.
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Der Schwellwert ist vorgegeben, vom Anwender festgelegt oder adaptiv. Vorgegebene Schwellwerte können auf Versuchen für verschiedene Bildgebungsanwendungen beruhen. Die Festlegung durch den Anwender ermöglicht das Einstellen des Schwellwerts, um ein vom Anwender gewünschtes Bild vorzusehen. Ein beliebiges adaptives verfahren kann verwendet werden. Zum Beispiel lässt man Kontrastmittel einen Bereich perfundieren. Der Anwender oder das System veranlassen dann eine Destruktion durch Aussenden eines Strahls oder von Strahlen höherer Leistung. Die ersten beiden nach der Destruktion erfassten Frames sind wahrscheinlich ähnlich. Dieses Ähnlichkeitsmaß mit oder ohne Offset (z. B. durch Multiplikation mit 2, 10 oder einem anderen Wert oder durch Addition eines Werts) wird als der Schwellwert für nachfolgende Auswahl benutzt. Als weiteres Beispiel wird eine Varianz zwischen ausgerichteten Datenframes benutzt, um den Schwellwert festzulegen. Ein beliebiger adaptiver Schwellwert wird für eine gesamte Sequenz beibehalten oder kann sich während der Verarbeitung einer Sequenz von Frames anpassen.
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Das Aussenden von Vorgang 38 wird gesperrt, wo unzureichende Registrierung gegeben ist. Der Mangel an Registrierung weist auf Versatz des Abtastbereichs im Vergleich zu dem Mal hin, als das Segment zuerst abgetastet wurde oder zu einem anderen Zeitpunkt abgetastet wurde. Die Schwellwert-Registrierung ist eine momentane Messung oder beruht auf einer Kombination von Messungen. Zum Beispiel muss eine aufeinander folgende Anzahl von sequenziellen Registrierungen dem Schwellwert Genüge tun. Als weiteres Beispiel erfolgt eine bestimmte Anzahl von Registrierungen in der gesamten Sequenz, über einen Sequenzzeitraum oder über einen bestimmten Teil des Sequenzzeitraums. Kombinationen verschiedener Schwellwerte können benutzt werden. Jede beliebige Messung des Ausmaßes an Ähnlichkeit zu einer oder mehreren Zeiten kann benutzt werden.
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Für ein mechanisch abgelenktes Array wird das Array in Vorgang 36 bewegt, und die Aussendungen von Vorgang 38 werden auf Grundlage der Synchronisierung von Vorgang 34 durchgeführt. Wenn die Tracking-Qualitätsmessung auf eine gute Ausrichtung hinweist, tritt möglicherweise wenig Bewegung auf, oder wenig Versatz ist aufgetreten. Das Array wird schnell mechanisch zur nächsten „Elevations”-position verschoben, und ein neuer Destruktions-Reperfusions-Zyklus wird gestartet. Ein neuer Tracking- oder Referenzframe zur Verwendung in der nächsten Sequenz wird erstellt. Wenn keine gute Ausrichtung besteht, wie etwa aufgrund von Bewegung oder Verschiebung, geht die Registrierung von Vorgang 32 für das aktuelle Segment weiter. Dieses Tracking wird überwacht, bis sich ausreichende Ausrichtung ergibt.
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Wenn sich innerhalb eines eingestellten Zeitraums keine ausreichende Ausrichtung ergibt, kann die vorgegebene zeit für die Perfusionsuntersuchung ablaufen und diese abgebrochen werden, da eine übermäßige, nicht korrigierbare Bewegung aufgetreten ist. Alternativ wird, wenn wesentliche Beträge an Bewegung aus der Ebene zwischen den Destruktions- und Reperfusionsphasen für ein gegebenes Segment auftreten, die Destruktions-Reperfusions-Sequenz für dieses Segment abgebrochen. Das Verfahren für das Segment wird erneut begonnen.
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Die Information über Tracking-Qualität kann über die Zeit erhalten werden, um die Bewegungsperiode zu bestimmen, wie etwa eine Atemperiode, sodass die Zeitinformation auch benutzt werden kann, um die beste Zeit zum Verschieben des mechanischen Arrays zu bestimmen, um mit dem Zyklus verknüpfte Intervalle schneller Bewegung zu vermeiden. Der Referenzframe wird in einer Ausführungsform während einer Zeit geringerer Bewegung erfasst. Die zyklische Variation kann als zusätzliche Überprüfung benutzt werden, sodass der Zyklus-Zeitablauf auf das Auftreten geringerer Bewegung hinweist und die Registrierung ebenfalls geringe Verschiebung anzeigt.
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Für ein elektronisch abgelenktes Array erfolgt eine ähnliche Erfassungssequenz-Sammeln von Bewegungs-getrackten Frames für ein Segment. Die Destruktion und der Wechsel zu einem anderen Segment wird mit einer Messung guter Ausrichtung synchronisiert, nachdem die Reperfusionsmessung durchgeführt ist. Ein Vorteil der elektronisch abgelenkten Methode ist es, dass schneller Wechsel zwischen den Segmenten erfolgen kann. Aufgrund des schnellen Wechsels kann zum Tracking ein anderer Bereich benutzt werden, als für Destruktions-Reperfusions-Messungen erfasst wird. Zum Beispiel wird die Mitte eines Organs zur Registrierung von Vorgang 32 abgetastet, während Daten für ein anderes Segment erhalten werden. Der Beginn einer Destruktions-Reperfusions-Sequenz für eine gegebene zweidimensionale Scheibe oder ein anderes Segment wird zu guter Ausrichtung in diesem mittleren Bereich synchronisiert.
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Mehrere Teilbereiche eines Volumens können gleichzeitig getrackt werden, um die Ausrichtungsqualität zu bestimmen. Tracking von verschiedenen Teilbereichen kann beim Behandeln von Fällen mit Drehbewegung eines Organs helfen.
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In Vorgang 36 wird das Array bewegt. Ein Schrittmotor oder eine andere Vorrichtung bewegt das Array zu einer anderen Stelle. Das Segment ist aufgrund der neuen Array-Position bewegt. Wo elektrische Auslenkung in „Elevations”-richtung vorgesehen ist, kann das Segment ohne Bewegen des Arrays bewegt werden.
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Nachdem die Daten für eine Sequenz von Abtastungen in einem gegebenen Segment erfasst sind (z. B. Erfassen von Daten für eine Ebene zu verschiedenen Zeiten über einen Reperfusionszeitraum), werden das Array und/oder das Segment bewegt, um ein anderes Segment abzutasten. Eine Sequenz wird sequenziell für jede Segmentposition erfasst. Verschiedene Segmente werden zu verschiedenen Zeiten abgetastet.
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In Vorgang 38 wird die Destruktion der Kontrastmittel in einem nachfolgenden Segment durchgeführt, wo das Korrelieren eine Korrelation angibt. Zu Beginn einer neuen Sequenz wird akustische Energie mit einer Amplitude zur Destruktion der Kontrastmittel ausgesandt. Es kann jede beliebige Amplitude benutzt werden, wie etwa mit einem mechanischen Index von 0,6 oder höher. Im Allgemeinen wird ein mechanischer Index von 1,0 oder höher benutzt, um zumindest einige Kontrastmittel zu zerstören. Frequenzwobbeln oder andere Veränderungen können benutzt werden, um mehr Kontrastmittel zu zerstören. Beliebige Abtastmuster zur Destruktion können benutzt werden, wie etwa wiederholte Aussendungen entlang derselben Abtastlinien, um mehr Kontrastmittel in größeren Tiefen zu zerstören. Breite und enge Strahlaussendung kann benutzt werden.
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Ein genügend hohes Druckaussendungsfeld wird erzeugt, um Kontrastmittel in dem Segment in einem kurzen Zeitraum zu zerstören, wie etwa 0,5 bis 2 Sekunden. Die Zeit zur Destruktion ist kurz genug, um zu ermöglichen, dass ein reperfusionsbezogener Parameter, wie etwa die Ankunftszeit, genau gemessen wird. Es ist schwierig für Ultraschall-Arrays und -Systeme, große Mengen an Leistung in einem kurzen Zeitraum zu liefern, um Kontrastmittel über einen großen Bereich zu zerstören. Indem Vorgang 38 nur für eine Untermenge, wie etwa eins von zwei oder mehr (z. B. Dutzenden) Segmenten in einem Untersuchungsvolumen, durchgeführt wird, kann ausreichend hoher Druck zur Destruktion von Kontrastmitteln in einem ausreichend kurzen Zeitraum vorgesehen werden.
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Das Aussenden zur Destruktion wird als Funktion der Registrierung durchgeführt. Für ein gegebenes Segment beginnt der Prozess mit der Aussendung zur Destruktion. Die Aussendung zur Destruktion wird nicht durchgeführt, bis die Registrierung für ein vorhergehendes Segment geringe oder keine Bewegung oder Verschiebung bezüglich des gerade abgetasteten Organs ausweist.
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Der sich von Vorgang 38 zu Vorgang 30 erstreckende Pfeil stellt das Wiederholen für verschiedene Segmente dar. Für ein gegebenes Segment werden das Erhalten von Daten (Vorgang 30) und Bestimmen der Registrierung (Vorgang 32) wiederholt, um genügend Daten für die Reperfusionsuntersuchung des Segments zu erfassen. Nach Abschluss werden die Aussendung zur Destruktion von Vorgang 38 und die Vorgänge 30–34 für das nächste Segment wiederholt. Das Aussenden erfolgt eine Vielzahl von Malen. Verschiedene Aussendungsvorgänge senden die akustische Energie zu verschiedenen Teilbereichen des dreidimensionalen Bereichs, sodass Reperfusionsinformation für die verschiedenen Teilbereiche sequenziell erfasst wird. Aufgrund der Synchronisierung von Vorgang 34 kann ein Zeitraum zwischen sequenziellen Wiederholungen des Aussendens von Vorgang 38 für verschiedene Segmente variieren.
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Für jede Wiederholung oder jedes Segment werden Kontrastmittel in dem Segment vor dem Erhalten von Daten für die Reperfusionsmessung zerstört. Kontrastmittel werden für jedes nachfolgende Segment vor dem Abtasten über eine Vielzahl von Malen für das Segment und nach dem Abtasten des vorhergehenden Segments zerstört.
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Das dreidimensionale Reperfusionsmapping wird als eine Reihe von Segmenten, wie etwa zweidimensionalen Scheiben, erfasst. Diese Wiederholung macht dreidimensionale Volumen-Kontrastbildgebung machbar. Planare oder andere Segmentdestruktion erlaubt genügend Leistung zur Destruktion von Kontrastmittel, indem Destruktion von Kontrastmittel im vollen Volumen zu einer Zeit vermieden wird. Die Reperfusionsdaten des Volumens stellen örtliche Reperfusionsfähigkeit statt Perfusion für das gesamte Volumen dar. Globale Reperfusion kann weniger nützlich sein, da die inneren Teilbereiche des Volumens oder Organs aufgrund der Destruktion von Kontrastmitteln in umgebendem Gewebe sowie von Blutansammlungen verzögerte Reperfusion aufweisen können.
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Sobald ein vollständiger Satz von Sequenzen zweidimensionaler Scheiben oder anderer Segmente mit ausreichender Registrierung zur Destruktion und/oder Reperfusion für alle der Segmente erfasst wurde, können die Daten kombiniert werden, um ein vollständiges dreidimensionales parametrisches Bild zu bilden. Wenn Daten für ein Segment während unerwünschter Bewegung erfasst werden, können die Daten vollständig verworfen werden. Die Destruktions- und Reperfusionsmessung für das Segment kann wiederholt werden, um ausreichende Daten zu erfassen.
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In Vorgang 40 wird nur eine Untermenge (d. h. weniger als alle) der Reperfusionsdaten ausgewählt. Ein oder mehrere Datenframes werden nicht gewählt. Die ausgewählten Datenframes können zum Bestimmen von Reperfusionsparametern ohne Verzerrung durch die abgewählten Daten benutzt werden. Alternativ werden alle der Datenframes für ein gegebenes Segment benutzt, um einen Reperfusionsparameter (d. h. die Größe) zu berechnen.
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Die Auswahl ist eine Funktion der Registrierung. Im Allgemeinen werden die mit weniger Bewegung zwischen den Frames verbundenen Datenframes ausgewählt, und die mit mehr Bewegung zwischen den Frames verbundenen Datenframes werden nicht ausgewählt. Das mit einem Datenframe verknüpfte Ausmaß an Ähnlichkeit gibt an, ob der Datenframe beibehalten oder in die Reperfusionsanalyse einbezogen werden sollte. Tracking-Information wird vor und nach der Destruktion sowie während der Reperfusionsmessung erfasst. Datenframes werden ausgewählt, solange keine übermäßige Bewegung aufgetreten ist. Wenn genügend Tracking über die Destruktionsereignisse und zumindest einen bestimmten Prozentsatz der Zeit während der Reperfusionsmessung erhalten bleibt, dann ist dieses Segment ausreichend. Wenn die Registrierung Bewegung für einen Teilbereich der Sequenz für ein gegebenes Segment anzeigt, können die während dieses Teilbereichs oder dieser Teilbereiche erfassten Frames verworfen oder nicht benutzt werden. Verschiedene Schwellwerte können je nach Art der Reperfusionsmessung benutzt werden. Zum Beispiel kann schlechte Registrierung während einer Mitte des Sequenzzeitraums zum Messen der Zeit zum Reperfundieren akzeptabel sein, jedoch nicht zum Messen einer Reperfusionsrate. Verschiedene Schwellwerte können für verschiedene Teilbereiche des Segmentzeitraums benutzt werden.
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Wenn nach der Auswahl eine ungenügende Anzahl von Datenframes zur Verfügung steht, kann die Reperfusionsmessung für das Segment wiederholt werden. Gute Tracking-Qualität ist für genügend Zeit während der Reperfusionsmessung vorgesehen, um sicherzustellen, dass der gewünschte Parameter mit genügender Genauigkeit gemessen werden kann.
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Die Auswahl beruht auf Frames ahne Bewegungskorrektur. Alternativ werden die Frames bewegungskorrigiert, und die Registrierung nach der Korrektur wird für die Auswahl benutzt. Die Bewegungskompensation oder -korrektur kann vor oder nach der Auswahl durchgeführt werden. Zum Beispiel wird dieselbe Ähnlichkeits- oder Verschiebungsberechnung für die Auswahl und die Bewegungskorrektur benutzt. Nach dem Bestimmen der Verschiebung auf Grundlage der Ähnlichkeit oder anderer Information werden die Datenframes räumlich ausgerichtet. Strikte oder flexible Korrektur kann benutzt werden. Die Ausrichtung vermeidet eher Unschärfe.
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In Vorgang 42 wird eine Größe aus den Ultraschalldaten berechnet, welche die Reperfusion darstellt. Die Reperfusionsgröße ist eine Funktion der Daten, die sich entlang den drei räumlichen Dimensionen in dem dreidimensionalen Bereich erstrecken, eine Funktion von Daten für einen Ort, eine Funktion einer eindimensionalen Verteilung von Daten oder eine Funktion einer zweidimensionalen Verteilung von Daten. Informationen aus der ausgewählten Untermenge von Frames und nicht aus abgewählten der Ultraschall-Datenframes werden kombiniert. Das Kombinieren erfolgt nach einer beliebigen jetzt bekannten oder später entwickelten Verarbeitung zwischen Frames, wie etwa Maximalintensitätshalten, Minimalintensitätshalten, Mittelwertsbestimmung oder Konstruieren einer oder mehrerer Zeit-Intensitäts-Kurven. Parameterdaten für das Volumen werden als Funktion der Daten von den ausgewählten Frames erzeugt. Die ausgewählten Frames von Ultraschalldaten werden als Funktion der Zeit integriert, um die Parameterwerte für jeden Ort zu bestimmen. „Integriert” schließt mathematische Integration oder Ausbilden eines Bildes aus einer Vielzahl von Quellen ein.
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Für jeden räumlichen Ort eines Untersuchungsbereichs werden die Daten verglichen oder zum Bestimmen eines Werts benutzt. Für jedes Voxel wird ein Wert als Funktion von Daten aus jedem der übrigen (ausgewählten) Datenframes ausgewählt. Zum Beispiel wird der Mittelwert, der Median oder ein anderer statistischer Datenwert für jeden räumlichen Ort als Funktion der Zeit aus den Frames bestimmt. Als weiteres Beispiel wird das Maximum, das Minimum oder ein anderes Datum bezüglich Daten aus den ausgewählten Frames auf Grundlage von Vergleich ausgewählt. Die Frames der ausgewählten Untermenge werden zu einem beständigen Frame oder Einzelframe kombiniert. In einem weiteren Beispiel wird eine Kurve, die Intensität oder eine andere Kontrastmittelantwort als Funktion der Zeit darstellt, aus den Frames bestimmt. Die Kurve gilt für einen Bereich oder einen räumlichen Ort. Da die Frames zu verschiedenen Zeiten gehören, ist die Kurve eine der Intensität als Funktion der Zeit. Eine Eigenschaft der Kurve kann als der Parameter bestimmt werden. In noch einem anderen Beispiel wird eine Reaktionszeit der Rückkehr von ausreichend Kontrastmittel zum räumlichen Ort berechnet.
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Die kombinierten Daten sind von demselben oder von unterschiedlichem Datentyp im Vergleich zu dem für die Auswahl benutzten. Zum Beispiel werden Kontrastmittelspezifische oder -bezogene Daten integriert. Ein anderer Datentyp, wie etwa B-Mode-Daten mit oder ohne die Kontrastmittel-spezifischen Daten, wird für die Auswahl benutzt.
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In Vorgang 44 wird ein Bild erzeugt. Das Bild ist eine Funktion eines Pegels von Kontrastmittel nach Destruktion (z. B. eine Funktion der berechneten Parameterwerte). Durch Kombinieren von Informationen von Kontrastmitteln, wie etwa Informationen primär bei einer kubischen Grundschwingung von Ultraschallsignalen, können die Perfusion von Kontrastmitteln und/oder kleine Blutgefäße leichter betrachtet werden. Beliebige Perfusionsparameter können für jeden räumlichen Ort berechnet werden, wie etwa Zeit zum Perfundieren oder nur die Intensität von Kontrastmittel. Die ausgewählten (und nicht abgewählten) Daten oder alle der Daten für ein gegebenes Voxel werden benutzt, um die Perfusionsparameter zu bestimmen. Das Bild kann ein maximales Echo von Kontrastmitteln über den Sequenzzeitraum oder einen anderen Reperfusionsparameter darstellen. Die Perfusionsparameter-Information wird als Voxeldatum zum Wiedergeben des Bildes benutzt. Das Bild ist eine Wiedergabe mit Pixeln, die als Funktion eines Perfusionspegels für den Teilbereich des durch das betreffende Pixel dargestellten Bereichs moduliert sind.
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Das Bild wird aus den Daten wiedergegeben, die das Volumen darstellen. Der Parameter (die Größe) für jeden räumlichen Ort in dem Volumen (d. h. jedes Voxel) wird zur Wiedergabe benutzt. Es kann Oberflächen- oder Projektionswiedergabe benutzt werden. Für die Projektionswiedergabe kann eine Maximum-, Minimum-, Mittelwerts- oder andere Projektion benutzt werden. Alphamischung kann benutzt werden. Die Wiedergabe des Volumens kann mit oder ohne Opazitätsgewichtung und/oder Schattierung erfolgen. Jede jetzt bekannte oder später entwickelte Wiedergabe des Volumens kann benutzt werden. In alternativen Ausführungsformen werden ein Schnittebenenbild oder Mehrebenen-Rekonstruktionsbilder aus den Reperfusionsdaten des Volumens erzeugt.
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Die Reperfusionswiedergabe kann allein oder getrennt betrachtet werden. Alternativ werden die Reperfusionsinformationen mit einer Wiedergabe aus anderen Daten überlagert oder gemischt, wie etwa von Gewebe (z. B. B-Mode) oder Strömung (z. B. Dopplergeschwindigkeit oder Energie).
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In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform wird eine Größe angezeigt. Die Größe ist eine Zahl oder ein Text, wie etwa „1,4 Sekunden”. Eine Grafik, wie etwa durchschnittliches Kontrastmittel in einem Bereich als Funktion der Zeit, kann angezeigt werden. Eine oder mehrere Zeit-Intensitäts-Kurven können angezeigt werden, wie etwa verschiedene, von örtlichen Mittelwerten an verschiedenen Bereichen in dem Volumen abgeleitete Kurven.
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2 zeigt ein System 10 für die bewegungssynchronisierte Destruktion für die Reperfusion bei medizinischer diagnostischer Ultraschalluntersuchung. Das System 10 enthält einen Sendestrahlformer 12, einen Schallkopf 14, einen Empfangsstrahlformer 16, einen Bildprozessor 18, einen Synchronisierungsprozessor 20, ein Display 20 und einen Speicher 28. Zusätzliche, andere oder weniger Bauteile können vorgesehen sein. Zum Beispiel ist ein getrennter Speicher zum Puffern oder Speichern von Datenframes über die Zeit vorgesehen. Als weiteres Beispiel ist der Synchronisierungsprozessor 20 mit dem Bildprozessor 18 kombiniert oder ein Teil davon. Der Synchronisierungsprozessor 20 kann aus separaten Prozessoren bestehen, wie etwa einem zum Steuern des Abtastens und einem weiteren zum Wiedergeben eines Bildes.
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Das System 10 ist in einer Ausführungsform ein medizinisches diagnostisches Ultraschall-Bildgebungssystem, aber andere Bildgebungssysteme derselben (Ultraschall-) oder einer anderen Modalität können benutzt werden. In anderen Ausführungsformen ist ein Teil des Systems oder das gesamte System 10 in einem Computer oder einer Workstation umgesetzt. Zum Beispiel werden zuvor erfasste Datenframes ohne die Strahlformer 12, 16 oder den Schallkopf 14 verarbeitet.
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Der Sendestrahlformer 12 ist ein Ultraschallsender, ein Speicher, ein Impulsgeber, ein Analogschaltkreis, ein Digitalschaltkreis oder Kombinationen davon. Der Sendestrahlformer 12 ist so zu betreiben und eingerichtet, dass er Wellenformen für eine Vielzahl von Kanälen mit verschiedenen oder relativen Amplituden, Verzögerungen und/oder Phasenlagen erzeugt. Nach Aussenden akustischer Wellen von dem Schallkopf 14 als Reaktion auf die erzeugten Wellen werden ein oder mehrere Strahlen geformt. Der Sendestrahlformer 12 kann veranlassen, dass der Strahl eine bestimmte Phase und/oder Amplitude aufweist. Zum Beispiel sendet der Sendestrahlformer 12 eine Sequenz von Pulsen aus, die zu einer gegebenen Abtastlinie oder benachbarten Abtastlinien gehört. Die Pulse entsprechen Strahlen mit unterschiedlichen Amplituden und/oder relativen Phasen. In alternativen Ausführungsformen wird ein einzelner Strahl für jede beliebige gegebene Abtastlinie benutzt, und/oder Strahlen mit einer selben Amplitude und/oder relativen Phasen werden benutzt.
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Der Schallkopf 14 ist ein 1-, 1,25-, 1,5-, 1,75- oder 2-dimensionales Array piezoelektrischer oder kapazitiver Membranelemente. Zweidimensionale Arrays sehen elektronische Ablenkung in Azimut und „Elevation” mit oder ohne gleiche Anzahlen von Elementen entlang beiden Dimensionen vor. Das zweidimensionale Array kann Mach oder gekrümmt sein. Der Schallkopf 14 enthält eine Vielzahl von Elementen zum Umwandeln zwischen akustischer und elektrischer Energie. Die Elemente sind mit Kanälen des Sende- und des Empfangsstrahlformers 12, 16 verbunden.
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Der Empfangsstrahlformer 16 enthält eine Vielzahl von Kanälen mit Verstärkern, Verzögerungen und/oder Phasendrehern und einen oder mehrere Summierer. Jeder Kanal ist mit einem oder mehreren Schallkopfelementen verbunden. Der Empfangsstrahlformer 16 wendet relative Verzögerungen, Phasen und/oder Apodisation an, um einen oder mehrere Empfangsstrahlen als Antwort auf jede Aussendung zu formen. In alternativen Ausführungsformen ist der Empfangsstrahlformer 16 ein Prozessor zum Erzeugen von Abtastpunkten unter Verwendung von Fourier- oder anderen Transformationen.
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Der Empfangsstrahlformer 16 kann ein Filter, wie etwa ein Filter zum Isolieren von Informationen bei einer zweiten Harmonischen oder einem anderen Frequenzband relativ zum Sende-Frequenzband, enthalten. Solche Informationen können eher solche zu gewünschtem Gewebe, Kontrastmittel und/oder Strömung enthalten. In einer weiteren Ausführungsform enthält der Empfangsstrahlformer 16 einen Speicher oder Puffer und ein Filter oder einen Addierer. Zwei oder mehrere Empfangsstrahlen werden kombiniert, um Informationen bei einem gewünschten Frequenzband zu isolieren, wie etwa einer zweiten Harmonischen, einer kubischen Grundwelle oder einem anderen Band.
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Jede gewünschte Sequenz von Sende- und Empfangsvorgängen kann benutzt werden, um Ultraschallinformation zu erlangen. Zum Beispiel können B-Mode-Daten durch einmaliges Abtasten eines Segments erhalten werden. Der B-Mode kann zur Bildgebung von Gewebe benutzt werden. Korrelation oder Bewegungstracking kann benutzt werden, um Fluid-Informationen aus B-Mode-Daten abzuleiten. B-Mode-Betrieb kann Informationen über Kontrastmittel vorsehen. Dopplerinformation kann erhalten werden, indem entlang jeder Abtastlinie Sequenzen vom Strahlen ausgesendet werden. Ein Corner Turning Memory kann benutzt werden, um Gewebe-, Kontrastmittel- und/oder Strömungsinformationen aus Dopplersignalen zu isolieren. Andere jetzt bekannte oder später entwickelte Modi können benutzt werden.
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In einer Ausführungsform ist der Modus ein Kontrastmittel-Abbildungsmodus. Kontrastmittel können mit typischen B-Mode- oder Dopplertechniken abgebildet werden. Durch das Isolieren von Informationen bei der zweiten, bei geraden, ungeraden, Subharmonischen oder bei anderen Harmonischen können eher Informationen von Kontrastmitteln erkannt werden. Zum Beispiel wird eine zwei-Puls-Technik benutzt. Die Pulse weisen eine selbe Amplitude, aber unterschiedliche Phase auf. Durch Summieren der Antwort werden zu geraden Harmonischen gehörige Informationen erkannt. Filtern kann alternativ benutzt werden. Alternativ oder zusätzlich ist relative Phasenverschiebung in der Empfangsverarbeitung vorgesehen.
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In einer Ausführungsform wird die Aussendesequenz so gesteuert, dass sie Echosignale als Antwort auf die kubische Grundschwingung erzeugt. Der Strahlformer 12 ist so zu betreiben, dass er eine Vielzahl von Pulsen mit mindestens zwei verschiedenen Amplitudenpegeln aussendet und mindestens zwei der Vielzahl von Pulsen entgegengesetzte oder unterschiedliche Phasen aufweisen. Die Senderleistung kann auf beliebige geeignete Weise variiert werden, wie zum Beispiel durch Einstellen der an einzelne Schallkopfelemente angelegten Spannung oder durch Einstellen der Anzahl von Schallkopfelementen (oder der Sendeapertur), die benutzt wird, um einen bestimmten Puls zu formen.
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Zum Erhalten von Ultraschalldaten bei der kubischen Grundschwingung enthält der Empfangsstrahlformer 16 Zeilenspeicher und einen Summierer oder ein Filter, um Signale zu kombinieren, die Reaktionen auf die Aussendungen sind. Die Zeilenspeicher oder Puffer können als physisch separate Speicher ausgebildet sein, oder sie können alternativ als ausgewählte Orte in einer gemeinsamen physischen Vorrichtung ausgebildet sein. Die strahlgeformten Signale werden in den Zeilenspeichern oder Puffern gespeichert und dann in einem gewichteten Summierer gewichtet und summiert. Gewichtungswerte sowohl für Amplitude als auch für Phase werden in dem gewichteten Summierer benutzt. Die Speicher und der Summierer können unter Verwendung analoger oder digitaler Techniken umgesetzt sein. Der gewichtete Summierer bildet ein zusammengesetztes Ausgangssignal, indem er die separaten strahlgeformten Empfangssignale gewichtet. Das zusammengesetzte Ausgangssignal für einen gegebenen räumlichen Ort ist ein zur Antwort auf die kubische Grundschwingung gehörender Abtastpunkt.
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Erhalten von Informationen über kubische Grundschwingung ist im
US-Patent Nr. 6 494 841 offenbart, dessen Offenbarung hier durch Verweis aufgenommen ist. Beliebige der darin offenbarten Sendesequenzen und Empfangskombinationen können zum Erhalten von Informationen über kubische Grundschwingung benutzt werden. Andere Sendesequenzen und Empfangskombinationen zum Erhalten von Informationen über kubische Grundschwingung können benutzt werden, wie sie etwa in den
US-Patenten Nr. 6 602 195 ,
6 632 177 ,
6 638 228 und
6 682 482 offenbart sind, deren Offenbarungen hier durch Verweis aufgenommen sind. Im allgemeinen wird eine Sequenz von Pulsen mit verschiedenen Amplituden und Phasen ausgesendet. Die Verwendung von Amplitudenveränderung oder verschiedenen Amplituden ohne unterschiedliche Phasen kann auch benutzt werden, um Informationen über kubische Grundschwingung zu erhalten. Durch Kombinieren empfangener Signale als Antwort auf die Sequenz wird ein Abtastpunkt erhalten, der Informationen über kubische Grundschwingung enthält. Die Informationen über kubische Grundschwingung sind hoch spezifisch für Ultraschall-Kontrastmittel, da Kontrastmittel eine kubische Antwort erzeugen und der Schallkopf und das Gewebe sehr geringe kubische Antwort erzeugen. Die Information sieht Unterdrückung von Störungen durch Gewebe vor und ermöglicht eine spezifischere Bildgebung für Kontrastmittel. Zum Beispiel können kleine Gefäße innerhalb von Gewebe unter Verwendung von Informationen über kubische Grundschwingung leichter abgebildet oder erkannt werden.
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Der Bildprozessor 18 ist ein B-Mode-Detektor, Doppler-Detektor, Doppler-Detektor für gepulste Wellen, Korrelationsprozessor, Fouriertransforrnationsprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein allgemeiner Prozessor, Steuerprozessor, ein Field Programmable Gate Array, ein digitaler Signalprozessor, eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Kombinationen davon oder eine andere jetzt bekannte oder später entwickelte Vorrichtung zum Erfassen von Informationen zum Anzeigen aus strahlgeformten Ultraschall-Abtastpunkten.
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In einer Ausführungsform setzt der Bildprozessor 18 eine schnelle Fouriertransformation aus einer Vielzahl von Abtastpunkten um, die einen selben Bereich oder Ort des Tores darstellen. Jeder der Abtastpunkte reagiert auf kubische Grundschwingung, sodass eine Dopplerdarstellung mit gepulsten Wellen aus Informationen über kubische Grundschwingung erzeugt werden kann. Der Bildprozessor 18 enthält in einer parallelen Spur auch einen B-Mode-Detektor. Der B-Mode-Detektor arbeitet an denselben oder verschiedenen strahlgeformten Abtastpunkten, um Antworten von Gewebe, Kontrastmittel oder von Gewebe und Kontrastmittel zu erfassen. Zum Beispiel wird ein einzelner Empfangsstrahl für jeden räumlichen Ort aus der Sequenz von Empfangsstrahlen, die für die Isolierung von kubische Grundschwingungen benutzt wird, an den B-Mode-Detektor zum Abbilden von Informationen primär über Gewebe angelegt.
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Der Bildprozessor 18 gibt Frames von Ultraschalldaten aus. Die Datenframes sind in einem Erfassungsformat (z. B. Polarkoordinaten), einem Darstellungsformat (z. B. Abtastung in ein Format mit kartesischen Koordinaten oder in ein Bild umgewandelt) oder einem anderen Format formatiert. Jeder Datenframe stellt einen ein-, zwei- oder dreidimensionalen abgetasteten Bereich dar. Die Datenframes enthalten einen einzigen oder mehrere Typen von Daten. Zum Beispiel enthält ein Datenframe nur Informationen über Kontrastmittel. Als weiteres Beispiel enthält ein Datenframe Informationen über Kontrastmittel für einige räumliche Orte und einen weiteren Informationstyp (z. B. B-Mode oder Doppler) für andere räumliche Orte, Verschiedene Datentypen können in demselben Frame für einen selben räumlichen Ort vorgesehen sein. In einem weiteren Beispiel sind verschiedene Datentypen in verschiedenen Datenframes vorgesehen.
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In einer alternativen Ausführungsform lädt der Bildprozessor 18 Daten aus einem Netzwerk oder Speicher. Zum Beispiel werden DICOM- oder andere Bilder geladen. Jedes Bild ist ein Datenframe. Ein Frame kann verschiedene Datentypen enthalten, einer dem anderen überlagert. Alternativ enthält jeder Frame nur einen Datentyp, wobei es verschiedene Frames für verschiedene Datentypen gibt. In einer weiteren Ausführungsform ist jeder Frame unterteilt, sodass ein Teilbereich einen Datentyp enthält und ein weiterer Teilbereich einen weiteren Datentyp enthält.
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Der Synchronisierungsprozessor 20 ist eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein Korrelationsprozessor, ein Fouriertransformationsprozessor, ein allgemeiner Prozessor, ein Steuerprozessor, ein Field Programmable Gate Array, ein digitaler Signalprozessor, eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, ein Grafikprozessor, Kombinationen davon oder eine andere jetzt bekannte oder später entwickelte Vorrichtung zum Bestimmen von Ähnlichkeit und/oder Versatz zwischen Datenframes. Der Synchronisierungsprozessor 20 empfängt die Datenframes, um den Zeitpunkt zum Wechsel zwischen Segmenten zum Abtasten und zum Aussenden von Destruktionspulsen zu bestimmen.
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Der Synchronisierungsprozessor 20 oder der Bildprozessor 18 bestimmt Reperfusionsparameter für jeden räumlichen Ort. In einer Ausführungsform wird eine maximale Intensität des Echos von Kontrastmittel über die Abtastsequenz durch ein Persistenzfilter bestimmt. Daten für einen bestimmten räumlichen Ort können von einem Frame mit einem anderen Frame oder einem laufenden Kombinationsframe verglichen werden. Auf Grundlage des Vergleichs (z. B. höchster Wert, Beitrag zum Mittelwert oder niedrigster Wert) wird einer der Werte ausgewählt, oder der laufende Kombinationsframe wird aktualisiert, um den gewünschten Wert einzuschließen. Die Daten von Frames für einen selben Ort können kombiniert werden, um einen Perfusionsparameter zu bestimmen, wie etwa Bestimmen eines durchschnittlichen Kontrastmittelpegels oder Bestimmen einer Eigenschaft einer Zeit-Intensitäts-Kurve.
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Der Synchronisierungsprozessor 20 kann auch einen Darstellungsprozessor, Grafikprozessor, Alphamischungspuffer, anderen Puffer, Speicher, Prozessor, Addierer oder eine andere Vorrichtung zum Erzeugen eines Bildes aus Informationen von einem Volumen-Datensatz oder Reperfusionsparameterwerten enthalten. Der Synchronisierungsprozessor 20 gibt ein Bild wieder, das ein Volumen darstellt.
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Das Display 20 ist eine Katodenstrahlröhre, ein Monitor, ein LCD-Display, ein Flachbildschirm, ein Projektor oder eine andere Anzeigevorrichtung. Das Display 20 empfängt Anzeigewerte zum Darstellen eines Bildes. Die Anzeigewerte sind formatiert als eindimensionales Bild, zweidimensionales Bild oder dreidimensionale Darstellung. In einer Ausführungsform sind die Anzeigewerte für ein Bild erstellt, das als Funktion von Datenframes erzeugt ist, die zu verschiedenen Zeiten erfasst sind. Wenn zusätzliche Datenframes erfasst und ausgewählt werden, kann das Bild aktualisiert werden. Andere Bilder, wie etwa Bilder von Einzel- oder Komponenten-Datenframes, können auch dargestellt werden.
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Das Display 20 kann ein Bild darstellen, das aus Perfusionsinformationen in drei Dimensionen wiedergegeben wird. Die Perfusionsinformationen werden durch örtliche Destruktions- und Reperfusionsmessungen bestimmt. Die Messungen werden für verschiedene Teilbereiche eines Volumens wiederholt. Die erfassten Daten stellen die Reperfusion für das Volumen dar, obwohl sie sequenziell für die verschiedenen Segmente erfasst werden. Die Daten werden wiedergegeben, um Reperfusion für das Volumen aus einem ausgewählten Blickwinkel oder für eine beliebige Schnittebene darzustellen.
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Der Bildprozessor 18 und/oder Synchronisierungsprozessor 20 arbeiten nach Anweisungen. Ein computerlesbares Speichermedium, wie etwa der Arbeitsspeicher 28, speichert Daten, die durch einen oder beide dieser programmierten Prozessoren ausführbare Anweisungen für die bewegungssynchronisierte Destruktion für die Reperfusion bei medizinischer diagnostischer Ultraschalluntersuchung darstellen. Die Anweisungen zum Umsetzen der hierin beschriebenen Prozesse, Verfahren und/oder Techniken sind auf computerlesbaren Speichermedien oder Speichern, wie etwa einem Cache, Puffer, RAM, Wechselmedium, einer Festplatte oder einem anderen computerlesbaren Speichermedium, vorgesehen. Computerlesbare Speichermedien umfassen verschiedene Typen von flüchtigen und nichtflüchtigen Speichermedien. Die in den Figuren veranschaulichten oder hier beschriebenen Funktionen, Vorgänge oder Aufgaben werden als Reaktion auf einen oder mehrere Sätze von Anweisungen ausgeführt, die in oder auf computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind. Die Funktionen, Vorgänge oder Aufgaben sind unabhängig von dem speziellen Typ des Anweisungssatzes, der Speichermedien, des Prozessors oder der Verarbeitungsstrategie und können durch Software, Hardware, integrierte Schaltkreise, Firmware, Mikrocode und dergleichen ausgeführt werden, die allein oder in Kombination arbeiten. Ebenso können Verarbeitungsstrategien Multiprocessing, Multitasking, Parallelverarbeitung und dergleichen umfassen. In einem Ausführungsbeispiel sind die Anweisungen auf einer Wechsel-Speichermedien-Einrichtung gespeichert, um von lokalen oder entfernten Systemen gelesen werden zu können. In anderen Ausführungsbeispielen sind die Anweisungen an einem entfernten Ort gespeichert, um sie über ein Computernetzwerk oder über Telefonleitungen zu übertragen. In noch anderen Ausführungsbeispielen sind die Anweisungen in einem bestimmten Computer, einer CPU, GPU oder einem System gespeichert.
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Während die Erfindung oben mit Bezug auf verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass viele Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die obige detaillierte Beschreibung als erläuternd und nicht als Einschränkung betrachtet wird, und dass verstanden wird, dass es die folgenden Ansprüche einschließlich aller Äquivalente sind, die bezwecken, den Erfindungsgedanken und den Umfang dieser Erfindung zu definieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6494841 [0080]
- US 6602195 [0080]
- US 6632177 [0080]
- US 6638228 [0080]
- US 6682482 [0080]
