DE102012101395B4

DE102012101395B4 - Mehrstrahliger Spektral-Doppler in der medizinischen diagnostischen Ultraschallbildgebung

Info

Publication number: DE102012101395B4
Application number: DE102012101395.0A
Authority: DE
Inventors: Wilko Wilkening; Saurabh Datta; Paul Freiburger; Chi-Yin Lee
Original assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Current assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2024-02-22
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: US20120215110A1; FR2971696A1; DE102012101395A1; FR2971696B1; US9398898B2

Abstract

Nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten Daten, die durch einen programmierten Prozessor (18) ausführbare Befehle zum Erfassen von räumlich einzelnen Spektral-Doppler-Informationen repräsentieren, wobei das Speichermedium Befehle für Folgendes umfasst:Aussenden (26) von Strahlen zu voneinander getrennt angeordneten Regionen;Empfangen (28) von Signalen für eine Vielzahl von lateral entfernt angeordneten Orten als Reaktion auf jeden der Strahlen;Ausführen (30) der Spektralanalyse der Signale getrennt für jeden der lateral entfernt angeordneten Orte;Verschachteln (40) des Aussendens (26) zu den voneinander getrennt angeordneten Regionen, sodass das Empfangen (28) und Ausführen (30) in einer zeitkontinuierlichen Weise erfolgt; undSteuern (42) des Verschachtelns als Funktion eines anatomischen Vorgangs an den voneinander getrennt angeordneten Regionen,worin das Steuern (42) das Steuern des Verschachtelns als Funktion eines physiologischen Kreislaufs umfasst, wo das Aussenden (26) für einen ersten Abschnitt des physiologischen Kreislaufs an einer ersten der voneinander getrennt angeordneten Regionen ausgeführt und für einen zweiten Abschnitt des physiologischen Kreislaufs an einer zweiten der voneinander getrennt angeordneten Regionen ausgeführt wird.

Description

HINTERGRUND
Gegenstand der vorliegenden Erfindung basiert auf Spektral-Doppler-Ultraschall. Die Spektral-Doppler-Ultraschallbildgebung stellt ein Bild von Geschwindigkeitswerten (vertikale Achse), die mit Energie moduliert werden, als Funktion der Zeit (horizontale Achse) bereit. Dieses Spektrum kann zum Studium von Flüssigkeitsfluss oder Gewebebewegung in einem Patienten verwendet werden. Durch Aussendung von einer Vielzahl von Pulsen an einem Ort eines einzigen Gates wird eine Spektral-Doppler-Antwort als Reaktion auf empfangene Echosignale erzeugt. Das Frequenzspektrum der Bewegung oder des Flusses des Objekts für eine einzige räumliche Region wird geschätzt und als Funktion der Zeit angezeigt. Fluss- und Gewebe-Verformungsparameter können aus der Erfassung abgeleitet werden.
Das Dokument US 2010 / 0 191 115 A1 offenbart ein Verfahren zur Übertragung von Ultraschallenergie, um auf Basis von Ultraschall eine diagnostische Bildgebung zu generieren. Das Dokument US 2010 / 0 022 884 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem räumlich getrennte Spektral-Doppler-Informationen angezeigt werden. Für jede von mehreren räumlichen Positionen, z. B. in Verbindung mit verschiedenen Empfangsstrahlen, wird ein Spektrum bestimmt. Auch die Dokumente US 5 365 929 A und US 2009 / 0 082 672 A1 befassen sich mit dem Gebiet der Ultraschallbildgebung.
Ultraschalldiagnostiker stellen manuell den Gate-Ort, die Gate-Größe, Sendefrequenz und andere Spektral-Doppler-Bildgebungssteuerparameter ein, um ein gewünschtes Bild zu erhalten. Die Einstellung des Gates wird durch die Anzeige eines 2D-B-Mode-Bilds der interessierenden Anatomie unterstützt. Einige Verfahren wurden für eine automatische Einstellung des Spektral-Doppler-Gates vorgeschlagen.
Spektral-Doppler-Ultraschallbildgebung stellt Frequenzinformationen für einen Ort bereit, kann somit keine räumlichen Informationen bereitstellen. Spektralinformationen können für unterschiedliche Tiefen entlang einer selben Scan-Linie bereitgestellt werden. Spektralinformationen für andere Orte oder Scan-Linien werden sequentiell erfasst. Bei einem Routine-Scan stellt der Anwender häufig eine Reihe von einzelnen Gates (Single-Gates) ein, um das Spektrum zu optimieren, und das Verfahren wird für jeden Ort in derselben Bildebene (z. B. Mitralklappe und Mitralanulus) wiederholt. Bestimmte kardiale Messungen erfordern die Bewertung der Verhältnisse von Spitzenflussgeschwindigkeit und Gewebeverschiebung. Im Fall der vaskulären Anwendung werden mehrere Gates vor und nach der Stenose eingestellt, um eine klinisch relevante Beurteilung auszuführen. In anderen Fällen müssten einzelne interessierende Regionen an Herzwänden in Bezug zueinander studiert werden, um eine Dyssynchronie in einem Herzventrikel zu beurteilen.
Der räumliche Fluss kann durch Farb- oder Fluss-Doppler-Bildgebung dargestellt werden. Die mittlere Doppler-Frequenzverschiebung oder mittlere Geschwindigkeit für jeden einer Vielzahl von räumlichen Orten entlang mehrerer Scan-Linien wird erfasst. Den mittleren Geschwindigkeiten werden Farben zugeordnet. Jedoch könnte eine mittlere Geschwindigkeit, wie zum Beispiel aus der Änderung der Frequenz für die Doppler-Verarbeitung abgeleitet, nicht ausreichende Informationen bezüglich der Bewegung bereitstellen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Einleitend schließen die nachstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen Verfahren, Systeme, computerlesbare Medien und Befehle zur Erfassung räumlich einzelner Spektral-Doppler-Informationen ein. Um Spektraldaten an verschiedenen Orten zu erfassen, werden räumlich einzelne Sendestrahlen gleichzeitig oder während desselben Sendevorgangs gebildet. Die Sendestrahlen haben lateral entfernt angeordnete Foki- oder Spitzen-Regionen, die voneinander getrennt angeordnet sind. Einer oder mehrere Empfangsstrahlen werden als Reaktion auf jeden Sendestrahl gebildet, wodurch Abtastungen für eine Vielzahl von lateral entfernt angeordneten Orten bereitgestellt werden. Es wird für jeden einer Vielzahl von räumlichen Orten ein Spektrum bestimmt.
In anderen oder zusätzlichen Ansätzen werden Abtastungen für unterschiedliche Regionen zu unterschiedlichen Zeiten erfasst. Das Scannen für jede Region wird verschachtelt, basierend auf dem anatomischen Vorgang, wie zum Beispiel ein erlerntes Bewegungsmuster, das durch einen Prozessor bestimmt wird. Da Spektralschätzung auf einer zeitkontinuierlichen Reihe von Aussendung und Empfang beruht, erfolgt das Scannen einer Region über einen ausreichenden Zeitraum für die Spektralschätzung bevor das Scannen einer anderen Region erfolgt. Durch Nutzung eines anatomischen Vorgangs wird ausreichend Zeit für die Spektralschätzung bereitgestellt. Aufgrund des anatomischen Vorgangs werden unterschiedliche Regionen mit Fluss oder Bewegung zu unterschiedlichen Zeiten in Verbindung gebracht. Das Scannen wird gesteuert, um die Region des Flusses oder der Bewegung zu geeigneter Zeit, basierend auf dem anatomischen Vorgang, zu scannen.
Teilstrahl oder Verschachtelungssteuerung (Interleaving) können unabhängig voneinander verwendet werden. In anderen Ausführungsformen wird die Verschachtelungssteuerung mit Teilstrahl verwendet, sodass räumlich einzelne Sendestrahlen simultan zum Scannen mindestens einer der Regionen gesendet werden und für das spätere Scannen einer anderen der Regionen verwendet oder nicht verwendet werden können.
In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren für räumlich einzelne Spektral-Doppler-Informationen bereitgestellt. Ein erster und zweiter Strahl senden simultan und wiederholt von einem Transducer-Array entlang einer räumlich einzelnen ersten bzw. zweiten Sende-Scan-Linie. Die Signale werden wiederholt als Reaktion auf das Aussenden von einem ersten und zweiten lateral einzelnen Empfangsort empfangen. Der erste und zweite Empfangsort liegen innerhalb des ersten bzw. zweiten Strahls. Es werden ein erstes und zweites Spektrum für den ersten bzw. zweiten Empfangsort aus den Signalen geschätzt. Ein Bild wird angezeigt. Das Bild ist eine Funktion von zumindest dem ersten Spektrum.
In einem zweiten Aspekt hat ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium darin Daten gespeichert, die durch einen programmierten Prozessor ausführbare Befehle zur Erfassung räumlich einzelner Spektral-Doppler-Informationen darstellen. Das Speichermedium schließt Befehle für Folgendes ein: Aussenden von Strahlen zu voneinander getrennt angeordneten Regionen, Empfangen von Signalen für eine Vielzahl von lateral entfernt angeordneten Orten als Reaktion auf jeden der Strahlen, Ausführen der Spektralanalyse der Signale separat für jeden der lateral entfernt angeordneten Orte, Verschachtelung des Aussendens zu den voneinander getrennt angeordneten Regionen, sodass das Empfangen und Ausführen in einer zeitkontinuierlichen Weise erfolgt, und Steuern der Verschachtelung als Funktion eines anatomischen Vorgangs an den voneinander getrennt angeordneten Regionen.
In einem dritten Aspekt wird ein System zur Erfassung von räumlich einzelnen Spektral-Doppler-Informationen bereitgestellt. Ein Sendestrahlformer ist funktionsfähig, um geteilte Sendestrahlen zur im Wesentlichen gleichen Zeit zu senden. Ein Empfangsstrahlformer ist funktionsfähig, um eine Vielzahl von lateral entfernt angeordneten Empfangsstrahlen als Reaktion auf jeden der Sendestrahlen zu bilden, wobei jeder der Empfangsstrahlen an einer Vielzahl von Tiefen abgetastet wird. Ein Prozessor ist funktionsfähig, um ein Spektrum für jede der Tiefen von jedem der Empfangsstrahlen zu schätzen.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Patentansprüche definiert und nichts in diesem Abschnitt sollte als Einschränkung dieser Patentansprüche angesehen werden. Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen diskutiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Komponenten und die Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, hingegen liegt der Schwerpunkt auf der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Außerdem bezeichnen gleiche Referenznummern in den Abbildungen entsprechende Teile in allen unterschiedlichen Ansichten.

1 ist ein Ablaufdiagramm von einer Ausführungsform von einem Verfahren zur Erfassung von räumlich einzelnen Spektral-Doppler-Informationen;
2 ist eine grafische Darstellung eines Spektrums;
3 ist eine grafische Darstellung einer parallelen Strahlformung in einer interessierenden Region;
4 ist eine grafische Darstellung einer Spektralstreifenanzeige;
5 ist eine grafische Darstellung eines Flussvolumens für zwei verschiedene Regionen; und
6 ist ein Ultraschallbild, das Bewegungsinformationen in einer Region anzeigt, die aus räumlich einzelnen Spektren bestimmt wurden;
7 ist ein Ultraschallbild, das Bewegungsinformationen in einer anderen Region anzeigt, die aus räumlich einzelnen Spektren bestimmt wurden; und
8 ist ein Blockschema von einer Ausführungsform eines Systems zur Erfassung von räumlich einzelnen Spektral-Doppler-Informationen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN UND GEGENWÄRTIG BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden mehrere Spektral-Doppler-Gates, automatisch und optimiert, für die genaue Analyse eines Flusses durch eine Herzkammer, ein Gefäß oder jedwede andere interessierende Anatomie erfasst. Die gleichen Ansätze sind auch für die Analyse von Gewebebewegung anwendbar. Mehrere Erfassungen durch Pulsed Wave (PW) werden eingesetzt, um ein gewünschtes oder bestes Spektrum zu extrahieren oder simultan einen Fluss oder eine Gewebebewegung für zwei räumlich oder räumlich und zeitlich einzelne Regionen der Anatomie zu messen. Der Arbeitsfluss (Workflow) zur Erfassung kann verbessert werden, wodurch Werkzeuge für die klinische Diagnose bereitgestellt werden.
Teilstrahl- und/oder Zeit-Multiplexing von Strahlengruppen werden verwendet, um mehrere simultane Spektral-Doppler-Gates zu erfassen und zu verarbeiten. Für jedweden gegebenen Ort werden mehrere zeitkontinuierliche Strahlen verwendet, um ausreichende PW-Abtastungen für die Schätzung von einem oder mehreren Spektren zu erfassen. Ein Spektral-Doppler (d. h. Pulsed Wave Spektral-Doppler) verwendet die Erfassung von Echosignalen in einer wiederholenden, kontinuierlichen Weise im Vergleich zum Farb-Doppler, bei dem Echos in Gruppen verarbeitet werden. Ein Spektral-Doppler liefert somit kontinuierliche Geschwindigkeitssignale über einen längeren Zeitraum. Ein Spektral-Doppler stellt eine genauere Flussanalyse bereit, einschließlich Beschleunigung, spektrale Verbreiterung und zuverlässigeren Nachweis von „Aliasing“.
Die Bedingung der zeitkontinuierlichen Erfassung beschränkt normalerweise die interessierende Region auf eine einzige Auflösungszelle (Doppler-Gate). Es können mehrere Gates entlang einem Ultraschallstrahl angeordnet sein (mehrere Range-Gates). Parallele Empfangsstrahlformung erlaubt mehrere Gates in einer lateralen Richtung innerhalb der Fläche, die durch einen Sendestrahl abgedeckt wird. Unter Verwendung von Teilstrahlen (parallele Sendestrahlen), auf einem anatomischen Vorgang basierende zeitliche Verschachtelung oder Kombinationen davon können zwei oder mehrere räumlich einzelne (nicht benachbarte) Regionen abgefragt werden. Es können Spektren von voneinander getrennt angeordneten Regionen oder einer breiteren Region erhalten werden, im Vergleich zum Aussenden von breiten Strahlen zu nur einer Region.
Die spektralen Daten können verwendet werden, um ein gewünschtes Spektrum zu erhalten, richtige Geschwindigkeiten auszurichten, eine Jet- oder Flussregion zu identifizieren (z. B. mehrere Orte zu identifizieren, die mit einem Jet oder Fluss verbunden sind), eine Orientierung zu ermitteln und/oder Gewebebewegung zu analysieren. Die räumliche Unterschiedlichkeit der Spektren kann genutzt werden, um dem Anwender mehr Informationen bereitzustellen als ein Spektrum für ein Range-Gate und/oder Farbflussbild (mittlere Geschwindigkeit). Die Spektren können zwischen Flussarten unterscheiden, wie zum Beispiel venöser und arterieller, wo mittlere Geschwindigkeit dies nicht kann. Informationen zur Geschwindigkeitsverteilung, Variation und Intensität können für mehrere Orte bestimmt werden, wodurch mehr Informationen zur Bewegung bereitgestellt werden. Die Verwendung von Teilstrahlen oder zeitlicher Verschachtelung, basierend auf dem anatomischen Vorgang, kann ermöglichen, dass mehr oder diagnostisch relevante Spektralinformationen gesammelt werden.
zeigt ein Verfahren zur Erfassung von räumlich einzelnen Spektral-Doppler-Informationen. Das Verfahren wird am System 10 der oder einem anderen System durchgeführt. Die Vorgänge werden in der gezeigten Reihenfolge ausgeführt, doch andere Reihenfolgen sind möglich. Zusätzliche, andere oder wenigere Vorgänge können bereitgestellt sein. Beispielsweise wird der Vorgang 26 durch Aussendung von einem Sendestrahl ersetzt. Als anderes Beispiel werden die Vorgänge 40 und 42 nicht ausgeführt, unter Verwendung von Teilstrahl-Aussendung im Vorgang 26 ohne Verschachtelung. Die Vorgänge 32-38 stellen Beispielanwendungen der Spektren, die unter Verwendung der Vorgänge 26-30 und/oder 40-42 erhalten wurden, dar. Diese Beispiele müssen nicht verwendet werden oder andere Vorgänge könnten bereitgestellt werden.
Ultraschallabtastungen oder -signale werden für eine Vielzahl von räumlich einzelnen Orten erhalten. Die Abtastungen werden durch Aussenden von Strahlen im Vorgang 26 erhalten. Die Sendestrahlen werden simultan in voneinander getrennt angeordneten Regionen gebildet. Die voneinander getrennt angeordneten Regionen sind durch eine Region getrennt, die von keinem der Sendestrahlen abgedeckt wird, doch durch andere Sendestrahlen abgedeckt sein kann. Beispielsweise werden zwei Sendestrahlen bei unterschiedlichen Auslenkungswinkeln, aus unterschiedlicher Quelle am Transducer-Array und/oder aus dem Transducer an unterschiedlichen Positionen gebildet. Im Nahfeld können die Sendestrahlen überlagern, doch für mindestens eine Mehrheit der Tiefe bezüglich der interessierenden Region oder B-Mode Scan-Tiefe sind die Sendestrahlen voneinander getrennt angeordnet. Die -6dB oder -10dB-abfallenden Flanken der Sendestrahlen sind durch eine Region von geringerer Schallleistung von den Sendestrahlen getrennt.
Beispielsweise sind ein simultan gesendeter erster und zweiter Strahl entlang zumindest einer Mehrheit einer Tiefe des ersten Strahls voneinander getrennt durch das Vorliegen einer Region, in der eine Vielzahl von Empfangslinien nicht als Reaktion auf den ersten und zweiten Strahl gebildet werden (d. h. es gibt eine mittlere Region in der Breite mehrerer Empfangsstrahlen über eine Mehrheit der Tiefe, für die als Reaktion auf eine gegebene Aussendung eines Teilstrahl keine Abtastungen erhalten werden). Sind die Empfangsstrahlen regelmäßig entfernt angeordnet, werden keine Empfangsstrahlen für eine Vielzahl von Empfangs-Scan-Linien zwischen dem ersten und zweiten Strahl gebildet.
Es kann eine andere Verteilung bereitgestellt werden, wie zum Beispiel keine Überlappung von Sendestrahlprofilen oder Überlappung im Fernfeld, aber nicht im Nahfeld. In einer alternativen Ausführungsform überlappen die Strahlen entlang einer Mehrheit der Tiefe oder mehr, doch unterschiedliche lateral entfernt angeordnete Foki werden bereitgestellt. Es können andere Trennungen, die zwei oder mehrere Strahlen bereitstellen, selbst mit Überlappung, verwendet werden. Die Sendestrahlen werden entlang unterschiedlichen Scan-Linien gebildet.
Zwei oder mehrere Strahlen werden im Wesentlichen simultan gesendet, selbst wenn eine angrenzende Region abgedeckt wird. Im Wesentlichen werden unterschiedliche Verzögerungen oder der Beginn der Aussendungen aufgrund unterschiedlicher Foki oder unterschiedlichem Lenken berücksichtigt. Im Wesentlichen wird ermöglicht, dass zwei Strahlen innerhalb einer ausreichenden Zeit voneinander gesendet werden, sodass zumindest ein Teil einer Wellenfront von einer Wellenform akustisch erzeugt wird, bevor die letzten der zurückgegebenen Echos für eine andere Wellenfront am Transducer empfangen werden. Die Wellenfronten von beiden Strahlen können durch eine Mehrheit der Elemente des Transducers gesendet werden bevor ein Empfangsvorgang stattfindet. Simultane Aussendung schließt das Erzeugen von akustischen Wellenformen für einen Strahl ein, während das auch für den anderen Strahl erfolgt, zum Beispiel Senden einer Wellenform für einen Strahl von einem Element, während auch eine Wellenform für einen anderen Strahl von einem anderen Element oder dem einen Element gesendet wird.
Die Teilstrahlen (z. B. im Wesentlichen simultane Sendestrahlen entlang unterschiedlichen Scan-Linien) werden unter Verwendung jedweder möglicher Verfahren erzeugt. Beispielsweise werden unterschiedliche Aperturen am Transducer-Array gebildet. Jede Apertur ist für das Aussenden eines unterschiedlichen oder unterschiedlicher Sendestrahlen vorgesehen. Die Aperturen sind singulär oder überlappen nicht, wie zum Beispiel unter Verwendung von rechten und linken Hälften des Array für zwei unterschiedliche Strahlen. Die Aperturen können benachbarte Abschnitte sein, können räumlich verschachtelt sein (z. B. jedes zweite Element für eine Apertur und die anderen Elemente für eine andere Apertur) oder können überlappen (z. B. ein oder mehrere Elemente senden Wellenformen für beide Strahlen). Die unterschiedlichen Aperturen erzeugen räumlich einzelne Sendestrahlen durch Anwendung eines geeigneten Verzögerungs- und/oder Phasenmusters.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Strahl als Primärstrahl gesendet. Das Verzögerungsmuster, der Auslenkungswinkel, Apodisation, F# oder andere Strahleneigenschaften werden eingestellt, um eine oder mehrere Gitterkeulen zu erzeugen. Die Apertur-Funktion wird in einer Weise abgetastet, dass eine Gitterkeule erzeugt wird. Die Gitterkeule oder -keulen stellen einen oder mehrere andere Strahlen bereit. Die Gitterkeulen von einem Strahl werden als andere Sendestrahlen verwendet. Da die Gitterkeule oder -keulen in einem anderen Winkel als der Primärstrahl auftreten, sind die Sendestrahlen räumlich getrennt.
In einer noch anderen Ausführungsform werden die Wellenformen für zwei oder mehrere Strahlen auf die gleichen oder überlappende Aperturen zu einer im Wesentlichen simultanen Zeit angewendet. Für jedes Element werden die elektrischen Wellenformen für die unterschiedlichen Strahlen kombiniert (z. B. summiert), basierend auf den separaten Verzögerungs- und/oder Phasen- und Apodisationsprofilen. Die kombinierten Wellenformen werden von den Elementen der Apertur gesendet, wodurch die Sendestrahlen im Wesentlichen simultan gebildet werden.
Um eine Isolierung zu erhalten oder um den Beitrag zu empfangenen Abtastungen für einen Strahl von einem anderen Strahl einzuschränken, können unterschiedliche Mittenfrequenzen, Kodierung oder Mittenfrequenzen und Codierung für jeden Strahl verwendet werden. Beispielsweise wird Frequenz-Multiplexing verwendet. Es werden zwei oder mehr Sendepulse, die unterschiedliche Mittenfrequenzen haben, gesendet. Es werden unterschiedliche Verzögerungsprofile für die Pulse bei unterschiedlichen Frequenzen verwendet, sodass zwei oder mehr Strahlen parallel (zeitlich) erzeugt werden. Für die Kodierung kann jedwede Kodierung verwendet werden, wie zum Beispiel Spreizspektrum-Codes oder orthogonale Codes. Es können Frequenz-basierte Codes, Amplituden-basierte Codes, Phasen-basierte Codes oder Kombinationen davon verwendet werden. In alternativen Ausführungsformen wird kein Unterschied in der Codierung oder Frequenz bereitgestellt. Die räumlichen Unterschiede der Sendestrahlen unterscheiden die Empfangssignale.
In anderen Ausführungsformen können Kombinationen von Techniken zur Erzeugung von im Wesentlichen simultanen Sendestrahlen verwendet werden. Beispielweise wird die Apertur in zwei räumlich überlappende Gruppen geteilt. Die Gruppen senden Pulse, die unterschiedliche Mittenfrequenzen haben, sodass räumlich einzelne Strahlen erzeugt werden, die durch die Frequenz getrennt sind.
Außerdem oder als eine Alternative zu Teilstrahlen (im Wesentlichen simultanen oder parallelen Sendestrahlen) können zeitlich verschachtelte Strahlen zu unterschiedlichen Regionen gesendet werden. Für zeitlich unterschiedliche Sendestrahlen kann der Abstand zwischen den Strahlen ähnlich, größer oder geringer sein, im Vergleich zu Teilstrahlen. Die Sendestrahlen werden durch die Zeit getrennt, doch werden für unterschiedliche Regionen gebildet. Die unterschiedlichen Regionen können überlappen oder können voneinander entfernt angeordnet sein, wie zum Beispiel mit unterschiedlichen Teilen der Anatomie verbunden sein.
Die zeitliche Verschachtelung erfolgt in dem Ausmaß oder dem Zeitraum für Spektralanalyse. Um Abtastungen für die Spektralanalyse zu erhalten, erfolgen die Aussendungen wiederholt. Die Sendestrahlen werden mit jedwedem Pulswiederholungsintervall gebildet. Durch Senden von einem oder mehreren Strahlen von einem Transducer-Array, Empfangen von reagierenden Echos und dann Wiederholen wird eine Serie von Abtastungen für einen oder mehrere Orte erhalten. Die Serie schließt ausreichende Abtastungen (z. B. 5 oder mehr) für die Spektralanalyse ein. Die Verschachtelung ermöglicht, dass eine anhaltende Serie, wie zum Beispiel über 0,25 Sekunden oder einen halben Herzschlag, für eine gegebene Region erfasst wird. Der/Die Sendestrahl(en) wird/werden dann für eine andere Region gebildet. Die Verschachtelung springt nicht zwischen Regionen vor der Erfassung von ausreichenden Abtastungen für die Spektralanalyse.
Für entweder den Teilstrahl oder die zeitlich getrennten Sendestrahlen werden die Aussendungen wiederholt. Die Wiederholung ermöglicht den Empfang von ausreichenden Abtastungen, um die Spektralanalyse auszuführen.
Im Vorgang 28 werden Signale für eine Vielzahl von lateral entfernt angeordneten Orten als Reaktion auf jeden der Sendestrahlen empfangen. Empfangsstrahlen werden entlang einer Vielzahl von Scan-Linien als Reaktion auf jeden der simultanen oder zeitlich verschachtelten Strahlen gebildet. Es kann eine Vielzahl von Scan-Linien und Bereichen entlang der Scan-Linien als Reaktion auf die einzelne Aussendung abgetastet werden. Parallele Empfangsstrahlformung wird bereitgestellt. Die Ultraschallabtastungen werden zu einer im Wesentlichen gleichen Zeit entlang einer Vielzahl von Empfangsstrahlen, als Antwort auf einen gleichen Sendestrahl, erhalten. In alternativen Ausführungsformen wird sequentielle Empfangsstrahlformung oder eine Kombination von paralleler und sequentieller Empfangsstrahlformung verwendet. Es können andere Techniken zur Aussendung und zum Empfang von ebenen Wellen verwendet werden, wie zum Beispiel die Anwendung einer Fourier-Transformation für elektrische Signale an jedem Element, um eine Reihe von Werten zu erzeugen, die eine Reaktion an unterschiedlichen Orten repräsentieren.
zeigt eine Ausführungsform, wo eine Aussendung von Teilstrahlen im Vorgang 26 dazu verwendet wird, um eine Vielzahl von Empfangsstrahlen im Vorgang 28 zu erfassen. Während zwei Empfangsstrahlen gezeigt sind, kann eine größere Dichte bereitgestellt werden, wie zum Beispiel vier, acht, sechzehn, zweiunddreißig, vierundsechzig oder eine andere Anzahl von Empfangsstrahlen pro Sendestrahl. Die Sende- und Empfangsstrahlen überschneiden eine interessierende Region. Die interessierende Region kann von jedweder Größe oder Form sein. Die interessierende Region definiert die räumlichen Orte, für die Spektren als Reaktion auf ein gegebenes Sendeereignis geschätzt werden. Beispielsweise werden mindestens einhundert Spektren für jeweilige räumlich unterschiedliche, räumliche Orte innerhalb der interessierenden Region berechnet. Es können mehrere Regionen gescannt werden.
Der Vorgang des Empfangens erfolgt wiederholt als Reaktion auf die Aussendung. Es werden Signale von lateral einzelnen Empfangsorten innerhalb der Sendestrahlen empfangen. Durch das Formen einer Vielzahl von Empfangsstrahlen als Reaktion auf jeden der Sendestrahlen werden Signale für viele Empfangsorte im Wesentlichen simultan erhalten. Es werden Abtastungen für die gleichen Orte über einen Zeitraum erfasst. Ultraschallabtastungen werden über einen Zeitraum erhalten, wie zum Beispiel Erfassen von fünf oder mehr Ultraschallabtastungen für jeden räumlichen Ort. Es kann jedwede Scan-Sequenz und/oder Pulswiederholungsfrequenz verwendet werden. Für andere Regionen wird der Empfang des Vorgangs 28 als Reaktion auf unterschiedliche Sendestrahlen wiederholt, um Abtastungen für die anderen Regionen zu erfassen.
Im Vorgang 30 werden Spektren für die Empfangsorte geschätzt. Es wird ein Spektrum für jeden der räumlich einzelnen Orte geschätzt. Die Spektren werden aus den Ultraschallabtastungen aus unterschiedlichen Tiefen und/oder lateralen Orten geschätzt. Die Spektren entsprechen einem Zeitraum, in der die Abtastungen erfasst wurden. Für jeden interessierenden räumlichen Ort, wie zum Beispiel alle Orte in einer interessierenden Region, in einem Bildfeld oder anderen Verteilungen wird ein Spektrum berechnet. Spektren können für nur eine Teilmenge der räumlichen Orte bestimmt werden, wie zum Beispiel die Bestimmung der Spektren für wenig abgetastete Orte oder dicht abgetastete Orte, aber in einer eingeschränkten Region.
Für jeden Empfangsort wird aus den empfangenen Signalen ein Spektrum oder eine Reihe von Spektren geschätzt. zeigt einen Spektralstreifen von Spektren für einen gleichen Ort über eine Zeitdauer. Unterschiedliche Spektren können für den gleichen räumlichen Ort zu unterschiedlichen Zeiten geschätzt werden, die unterschiedlichen Zeiträumen der Erfassungen entsprechen.
Die Spektralanalyse der Signale wird separat für jeden der lateral entfernt angeordneten Orte auf entsprechenden Scan-Linien ausgeführt. Die Signale für jeden gegebenen Ort werden für die Spektralanalyse verwendet, ohne Signale von anderen Orten. In alternativen Ausführungsformen werden die Signale vor der Spektralanalyse räumlich und/oder zeitlich gefiltert, doch es werden separate Spektren für jeden Ort bereitgestellt.
Eine Reihe von Spektren für eine gegebene Zeit oder, die die Abtastdauer repräsentieren, wird geschätzt. Bei paralleler Empfangsstrahlformung können die Spektren den gleichen Zeitraum repräsentieren. In einer Ausführungsform werden alle der räumlichen Orte zur Bestimmung von Spektren zu einer gleichen Zeit abgetastet (z. B. gleiche Sende- und Empfangsereignisse). In anderen Ausführungsformen wird sequentielle Erfassung verwendet. Die Spektren werden zu einer gleichen Zeit, bezüglich eines physiologischen Zyklus, wie zum Beispiel des Herzkreislaufs, entnommen. Spektren für nur einen Zeitraum können geschätzt werden. Alternativ werden Spektren für die gleichen Orte für unterschiedliche Zeiträume geschätzt, um zeitlich variierende Spektralinformationen bereitzustellen. Die Abtastungen, die zur Schätzung der Spektren zu einer gegebenen Zeit verwendet werden, können auch zur Schätzung zu einer anderen Zeit verwendet werden, zum Beispiel verbunden mit wiederholenden Schätzungen unter Verwendung eines sich zeitlich bewegenden Fensters zur Auswahl der Abtastungen.
Die Spektren werden durch die Anwendung einer Fourier-Transformation, Wavelet-Transformation oder Wigner-Ville-Verteilung auf die Ultraschallabtastungen, die jeden der räumlich einzelnen Orte repräsentieren, geschätzt. Räumlich einzelne Orte entsprechen unterschiedlichen Range-Gates, wie zum Beispiel unterschiedlichen Mittelpositionen, Größen oder beidem, mit oder ohne Überlappung. Es kann jedwede Transformation angewendet werden, um das Spektrum für jeden der räumlich einzelnen Orte zu bestimmen. Die Spektren repräsentieren die Energie als Funktion der Frequenz (siehe 2).
Die Spektren von räumlich einzelnen Orten können für verschiedene Zwecke verwendet werden, wie zum Beispiel zur Bestimmung eines Orts eines Range-Gates für eine Spektral-Doppler-Anzeige, Berechnung eines Parameters (z. B. Volumenfluss, maximaler Flussgeschwindigkeit, Größe oder Form einer Flussregion, Verhältnis von Flussvolumen oder Verhältnis von Volumenfluss, wie zum Beispiel ein Verhältnis zum Vergleich des Flusses an einer Bifurkation), Bestimmung der Orientierung, zum Auffinden eines Flussorts, zur Unterscheidung von Gewebebewegung und Fluss, zum Ausrichten der richtigen Geschwindigkeiten, Einstellen einer Geschwindigkeitsskala oder zur Analyse von Gewebebewegung. Durch die Bereitstellung von Spektren von unterschiedlichen räumlichen Orten kann einem Anwender mehr Information bereitgestellt werden als durch Verwendung von (mittlerer) Geschwindigkeit, Varianz oder Energiedarstellung des Farb-Dopplers oder als durch Verwendung eines Spektral-Dopplers für ein gegebenes Range-Gate. Es kann jedwedes Charakteristikum der Spektren verwendet werden, wie zum Beispiel die maximale Geschwindigkeit, minimale Geschwindigkeit, mittlere Geschwindigkeit, Mediangeschwindigkeit, Energie- und Geschwindigkeitsinformationen, maximale Energie, Geschwindigkeit, die mit der maximalen Energie verbunden ist, Varianz der Geschwindigkeit, Steigung oder Trend in den Spektren oder Ort der Steigungsänderung. Anstelle der mittleren Geschwindigkeit oder Energie der mittleren Geschwindigkeit können andere Informationen bereitgestellt werden. Es können unterschiedliche Arten der Spektralinformation für unterschiedliche diagnostische Zwecke nützlich sein. Beispielsweise kann die maximale Geschwindigkeit genauer Gewebsgesundheit anzeigen. Die Varianz der Spektren kann Fließbedingungen anzeigen. Die nützlichen Informationen, die in Spektralstreifen bereitgestellt werden, sind für viele Orte zu einer gleichen Zeit verfügbar, wodurch Informationen zur räumlichen Verteilung bereitgestellt werden. Das Ermitteln des Spektrums mit der maximalen Geschwindigkeit kann bessere Informationen zum Fluss bereitstellen als eine vom Anwender angenommene Position. Unter Verwendung von Teilstrahlen und zeitlicher Verschachtelung, basierend auf der Anatomie, werden Spektralinformationen für die interessierenden anatomischen Regionen bereitgestellt.
Jedwede zur Zeit bekannte oder später entwickelte Techniken können verwendet werden, um ein Charakteristikum der Spektren zu charakterisieren oder zu bestimmen. Beispielsweise zeigen die höchsten Geschwindigkeiten oberhalb eines Schwellenwerts mit nur einer oder keiner niedrigeren Geschwindigkeit unterhalb des Schwellenwerts die maximale Geschwindigkeit an. Die maximale Geschwindigkeit ist die höchste oder ein Durchschnitt der zwei oder mehr höchsten Geschwindigkeiten, die mit benachbarten Werten oberhalb des Schwellenwerts oder Rauschpegels im Spektrum verbunden sind.
In einer im Vorgang 32 dargestellten Ausführungsform wird eine Orientierung eines Flusses oder eine Gewebebewegungsregion aus dem Spektrum identifiziert. Es wird ein Kriterium auf die Spektren aus den unterschiedlichen Orten angewendet. Beispielsweise wird für jedes Spektrum die maximale Geschwindigkeit identifiziert. Falls die maximale Geschwindigkeit oberhalb eines Schwellenwerts oder innerhalb eines Bereichs von Werten liegt, wird der Ort mit Gewebebewegung oder Fluss in Verbindung gebracht. Durch Untersuchen der Spektren der verschiedenen Orte wird die Linie, Fläche oder das Volumen, die/das mit der Bewegung oder dem Fluss verbunden ist, identifiziert. Die räumliche Verteilung kann gefiltert werden, zum Beispiel durch Tiefpassfilterung.
Linie, Modell, Form, Vorlage oder andere Passungen werden auf die identifizierte Region angewendet. Es können Vorlagen für unterschiedliche Arten von Fluss oder Bewegung verwendet werden. Beispielsweise wird ein Kegel, Zylinder, eine Ellipse oder andere Form auf die Orte des Flusses oder der Bewegung angelegt. Die Mittellängsachse oder andere Achse der angelegten Form zeigt die Orientierung an. Bereichswachstum, Skelettierung oder andere Verfahren können verwendet werden, um eine Primärachse oder Richtung des Flusses zu ermitteln. Alternativ wird mehr als eine Orientierung des Flusses oder der Bewegung identifiziert, der/die zum Beispiel mit Turbulenz oder Bifurkation verbunden ist.
Die räumliche Verteilung des Flusses kann alternativ oder zusätzlich für die Berechnung einer Fläche oder eines Volumens, wie zum Beispiel eines Volumens eines Jets, verwendet werden. Es können andere Parameter bestimmt werden, wie zum Beispiel die Ermittlung eines kleinsten Querschnitts eines Volumens, wobei der Querschnitt über einen Ort mit der maximalen Geschwindigkeit liegt. Der Querschnitt wird als Fläche, wie zum Beispiel Öffnungsfläche, zur Berechnung des Volumenflusses verwendet. Vorlagen für unterschiedliche Bedingungen können der räumlichen Verteilung zugeordnet werden, zum Beispiel durch Skalierung und Bestimmung einer Vorlage mit einer größten Korrelation. Es wird eine Bedingung von der Vorlage mit der größten Korrelation identifiziert.
Im Vorgang 34 wird die Geschwindigkeit als Funktion der Orientierung korrigiert. Ultraschallgeschwindigkeiten sind Schätzwerte der Geschwindigkeit in Richtung des Transducers und entgegen dem Transducer oder entlang der Scan-Linie. Die Orientierung kann verwendet werden, um die Geschwindigkeit anzupassen oder zu korrigieren, um die tatsächliche Geschwindigkeit entlang der Bewegungsrichtung wiederzugeben. Aufgrund von Turbulenz kann die Orientierung für unterschiedliche Regionen unterschiedlich sein. Es kann eine Orientierung verwendet werden oder es können mehrere Orientierungen, in Abhängigkeit vom Ort und von der Zeit, bestimmt werden. Beispielsweise wird eine Flusskarte bestimmt, die Geschwindigkeitsvektoren als Funktion der Zeit darstellt. Lokale Orientierungen werden identifiziert und zur Winkelkorrektur verwendet.
Die Spektralgeschwindigkeiten und/oder Farb-Doppler-Geschwindigkeiten können korrigiert werden. Die Geschwindigkeit wird durch den Cosinus des Winkels zwischen der Scan-Linie und der Orientierung (d. h. Winkel zwischen der Richtung der Schallausbreitung und dem Flussvektor) dividiert.
In einem Beispiel wird die Geschwindigkeitskorrektur für einen Fluss durch ein Gefäß ausgeführt. Durch Messen des Flusses an unterschiedlichen Positionen entlang eines Gefäßes und durch Zuordnen des Flusses zu morphologischer Information (z. B. Zuordnen zu einer Vorlage für Gefäßfluss) wird die Orientierung eines Gefäßes bestimmt. Die Genauigkeit von Volumenflussmessungen kann durch Winkelkorrektur der Geschwindigkeiten durch das Gefäß verbessert werden.
In der Beispielanwendung des Vorgangs 36 wird ein Ort für ein Range-Gate als Funktion der Spektren identifiziert. Die Identifizierung eines Orts eines Range-Gates ist zur Anzeige des Range-Gates und/oder verbundener Spektren vorgesehen. Die Spektralschätzung für andere Orte kann nach der Identifizierung des Orts des Range-Gates fortgeführt werden oder nicht. Da alle abgetasteten Orte als Orte eines Range-Gates betrachtet werden können, wird der Ort, der mit maximalem Fluss oder einem anderen Charakteristikum verbunden ist, als das interessierende Range-Gate identifiziert.
Es sind andere Verwendungen der räumlich verteilten Spektralinformationen möglich. Die Spektralinformationen können weiter verwendet werden, um zwischen Gewebe und Blutfluss zu unterscheiden, basierend auf der Geschwindigkeit und/oder Signalintensität. Gewebegeschwindigkeiten, Flussgeschwindigkeiten und morphologische Informationen können zusammen aufgezeichnet werden. Die Spektralinformationen zeigen Gewebe- und Flussorte an. Die räumliche Verteilung von Gewebe- und Flussinformationen kann die Art der Anatomie oder Morphologie anzeigen. Die 6 und 7 zeigen Scans mit Regionen von Fluss und bewegendem Gewebe, die unterschiedlich hervorgehoben sind.
Nach Erhalt von verfügbaren Spektral-Doppler-Daten für größere Regionen und für räumlich einzelne Regionen kann ein Vergleich von Fluss oder Bewegung an unterschiedlichen Orten möglich sein. Wo Teilstrahlen verwendet werden, können die unterschiedlichen Orte voneinander getrennt sein, wie zum Beispiel an unterschiedlichen lateralen Rändern einer Region, die durch einen gegebenen Transducer gescannt werden kann. Anstelle Fehler zu akzeptieren, die mit manueller Einstellung verbunden sind, ermöglicht eine automatische Gate-Einstellung an optimierten Orten einen besseren Vergleich zwischen räumlich verschiedenen Regionen. Da Teilstrahlen verwendet werden können, erfolgt der Vergleich für die gleiche Zeit, wodurch aufgrund von zeitlicher Erfassung auftretende Fehler verringert werden.
Die räumliche Verteilung der Spektralanalyse kann eine genaue Berechnung des Volumenflusses ermöglichen. Es wird eine Fläche eines Flusses, wie zum Beispiel an einer Öffnung, bestimmt. Unter Verwendung der Spektren kann der Fluss an jedem Ort in der Fläche bestimmt werden. Der Volumenfluss durch die Öffnung oder andere Orte wird unter Verwendung der Spektralinformationen für die Position und/oder den Fluss berechnet.
Im Vorgang 38 wird ein Bild angezeigt. Das Bild ist eine Funktion von mindestens einem der Spektren für die Vielzahl von räumlich einzelnen Orten. Die Spektren werden verwendet, um dem Anwender Informationen in einer Darstellung einer Region, als numerische Menge oder durch Grafiken, die als das Bild angezeigt werden, bereitzustellen. Es kann jedwede Funktion verwendet werden, wie zum Beispiel Abbildungszuordnung, Modulation, Auswahl oder Vergleich. Das Bild kann Information bereitstellen, die mit nur einem Spektrum verbunden ist, doch eine Funktion von Spektren von unterschiedlichen räumlichen Orten ist. Beispielsweise werden die Spektren verglichen, um eines der Spektren zur Anzeige auszuwählen oder einen Unterschied anzuzeigen.
Es kann eine jedwede Technik verwendet werden, um die räumlichen Informationen für den Anwender bereitzustellen. In einer Ausführungsform wird ein Spektralstreifen verwendet. Es können mehrere Streifen verwendet werden, wobei jeder Streifen das Spektrum über eine Zeit für einen unterschiedlichen räumlichen Ort repräsentiert. Es könnte nur ein Streifen verwendet werden, der aber dennoch eine Funktion von Spektren von unterschiedlichen räumlichen Orten ist. Beispielsweise wird eines der Spektren als Funktion eines Spektralcharakteristikums identifiziert. Es werden die Werte des gleichen Charakteristikums der Spektren verglichen. Eines wird ausgewählt, wie zum Beispiel bei der Identifizierung des Spektrums, das eine maximale Frequenz aufweist. Der Durchschnitt des Charakteristikums über eine Zeit kann für die Auswahl verwendet werden. Die Auswahl kann nach der Identifizierung konstant sein. Alternativ variiert die Auswahl als Funktion der Zeit. Die Auswahl durch Vergleich wird regelmäßig, nach jedem Zeitschritt der Spektralstreifenanzeige, oder als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis ausgeführt. In anderen Ausführungsformen werden Spektren von unterschiedlichen räumlichen Orten kombiniert, wie zum Beispiel durch Durchschnittsberechnung der Frequenz-Bins einer Vielzahl von Spektren von unterschiedlichen räumlichen Orten.
Es wird ein Spektralstreifen angezeigt, der das ausgewählte Spektrum oder anderweitig kombinierte Spektren repräsentiert. 4 zeigt ein Beispiel einer Spektralstreifenanzeige, die zur Erläuterung vereinfacht ist. Der Spektralstreifen zeigt die durch Energie modulierte Frequenz als Funktion der Zeit. Jedwede zur Zeit bekannte oder später entwickelte Abbildungszuordnung von Spektralstreifen kann verwendet werden, wie zum Beispiel die Zuordnung mithilfe von Graustufen, wobei die Intensität die Energie darstellt. Es kann Filtern angewendet werden, um das Spektrum zu glätten. Charakteristiken des Spektralstreifens können bestimmt und angezeigt werden, wie zum Beispiel durch grafisches Verfolgen einer maximalen Geschwindigkeit als Funktion der Zeit in dem Spektralstreifen.
In einer anderen Ausführungsform wird eine Darstellung eines Unterschieds zwischen Spektren an unterschiedlichen Orten angezeigt. Der Unterschied im Fluss zwischen zwei räumlich (oder zeitlich) einzelnen Erfassungen kann quantitativ Flussveränderungen über eine Entfernung oder Zeit zeigen. Der Unterschied kann durch unterschiedliche Farbkodierung der Spektren und Überlagern oder Vereinigen dieser gezeigt werden. Alternativ wird ein Unterschied in der Amplitude bei jeder Frequenz berechnet und angezeigt. Es kann jedweder Unterschied verwendet werden. Spektraldaten aus einer vorherigen Untersuchung können erfasst werden und mit einem aktuellen Spektrum verglichen werden. Der Unterschied kann angezeigt werden, um Veränderungen über eine Zeit, wie zum Beispiel sechs Monate, oder zwischen Orten, wie zum Beispiel zwischen Orten von unterschiedlichen Strahlen eines Teilstrahls, zu zeigen.
In einer Ausführungsform wird der Spektralstreifen mit einem räumlichen Bild angezeigt, wie zum Beispiel einem Bild im eindimensionalen M-Mode, zweidimensionalen B-Mode, zweidimensionalen Farbfluss-Mode oder Kombinationen davon. Der Ort des ausgewählten Spektrums oder der Spektren kann grafisch im Bild angezeigt werden. Beispielsweise zeigen Text, Farbe, Symbol oder ein anderer Indikator dem Anwender den Ort für das automatisch bestimmte Range-Gate, das dem ausgewählten Spektrum entspricht. Der Anwender kann andere Spektralanzeigen eines Range-Gates zum Vergleich zufügen. Wenn mehrere Spektren angezeigt werden, kann eine zuordnende Farbkodierung zwischen den Range-Gates der Erfassung und angezeigten Spektren verwendet werden. Beispielsweise wird bei der Angabe des Orts des Range-Gates Orange verwendet. Das entsprechende Spektrum ist orange schattiert, in Orange umrissen oder anderweitig in Orange gekennzeichnet. Es können andere Angaben verwendet werden, wie zum Beispiel Textkennzeichnungen oder Nummerierung.
Es kann ein räumliches Bild erzeugt werden, wie zum Beispiel in den 6 und 7 gezeigt. Das Bild ist eine ein-, zwei- oder dreidimensionale Darstellung. Es wird eine ein-, zwei- oder dreidimensionale Region angezeigt, die die räumlich einzelnen Orte repräsentiert. Beispielsweise wird ein M-Mode-Bild erzeugt. Das Bild stellt Informationen von räumlichen Orten entlang einer Linie oder Kurve dar, die als Funktion der Zeit gezeigt werden. Als ein anderes Beispiel wird ein zweidimensionales Bild einer Ebene bereitgestellt. In einem anderen Beispiel wird eine dreidimensionale Darstellung aus Daten, die ein Volumen repräsentieren, erzeugt.
Die dargestellte Region verläuft entlang einer Scan-Achse, wie zum Beispiel Azimut, Erhebung und/oder Bereich, oder verläuft entlang unterschiedlichen Achsen. Beispielsweise wird durch ein Volumen eine beliebige Ebene definiert. Spektren von räumlichen Orten auf oder nahe der beliebigen Ebene werden für die Erzeugung des räumlichen Bilds verwendet. In anderen Ausführungsformen wird die Ebene oder Linie entlang einer Scan-Achse positioniert.
Ein Anzeigewert für jeden der räumlichen Orte im Bild ist eine Funktion eines entsprechenden Spektrums. Die Bildpunkte können moduliert oder als Funktion eines Charakteristikums von jedem Spektrum abgebildet werden, wodurch Spektralinformation an jedem einzelnen räumlichen Ort dargestellt wird. Beispielsweise wird die maximale Geschwindigkeit für jeden räumlichen Ort innerhalb einer interessierenden Region bestimmt. Es kann eine umfassende oder weniger dichte Abtastung verwendet werden. Es können eine andere Doppler-Frequenzverschiebung oder andere Spektralcharakteristiken verwendet werden. Da aufgrund unterschiedlicher Gewebebewegung oder unterschiedlichem Fluss unterschiedliche Spektren an unterschiedlichen Orten erhalten werden, zeigt das räumliche Bild die Varianz der Spektren als Funktion des Raums an. Aufgrund von Filtern und Kombinieren von Spektren kann das Spektrum für einen einzelnen räumlichen Ort eine Funktion von mehreren Spektren sein.
In einer Ausführungsform werden die Spektren dazu verwendet, um eine Art des Flusses oder der Bewegung zu bestimmen, und die Abbildungszuordnungsfunktion oder ein anderes Charakteristikum der Anzeigewerte wird, basierend auf der Bestimmung, ausgewählt. Beispielsweise könnten die Spektren zwischen arteriellem und venösem Fluss für jeden der räumlich einzelnen Orte unterscheiden. Arterieller Fluss kann eine größere Geschwindigkeits- oder Frequenzvariation, eine höhere maximale Geschwindigkeit oder andere Charakteristiken zu einer gegebenen Zeit für arteriellen Fluss aufweisen. Die Varianz als Funktion der Zeit kann einen Ort des arteriellen Flusses von einem Ort des venösen Flusses unterscheiden.
Jedwedes Charakteristikum des Bilds kann als Funktion der Spektralinformation variieren. Beispielsweise variiert die Stärke der Graustufe, die Farbe, der Farbton, die Helligkeit oder ein anderes Charakteristikum mit der Variation des Spektrencharakteristikums. Im vorstehenden Beispiel des Vergleichs von arteriellem und venösem Fluss können arterieller und venöser Fluss durch unterschiedliche Farben dargestellt werden, wie zum Beispiel für B-Mode, mittlere Geschwindigkeit oder andere Werte, denen eine Grundfarbe von Rot oder Blau zugeordnet wird, abhängig davon, ob ein Ort eines arteriellen Flusses oder venösen Flusses vorliegt (d. h. ähnlich der Farbfluss-Abbildung für die Geschwindigkeit zum und vom Transducer). Die Helligkeit oder Abstufung jeder Farbe ist eine Funktion unterschiedlicher Informationen, wie zum Beispiel der maximalen oder mittleren Geschwindigkeit. Als ein anderes Beispiel wird der Anzeigewert moduliert oder variiert als Funktion der maximalen Geschwindigkeit, die von jedem Spektrum abgeleitet wird. Die anderen Charakteristiken eines gegebenen Bildpunkts können eine Funktion der Informationen aus den Spektren oder andere Informationen sein.
Das Bild kann als Funktion der Zeit angezeigt werden. Das ein-, zwei- oder dreidimensionale Bild variiert als Funktion der Zeit. Das Bild wird mit aktueller erfassten Spektral- oder anderen Informationen erneut erzeugt. Beispielsweise definiert ein sich bewegendes Fenster den am aktuellsten erfassten Datensatz, wie zum Beispiel die aktuellsten 5-10 Abtastungen, wobei sich das Fenster um 1, 2 oder eine andere Anzahl an Abtastungen verschiebt, zur Berechnung der Spektren. Die aktuellsten Spektralinformationen werden verwendet, um das Bild der Region zu erzeugen. Das Bild verändert sich mit einer Veränderung der Spektren und/oder anderer Informationen.
Es können andere Bilder angezeigt werden. Beispielsweise werden ein B-Mode-Bild, Farbflussbild oder ein kombiniertes B-Mode- und Farbflussbild benachbart zu, doch separat von einem Spektralstreifen-Bild oder anderem Bild, das zumindest teilweise auf Spektralinformationen aus unterschiedlichen räumlichen Orten basiert, angezeigt. Separate Bilder auf derselben Anzeige zur gleichen Zeit können mit oder ohne Überlappung verwendet werden. Alternativ wird ein Bild, das aus Informationen der Spektralanalyse erzeugt wurde, auf ein B-Mode oder anderes Bild übergelegt. Beispielsweise zeigen die -Mode-Bilder, in denen unterschiedliche Orte unterschiedlich, in Abhängigkeit von der Art der Bewegung, hervorgehoben sind. Die Art der Bewegung wird aus den Spektralinformationen bestimmt.
Unter Verwendung von Teilstrahlen oder zeitlicher Verschachtelung werden das Aussenden im Vorgang 26, das Empfangen im Vorgang 28 und das Schätzen im Vorgang 30 für eine bestimmte Region oder Regionen ausgeführt. Die Region oder Regionen sind Teil einer zu analysierenden gesamten Region oder sind die zu analysierende gesamte Region. Die Vorgänge können für die Region oder Regionen wiederholt werden. Die Wiederholung erfolgt in einer zeitkontinuierlichen Weise, sodass andere Aussendungen und Empfänge zur Schätzung von Spektren für eine andere Region nicht stören.
Durch Verwendung eines breiten Strahls oder Empfangen entlang mehrerer Empfangs-Scan-Linien als Reaktion auf eine gegebene Aussendung werden Spektren für eine Region mit mehreren lateralen Orten erfasst. Unter Verwendung von Teilstrahlen können Spektren für eine größere Region oder für voneinander getrennte Regionen erfasst werden. Beispielsweise werden zwei überlappende oder vollständig getrennte Regionen mit Teilstrahlen gescannt. Strömungsphänomene können automatisch an mehreren Orten beobachtet werden. Wenn der Fluss oder die Bewegung zur gleichen Zeit überwacht werden soll, ermöglicht der Teilstrahl die Spektralanalyse für unterschiedliche oder getrennte Orte. Korrelationen oder die geeigneteste Strahlkonfiguration für eine gegebene Messung kann für die unterschiedlichen Regionen eingestellt werden. Die Diagnose kann dadurch unterstützt werden, dass Informationen von Regionen mit einem Transducer am gleichen Ort und zur gleichen Zeit zugänglich sind, indem Sendestrahlen über unterschiedliche Regionen gebildet werden.
Zusätzlich oder alternativ können anatomische Informationen zur Erfassung von Spektralinformationen von unterschiedlichen Regionen zu unterschiedlichen Zeiten verwendet werden. Die Vorgänge können mit zeitlicher Verschachtelung wiederholt werden, wie zum Beispiel wo Spektren für eine Region während einem Zeitraum geschätzt werden, für eine andere Region während einem anderen Zeitraum geschätzt werden und dann zu der einen Region für die wiederholte zeitliche Verschachtelung zurückgekehrt wird.
Im Vorgang 40 werden die Aussendung, der Empfang und die Schätzung für eine andere Region oder Regionen wiederholt. Die Verschachtelung erfolgt zwischen zwei oder mehr Gruppen von Regionen. Teilstrahl- oder Breitstrahl-Scannen wird für jede der Regionen ausgeführt. Spektren für unterschiedliche laterale und/oder tiefe Orte werden während einer gegebenen Scan-Dauer für eine Region vor dem Wechseln zu einer anderen Region erfasst. Durch zeitliche Verschachtelung von räumlich verteilter Spektrenschätzung können Informationen für unterschiedliche anatomische Regionen automatisch zum Vergleich und/oder zur Diagnose erfasst werden. Beispielsweise zeigt ein kleines 3D-Volumen eine räumliche/zeitliche Unregelmäßigkeit, wie zum Beispiel einen Jet. Eine zeitliche/räumliche Analyse kann „Aliasing“ bestätigen oder ausschließen. Durch den Ansatz mit Teilstrahlen kann ein Strahl am Ort der Unregelmäßigkeit gehalten werden und der andere Sendestrahl herum bewegt werden, um das Vorhandensein eines Jets zu bestätigen oder auszuschließen.
In einer Ausführungsform, die in dargestellt ist, wird die zeitliche Verschachtelung als Funktion eines physiologischen Kreislaufs ausgeführt. Volumen-Scans für die Spektralschätzung werden für den linksventrikulären Ausflusstrakt und die Mitralklappe ausgeführt. Die Volumen-Scans decken die Regionen ab, in denen ein Ausstoßen des Flüssigkeitsflusses und/oder eine Bewegung der Klappen oder des verbundenen Gewebes wahrscheinlich ist. Der räumliche und zeitliche Ort des Strahls oder der Strahlen kann durch einen Algorithmus bereitgestellt werden, der Bewegungsmustererkennung aus zuvor erfassten Daten oder Bildsequenzen verwendet. Die vom Anwender gewünschte Art der Messung kann zu einem gegebenen räumlichen und/oder zeitlichen Strahlenmuster führen. Maching Lernalgorithmen können einen Fluss oder eine Bewegung, basierend auf einer „Ground-Truth“-Position (Referenzposition), für einen Strahlenort und eine Spektralanalyse als Modell abbilden. Unter Verwendung von aktuellen Daten kann die räumliche und zeitliche Strahlenposition und Spektralanalyse (Orte eines Gates) mithilfe des Modells ausgewählt werden.
Im Beispiel der 5 ist die zeitliche Verschachtelung eine Funktion eines physiologischen Kreislaufs, wie zum Beispiel des Herzkreislaufs. Das Schätzen der Spektren für jede der zwei Regionen wird zu unterschiedlichen Zeiten ausgeführt. Da jede anatomische Region zu unterschiedlichen Zeiten arbeitet, wird die zeitliche Verschachtelung im Vorgang 42 basierend auf dem Kreislauf gesteuert. Aussendungen und damit verbundene Schätzung erfolgen für eine Region, während sie nicht für die andere Region während eines Abschnitts des Herzkreislaufs erfolgen. Während eines anderen Abschnitts des Herzkreislaufs erfolgen Aussendungen und damit verbundene Schätzung für die andere Region, während sie nicht für die ursprüngliche Region erfolgen. Beispielsweise ist das Flussvolumen der Mitralklappe nahezu null für etwa den halben Herzkreislauf und größer für die andere Hälfte. Das Flussvolumen für den linksventrikulären Ausflusstrakt hat ein entgegengesetztes zeitliches LVOT-Muster.
In 5 werden etwa drei bis fünfzig Volumen-Rahmen für jeden halben Herzkreislauf erfasst. Jeder Rahmen repräsentiert die Erfassung von einer Abtastung an jedem Spektralort. Für die Rahmen 1-4, 10-14 und 19-23 erfolgen das Scannen und die Schätzung für den LVOT-Fluss. Für die Rahmen 5-9, 15-18 und 24-28 erfolgen das Scannen und die Schätzung für die Mitralklappe. Die Verschachtelung wechselt automatisch zwischen den beiden Regionen, basierend auf dem Herzkreislauf. Die Spektren werden für jede Region während der Zeit des größten Flusses geschätzt. Der Volumenfluss für die Regionen wird bestimmt und kann verglichen werden. Während der Fluss in einer Region niedriger ist, wird die andere Region gescannt und umgekehrt.
Während des Scannens einer gegebenen Region erfolgt das Scannen in einer zeitkontinuierlichen Weise für einen Pulsed Wave Doppler. Es werden ausreichende Abtastungen zur Schätzung von mindestens einem Spektrum für jeden der Orte erfasst. Das Zeit-Multiplexing ist kein Verschachteln der Erfassungen für mehrere Strahlen, wo jeder Strahl weniger häufig erfasst wird. Anstelle werden zwei oder mehr Orte auf eine Weise untersucht, die zeitlich mit physiologischen Prozessen, wie zum Beispiel der Atmung oder der Herzfrequenz, abgestimmt ist.
Die Atmung oder der Herzkreislauf können von EKG- oder Respirometer-Signalen abgeleitet werden. Alternativ werden die Spektren oder andere Daten (z. B. Farb-Doppler, PW-Energie oder B-Mode) verwendet, um den Kreislauf zu bestimmen. Bewegung von Gewebe oder Flusspulsation wird aus Ultraschalldaten bestimmt und repräsentiert den Kreislauf.
Die Verschachtelung wird als Funktion eines anatomischen Vorgangs an den getrennt angeordneten Regionen gesteuert. Die Flüsse oder Bewegungen für unterschiedliche Anatomie sind zu unterschiedlichen Zeiten aufgrund des Vorgangs der Anatomie diagnostisch nützlich. Durch Nutzung des anatomischen Vorgangs können nützliche Spektralinformationen als Teil der gleichen Untersuchung des Patienten erhalten werden. Da der anatomische Vorgang mit dem physiologischen Signal verbunden ist, wird die Verschachtelung als Funktion eines physiologischen Kreislaufs gesteuert. Alternativ werden die Regionen abgetastet und Spektralinformationen zeigen die Frequenz oder relative Zeiten an, zu denen die interessierenden anatomischen Regionen arbeiten. Das Aussenden wird für einen ersten Abschnitt des physiologischen Kreislaufs an einer ersten der getrennt angeordneten Regionen ausgeführt und für einen zweiten Abschnitt des physiologischen Kreislaufs an einer zweiten der getrennt angeordneten Regionen ausgeführt. Die Abschnitte können der gesamte Kreislauf oder ein Teilbereich sein. Der Kreislauf selbst kann unvollständig sein. Wissen zur Anatomie, relativ zum Kreislauf, wird zur Bestimmung verwendet, welche Region und wann innerhalb des Kreislaufs zu scannen ist. Beispielsweise sind der Fluss durch die Mitralklappe und der Fluss durch den LVOT, ein Fluss durch zwei räumlich einzelne Regionen im Herzen, naturgemäß zeitlich getrennt. Andere anatomische Orte können eine ähnliche Trennung zeigen. Bei der Gewebe-Doppler-Bildgebung können Kliniker die Wandbewegung an unterschiedlich räumlichen Orten zu unterschiedlichen Zeiten aufnehmen.
Die Steuerung der Verschachtelung kann andere Faktoren berücksichtigen. Beispielsweise gibt der Anwender die Parameter an, die mit der Spektralanalyse zu messen sind. Im Beispiel der 5 wird der Volumenfluss pro Kreislauf gemessen. In anderen Ausführungsformen ist der Volumenfluss während eines Zeitraums in dem normalerweise kein Fluss auftritt, zu messen, wie zum Beispiel um ein Auslaufen zu bestimmen. Als Reaktion auf die Angabe des Anwenders zur Messung eines Auslaufens werden die Verschachtelung und damit verbundene Aussendungen angepasst, um die Orte in einer umgekehrten Weise zu scannen.
Die Ergebnisse der Spektralanalyse können für eine andere Steuerung verwendet werden. Das Aussenden und die Verschachtelung werden automatisch als Funktion einer Ausgabe der Spektralanalyse angepasst. Die Spektren werden analysiert, wie zum Beispiel durch die Identifizierung des Orts der maximalen Geschwindigkeit oder anderer Charakteristiken. Basierend auf dem Ort werden die zeitliche Abstimmung und/oder der Ort des Scannens angepasst. Die Scan-Region kann verschoben, verbreitert, verengt oder anderweitig verändert werden, um die zu interessierende Region besser abzudecken. Es wird eine geeignete Strahlenkonfiguration für eine gegebene Messung ausgewählt und/oder angepasst. Die zeitliche Abstimmung für die Verschachtelung kann angepasst werden, um die Region des maximalen Flusses früher, in der Mitte oder später in dem Zeitraum zum Scannen einer gegebenen Region zu positionieren.
8 zeigt ein System 10 zur Erfassung von räumlich einzelnen Spektral-Doppler-Informationen. Das System 10 ist ein medizinisches diagnostisches Ultraschall-Bildgebungssystem, doch es können andere Bildgebungssysteme verwendet werden, wie zum Beispiel eine Workstation. Das System 10 schätzt Spektren für unterschiedliche Orte im Wesentlichen simultan. Im Wesentlichen wird die sequentielle Verarbeitung für in demselben Scan erhaltene Daten berücksichtigt, wie zum Beispiel sequentielle Strahlformung, doch unter Nutzung desselben Sende- und Empfangsereignisses.
Das System 10 schließt einen Sendestrahlformer 12, einen Transducer 14, einen Empfangsstrahlformer 16, einen Bildprozessor 18, eine Anzeige 20 und einen Speicher 22 ein. Es können zusätzliche, andere oder weniger Komponenten bereitgestellt werden, wie zum Beispiel das System 10 ohne die vorgeschalteten Strahlformer 12, 16 und den Transducer 14 oder das System 10 mit einem Scan-Wandler.
Der Transducer 14 ist eine Anordnung von einer Vielzahl von Elementen. Die Elemente sind piezoelektrische oder kapazitive Membranelemente. Die Anordnung ist als eine eindimensionale, eine zweidimensionale Anordnung, eine 1,5-D Anordnung, eine 1,25-D Anordnung, eine 1,75-D Anordnung, eine ringförmige Anordnung, eine mehrdimensionale Anordnung, Kombinationen davon oder jedwede andere zur Zeit bekannte oder später entwickelte Anordnung konfiguriert. Die Transducer-Elemente wandeln zwischen Schallenergie und elektrischer Energie. Der Transducer 14 ist mit dem Sendestrahlformer 12 und dem Empfangsstrahlformer 16 über einen Sende-/Empfangsschalter verbunden, doch separate Verbindungen können in anderen Ausführungsformen verwendet werden.
Der Sendestrahlformer 12 ist getrennt vom Empfangsstrahlformer 16 gezeigt. Alternativ können der Sende- und Empfangsstrahlformer 12, 16 beide mit einigen oder allen Komponenten ausgestattet sein. Zusammenarbeitend oder allein arbeitend bilden der Sende- und Empfangsstrahlformer 12, 16 Schallenergiestrahlen zum Scannen einer ein-, zwei- oder dreidimensionalen Region. Es können Vector^®-, Sektor-, lineare oder andere Scan-Formate verwendet werden.
Der Sendestrahlformer 12 ist ein Prozessor, Verzögerungselement, Filter, Wellenformgenerator, Speicher, Phasendreher, Digital-Analog-Wandler, Verstärker, Kombinationen davon und jedwede anderen zur Zeit bekannten oder später entwickelten Sendestrahlformer-Komponenten. In einer Ausführungsform erzeugt der Sendestrahlformer 12 digital Hüllkurven-Abtastungen. Unter Verwendung von Filtern, Verzögerungen, Phasendrehung, Digital-Analog-Wandlung und Verstärkung wird die gewünschte Sendewellenform erzeugt. In anderen Ausführungsformen schließt der Sendestrahlformer 12 schaltende Pulsgeber oder Wellenformspeicher, die die zu sendenden Wellenformen speichern, ein. Es können andere Sendestrahlformer 12 verwendet werden.
Der Sendestrahlformer 12 ist als eine Vielzahl von Kanälen zum Erzeugen von elektrischen Signalen einer Sendewellenform für jedes Element einer Sendeapertur an dem Transducer 14 konfiguriert. Die Wellenformen sind unipolare, bipolare, stufenförmige, sinusförmige oder andere Wellenformen einer gewünschten Mittenfrequenz oder eines gewünschten Frequenzbands mit einem, mehreren oder Bruchzahlen von Zyklen. Die Wellenformen haben eine relative Verzögerung und/oder Phasenlage und Amplitude zur Fokussierung der Schallenergie. Der Sendestrahlformer 12 schließt eine Steuerung zur Änderung einer Apertur (z. B. die Anzahl von aktiven Elementen), ein Apodisationsprofil (z. B. Art der Masse oder Massenschwerpunkt) über die Vielzahl der Kanäle, ein Verzögerungsprofil über die Vielzahl der Kanäle, ein Phasenprofil über die Vielzahl der Kanäle, Mittenfrequenz, Frequenzband, Form der Wellenform, Anzahl der Zyklen, Kodierung und Kombinationen davon ein.
Der Sendestrahlformer 12 ist funktionsfähig, um einen oder mehrere Sendestrahlen von Ultraschallenergie im Wesentlichen simultan zu senden. Ein Sendestrahl stammt aus dem Transducer 14 an einem Ort in der Sendeapertur. Der Sendestrahl wird entlang einer Scan-Linie bei einem jedweden gewünschten Winkel gebildet. Die Schallenergie wird an einem Punkt entlang der Scan-Linie fokussiert, doch es können mehrere Punkte, Linienfokus, kein Fokus oder eine andere Ausbreitung verwendet werden. Der Sendestrahl deckt im Wesentlichen eine breite Region ab, zum Beispiel ist er divergent, eine ebene Welle, kollimiert, nicht fokussiert, schwach fokussiert oder fokussiert, um mehrere Empfangslinien abzudecken. Im Wesentlichen berücksichtigt wird ausreichende Schallenergie, um Echos und Bildgebung oberhalb des Rauschens bereitzustellen. In einer Ausführungsform ist der Sendestrahl ausreichend breit, um bis zu 64 Empfangsstrahlen oder Scan-Linien, die in einer Reihe (z. B. 8 x 8), einer Ebene (1 x 64) oder anderen Anordnungen (z. B. 4 x 16) verteilt sind, abzudecken. Durch Steuerung der Apodisation, Apertur und des Verzögerungsprofils können unterschiedlich große Regionen mit einem gegebenen Sendestrahl gescannt werden.
Der Sendestrahlformer 12 kann Teilstrahlen erzeugen. Die Teilstrahlen werden für die Schätzung des Pulsed Wave Spektral-Dopplers für zwei Regionen im Wesentlichen simultan gebildet. Teilstrahlen können zum Scannen von unterschiedlichen Regionen zu unterschiedlichen Zeiten verwendet werden, wie es zum Beispiel mit zeitlicher Verschachtelung verbunden ist. In alternativen Ausführungsformen, wie zum Beispiel mit zeitlicher Verschachtelung der Schätzung des Pulsed Wave Spektral-Dopplers für unterschiedliche Regionen, wird ein einziger Sendestrahl für jedes Sendeereignis gebildet.
Für Teilstrahlen werden mehr als ein Sendestrahl im Wesentlichen simultan erzeugt. Beispielsweise wird ein Sendestrahl mit einer Gitterkeule erzeugt. Der Fokus, die Apodisation, Apertur (z. B. diskontinuierliche Auswahl von Elementen) oder ein anderes Charakteristikum wird so eingestellt, dass eine Gitterkeule bei ausreichender Amplitude zur Erzeugung von Echos oberhalb jedweden Rauschens verursacht wird. Ein Sendestrahl mit hoher Amplitude kann bei einem Winkel weg vom Normalen zum Array geführt werden, um die Gitterkeule zu erzeugen. Es werden Abtastungen als Reaktion auf den Primärstrahl und die Gitterkeule empfangen. Als ein anderes Beispiel wird das Transducer-Array in zwei oder mehr Aperturen aufgeteilt. Die separaten Aperturen werden verwendet, um die unterschiedlichen Sendestrahlen zu bilden. In einem anderen Beispiel wird Frequenz oder eine andere Kodierung verwendet. Für ein noch anderes Beispiel wird dieselbe Apertur verwendet, um mehrere Strahlen durch Kombinieren verzögerter Wellenformen für beide Strahlen an jedem Element zu senden. Kombinationen dieser Beispiele können bereitgestellt werden.
Der Empfangsstrahlformer 16 ist ein Vorverstärker, Filter, Phasendreher, Verzögerungselement, Summierer, Basisbandfilter, Prozessor, Puffer, Speicher, Kombinationen davon oder eine andere zur Zeit bekannte oder später entwickelte Empfangsstrahlformer-Komponente. Es können analoge oder digitale Empfangsstrahlformer, die einen oder mehrere Strahlen als Reaktion auf ein Sendeereignis empfangen können, verwendet werden. Beispielsweise hat der Empfangsstrahlformer 16 ausreichende Verarbeitungsleistung und/oder Hardware-Komponenten, um im Wesentlichen simultan 64 oder eine andere Anzahl an Empfangsstrahlen als Reaktion auf eine gleiche Aussendung zu bilden. Es kann parallele und/oder sequentielle Verarbeitung angewendet werden, um unterschiedliche Strahlen zu bilden. Es kann parallele Strahlformung ohne Speichern von Ultraschallabtastungen für jedes Element für ein gesamtes Empfangsereignis in einem Speicher bereitgestellt werden. Alternativ kann ein Speicher verwendet werden, um die Ultraschallabtastungen für jedes Element zu speichern.
Der Empfangsstrahlformer 16 ist zu einer Vielzahl von Kanälen zum Empfangen von elektrischen Signalen konfiguriert, die Echos oder Schallenergie repräsentieren, die auf den Transducer 14 auftreffen. Ein Kanal von jedem der Elemente der Empfangsapertur innerhalb des Transducers 14 ist mit einem Verstärker und/oder Verzögerungselement verbunden, um Apodisations-Verstärkung anzuwenden. Ein Analog-Digital-Wandler digitalisiert das verstärkte Echosignal. Die über Digitalradiofrequenz empfangenen Daten werden zu einer Basisbandfrequenz demoduliert. Jedwede Empfangsverzögerungen, wie zum Beispiel dynamische Empfangsverzögerungen, und/oder Phasendrehungen werden dann durch den Verstärker und/oder das Verzögerungselement angewendet. Ein digitaler oder analoger Summierer kombiniert Daten aus unterschiedlichen Kanälen der Empfangsapertur, um einen oder eine Vielzahl von Empfangsstrahlen zu bilden. Der Summierer ist ein einzelner Summierer oder kaskadierter Summierer. Der Summierer summiert die relativ verzögerten und apodisierten Kanalinformationen zusammen, um einen Strahl zu bilden. In einer Ausführungsform ist der Strahlform- Summierer funktionsfähig, um phasengleiche und Quadratur-Kanaldaten in einer komplexen Weise zu summieren, sodass die Phaseninformationen für den geformten Strahl erhalten werden. Alternativ addiert der Strahlform- Summierer Datenamplituden oder -intensitäten ohne die Phaseninformationen zu erhalten. Es können andere Bildungen von Empfangsstrahlen bereitgestellt werden, wie zum Beispiel mit Demodulation zu einem Zwischenfrequenzband und/oder Analog-Digital-Wandlung an einem anderen Teil des Kanals.
Für parallele Empfangsvorgänge werden unterschiedliche Verzögerungen, Apodisation und Addition für die unterschiedlichen Strahlen bereitgestellt. Für Teilstrahlen wird eine gleiche oder unterschiedliche Anzahl an paralleler Strahlformung für jeden Strahl verwendet. Beispielsweise werden zwei Sendestrahlen gebildet. Es werden zweiunddreißig Empfangsstrahlen für jeden der zwei Sendestrahlen gebildet. Als ein anderes Beispiel werden acht Empfangsstrahlen aus einem Sendestrahl gebildet und werden vierundzwanzig Empfangsstrahlen aus einem anderen Sendestrahl gebildet.
Strahlformungsparameter, einschließlich einer Empfangsapertur (z. B. die Anzahl von Elementen und welche Elemente zur Empfangsverarbeitung verwendet werden), des Apodisationsprofils, eines Verzögerungsprofils, eines Phasenprofils, einer Abbildungsfrequenz, inversen Kodierung und Kombinationen davon, werden auf die Empfangssignale zur Empfangsstrahlformung angewendet. Beispielsweise fokussieren relative Verzögerungen und Amplituden oder Apodisation die Schallenergie entlang einer oder mehrerer Scan-Linien. Ein Steuerungsprozessor steuert die verschiedenen Strahlformungsparameter zur Empfangsstrahlbildung.
Es werden einer oder mehrere Empfangsstrahlen als Reaktion auf jeden Sendestrahl erzeugt. Beispielsweise werden bis zu 64 oder einer anderen Anzahl an Empfangsstrahlen als Reaktion auf einen Sendestrahl gebildet. Jeder Empfangsstrahl ist lateral entfernt in zwei oder drei Dimensionen von anderen Empfangsstrahlen angeordnet, sodass Abtastungen für unterschiedliche laterale Orte erfasst werden.
Schallechos werden durch den Transducer 14 als Reaktion auf den Sendestrahl empfangen. Die Echos werden durch den Transducer 14 in elektrische Signale umgewandelt, und der Empfangsstrahlformer 16 bildet die Empfangsstrahlen aus den elektrischen Signalen. Die Empfangsstrahlen sind kollinear, parallel und versetzt oder nicht parallel zum entsprechenden Sendestrahl. Die Empfangsstrahlen können eingestellt werden, um räumliche Unterschiede in zwei Richtungen zu berücksichtigen, wie zum Beispiel durch das Einstellen des Verzögerungsprofils und/oder der Amplitude in unterschiedlicher Weise für Empfangsstrahlen, die näher an der Sendestrahlmitte liegen, als für Empfangsstrahlen, die weiter von der Sendestrahlmitte entfernt angeordnet sind. Alternativ wird ein einziger Empfangsstrahl für jeden Sendestrahl erzeugt.
Der Empfangsstrahlformer 16 gibt Daten heraus, die unterschiedliche räumliche Orte einer gescannten Region repräsentieren. Der Empfangsstrahlformer 16 erzeugt Abtastungen an unterschiedlichen Tiefen entlang eines jeden Empfangsstrahls. Unter Verwendung von dynamischer Fokussierung werden Abtastungen für unterschiedliche Tiefen gebildet. Die Ultraschalldaten sind kohärent (d. h. erhaltene Phaseninformationen), doch können inkohärente Daten einschließen. Sobald die Kanaldaten strahlgeformt sind oder anderweitig kombiniert wurden, um räumliche Orte der gescannten Region zu repräsentieren, werden die Daten von der Kanaldomäne in die Bilddatendomäne umgewandelt.
Der Bildprozessor 18 schließt einen Spektral-Doppler-Prozessor und/oder bildgebende Detektoren ein. Ein separater Steuerungsprozessor wird als Teil des Bildprozessors 18 bereitgestellt. Alternativ steuern der Prozessor oder die Prozessoren, die für die Schätzung oder Detektion verwendet werden, die Bildgebung und/oder das System 10. Der Bildprozessor 18 ist ein allgemeiner Prozessor, Steuerungsprozessor, digitaler Signalprozessor, anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, feldprogrammierbares Gate-Array, analoger Schaltkreis, digitaler Schaltkreis, Kombinationen davon oder andere zur Zeit bekannte oder später entwickelte Bauteile zur Verarbeitung.
In einer Ausführungsform ist der Bildprozessor 18 ein digitaler Signalprozessor oder anderes Bauteil zur Anwendung einer Transformation auf die Empfangsstrahldaten. Es wird eine Sequenz von Sende- und Empfangsereignissen über einen Zeitraum ausgeführt. Ein Puffer oder der Speicher 22 speichert die Empfangstrahl-geformten Daten von jedem Sende- und Empfangsereignis. Jedwedes Pulswiederholungsintervall kann für die Sendestrahlen verwendet werden. Es kann eine jedwede Anzahl an Sende- und Empfangsereignissen zur Bestimmung eines Spektrums, wie zum Beispiel drei oder mehr, angewendet werden. Der Bildprozessor 20 ist funktionsfähig, um ein Spektrum für jede der Tiefen von jedem der Empfangsstrahlen zu schätzen. Durch Anwendung einer diskreten oder schnellen Fourier-Transformation oder einer anderen Transformation auf die Ultraschallabtastungen für denselben räumlichen Ort wird das Spektrum, das die Reaktion von dem Ort repräsentiert, bestimmt. Ein Histogramm oder Daten, die das Energieniveau bei unterschiedlichen Frequenzen für den Zeitraum zur Erfassung der Abtastungen repräsentieren, werden erhalten. 2 zeigt ein Beispielspektrum für einen räumlichen Ort.
Durch Wiederholen des Prozesses kann der Bildprozessor 20 unterschiedliche Spektren für einen gegebenen Ort zu unterschiedlichen Zeiten erhalten. Es können überschneidende Daten verwendet werden, wie zum Beispiel das Berechnen jedes Spektrums mit einem sich bewegenden Fenster von ausgewählten Ultraschallabtastungen. Alternativ wird jede Ultraschallabtastung für einen einzigen Zeitraum und für ein einziges Spektrum verwendet.
Es wird ein Spektrum für jeden einer Vielzahl von räumlichen Orten bestimmt, wie zum Beispiel für über 200 Tiefen an jedem von 64 oder anderen Anzahl von Empfangsstrahlen. Die Daten für jeden Ort werden transformiert. Der Bildprozessor 18 kann eine Vielzahl von Komponenten für eine parallele Verarbeitung oder eine einzige Komponente für eine parallele oder sequentielle Schätzung einschließen. Die Scan-Region kann verschoben werden, zum Beispiel um an unterschiedlichen Orten auszusenden und zu empfangen. Ein jedwedes Scan-Muster kann verwendet werden. Beispielsweise wird ein Volumen gescannt. Sendestrahlen werden für eine oder mehrere Regionen gescannt bevor sie verschoben werden, um eine oder mehrere andere Regionen zu scannen. Das Scan-Muster kann eine vollständige Erfassung von ausreichenden Abtastungen für eine Transformation ermöglichen, bevor der Ort verschoben wird.
Der Bildprozessor 18 kann Informationen aus einem gegebenen Spektrum oder aus einer Vielzahl an Spektren ableiten. In einer Ausführungsform bestimmt der Bildprozessor 18 eine Orientierung, eine Fläche oder ein Volumen des Flusses aus den Spektren für die Tiefen und Empfangsstrahlen. Durch Bestimmen einer maximalen Geschwindigkeit oder von anderen Charakteristiken eines jeden Spektrums können Orte, die mit Bewegung oder Fluss verbunden sind, identifiziert werden. Ein Schwellwert oder andere Kriterien werden angewendet, um interessierende Geschwindigkeiten von anderen Geschwindigkeiten zu unterscheiden. Andere Berechnungen, Vergleiche, Auswahlmethoden oder andere Funktionen können durch den Bildprozessor 18 unter Verwendung der Spektralinformationen ausgeführt werden. Beispielsweise wird ein Ort ausgewählt, für den ein PW-Spektral-Doppler-Streifen anzuzeigen ist.
Der Bildprozessor 18 kann den Vorgang der Spektralanalyse steuern. Verschiedene Funktionen können automatisch ausgeführt werden. Beispielsweise steuert der Bildprozessor 18 die Strahlformer 12, 16, um zwischen mehreren Regionen zu verschachteln. Die Regionen können von dem Anwender angezeigt oder automatisch bestimmt werden. Der Bildprozessor 18 steuert die Verschachtelung zwischen den Regionen für die Spektralanalyse unter Verwendung von anatomischen Informationen. Der Anwender gibt die Art der Anatomie an (z. B. durch Auswählen einer für eine Art der Anatomie spezifischen Anwendung) oder der Bildprozessor 18 bestimmt die Art der Anatomie durch Bildverarbeitung (z. B. Verarbeiten eines B-Mode-Bilds, um die Anatomie zu identifizieren)
Basierend auf der Art der Anatomie wird der Vorgang der Anatomie bestimmt. Der Vorgang kann vorbestimmt werden, zum Beispiel durch einen Programmiervorgang des Systems 10 für eine gegebene Anatomie. Alternativ bestimmt der Bildprozessor 18 einen Fluss- oder Bewegungsvorgang der Anatomie, basierend auf den Spektren. Unter Nutzung des anatomischen Vorgangs kann die Verschachtelung gesteuert werden, um Spektralinformationen für unterschiedliche Regionen der Anatomie zu unterschiedlichen Zeiten bereitzustellen.
Der Bildprozessor 18 kann eine automatische Geschwindigkeitsskalen-Identifizierung für die Farb-Doppler-Bildgebung ausführen. Die spektralen Geschwindigkeitsschätzungen einiger weniger Spektralabschüsse werden erfasst. Die mittlere Geschwindigkeit oder die maximale Geschwindigkeit wird aus den Spektren oder einem Spektrum bestimmt. Die Geschwindigkeitsskala wird entsprechend für einen Farb-Doppler eingestellt.
Der Bildprozessor 18 erzeugt Anzeigewerte als Funktion der Spektren. Die Anzeigewerte schließen die Intensität oder andere Werte, die für die Anzeige umzuwandeln sind, Werte, die der Anzeige 20 bereitgestellt werden (z. B. rote, grüne, blaue Werte), oder Analogwerte, die für den Betrieb der Anzeige 20 erzeugt werden, ein. Die Anzeigewerte können die Intensität, den Farbton, die Farbe, Helligkeit oder ein anderes Bildpunktcharakteristikum angeben. Beispielsweise gibt die Farbe eine Funktion eines Charakteristikums eines Spektrums an und die Helligkeit ist eine Funktion eines anderen Spektrumcharakteristikums oder anderer Information. Die Anzeigewerte können mit anderen Anzeigewerten kombiniert werden, wie zum Beispiel durch Vermischen oder Überlagern von Anzeigewerten, die zumindest teilweise aus Spektralinformationen mit B-Mode-Informationen bestimmt wurden.
Die Anzeigewerte werden als Funktion der räumlichen Spektralinformationen in einer jedweden Art des Anzeigeformats erzeugt. Beispielsweise werden die Anzeigewerte für eine Spektralstreifen-Anzeige erzeugt. Es werden die unterschiedlichen Spektren verglichen. Das Spektrum mit der höchsten Geschwindigkeit über einem Grundrauschen wird für die Anzeige ausgewählt. Es kann ein Spektrum für einen Ort mit einer durchschnittlichen maximalen Geschwindigkeit über eine Zeit ausgewählt werden. Das ausgewählte Spektrum wird für die Spektralanzeige verwendet. Die Spektren für denselben Ort werden über eine Zeit verwendet. Alternativ wird das Spektrum mit der höchsten Geschwindigkeit für jeden Zeitschritt des Spektralstreifens, ungeachtet des Orts, verwendet. Es können mehrere Spektralstreifen zum visuellen Vergleich angezeigt werden.
In einer anderen Ausführungsform wird eine ein-, zwei- oder dreidimensionale Darstellung erzeugt. Beispielsweise werden Anzeigewerte für ein zweidimensionales Bild erzeugt, das eine Region repräsentiert, die durch die Empfangsstrahlen abgetastet wurde. Es wird ein Anzeigewert für jeden Bildpunkt und/oder jeden Abtastort bereitgestellt. Die Anzeigewerte für jeden Ort des zweidimensionalen Bilds sind eine Funktion des jeweiligen Spektrums. Beispielsweise wird die maximale Geschwindigkeit in jedem Spektrum identifiziert. Die Anzeigewerte werden durch die maximalen Geschwindigkeiten moduliert, wie zum Beispiel durch Zuordnen von Farbe und/oder Helligkeit, basierend auf der maximalen Geschwindigkeit. Jedwede Zuordnung kann verwendet werden, wie zum Beispiel Farbzuordnung für einen Farbfluss verwendet wird.
Der Bildprozessor 18 kann einen B-Mode-Detektor zur Bestimmung von Intensität und/oder einen Farb-Doppler-Detektor zur Bestimmung von durchschnittlicher Geschwindigkeit, Varianz und/oder Energie einschließen. Es können einer oder mehrere Filter, wie zum Beispiel Clutter-, Raum- oder Temporalfilter, bereitgestellt werden. Der Detektor gibt inkohärente Bilddaten heraus. Es können zusätzliche Prozesse, wie zum Beispiel Filtern, Interpolation und/oder Scan-Konvertierung, durch den Bildprozessor 18 bereitgestellt werden.
Ein räumliches Bild kann als Funktion von den Spektren als auch der mittleren Geschwindigkeit erzeugt werden. Der Unterschied zwischen Farb-Doppler-(qualitativ) und Spektral-Doppler- (quantitativ) Verfahren ist verschwommen oder vermischt. Die Anzahl der Aufnahmen bei einem gegebenen Scan-Winkel wird erhöht, um das Spektrum zu erhalten (quantitativ). Die Anzahl der Aufnahmen, um Farb-Doppler (qualitativ) zu erhalten, wird verringert. Ein Spektral-Doppler-Aufnahmeprogramm für wenig Abtastungen wird mit einem Farb-Doppler-Erfassungsprogramm für feinere Abtastungen kombiniert (z. B. angenommen 16 Aufnahmewinkel, von denen 4 für die Spektral-Doppler-Schätzung verwendet werden und der Rest für die Farb-Doppler-Schätzung verwendet wird). Ein quantitatives Farb-Doppler-Bild wird durch Kombinieren der spektralen Geschwindigkeitsinformationen und der Geschwindigkeitsinformationen des Farb-Dopplers mit Interpolation bereitgestellt. Ein gleitender Durchschnitt der Farb-Abtastungen zeigt einen quantitativen Farb-Doppler an.
Die Anzeige 18 ist ein CRT, Monitor, LCD, Plasmabildschirm, Projektor oder eine andere zur Zeit bekannte oder später entwickelte Anzeige zum Anzeigen eines Bilds als Reaktion auf den Anzeigewert. Für ein Schwarz-Weiß-Bild des Spektral-Dopplers wird eine Reihe an Geschwindigkeiten, wobei jede Geschwindigkeit als Funktion der Energie moduliert ist, als Funktion der Zeit bereitgestellt. Das ausgewählte Spektrum zeigt die Geschwindigkeits- und Energieinformationen für eine gegebene Zeit an. Die Intensität eines gegebenen Bildpunkts oder einer gegebenen Bildpunktregion repräsentiert die Energie, wobei die Geschwindigkeit auf der vertikalen Skala bereitgestellt und die Zeit auf der horizontalen Skala bereitgestellt ist. Es können andere Bildkonfigurationen bereitgestellt werden, einschließlich Farbbildern des Spektral-Dopplers. Für die räumliche Bildgebung wird ein Bild in M-Mode der maximalen Geschwindigkeit oder eines anderen Charakteristikums, das aus dem Spektrum entlang einer Linie bestimmt wurde, bereitgestellt. Die Helligkeit entlang einer Linie wird als Funktion der Zeit abgebildet. Es kann ein zweidimensionales Bild aus den Anzeigewerten erzeugt werden. Anzeigedaten, die ein Volumen repräsentieren, können unter Verwendung einer jedweden dreidimensionalen Abbildung wiedergegeben werden.
Der Speicher 22 speichert gepufferte Daten, wie zum Beispiel Ultraschallabtastungen, zur Spektrenschätzung. Der Speicher 22 kann Anzeigewerte oder Bilder speichern, wie zum Beispiel ein CINE-Speicher. In einer Ausführungsform ist der Speicher 22 ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium mit darin gespeicherten Daten, die durch den programmierten Prozessor 18 ausführbare Befehle zur Erfassung räumlich einzelner Spektral-Doppler-Informationen repräsentieren. Die Befehle zur Umsetzung der hierin diskutierten Prozesse, Verfahren und/oder Techniken werden auf computerlesbaren Speichermedien oder Speichern bereitgestellt, wie zum Beispiel einen Cache, Buffer, RAM, Wechselmedien, Festplatte oder anderen computerlesbaren Speichermedien. Computerlesbare Speichermedien schließen verschiedene Arten von flüchtigen und nichtflüchtigen Speichermedien ein. Die Funktionen, Vorgänge oder Aufgaben, die in den Abbildungen veranschaulicht oder hierin beschrieben wurden, werden als Reaktion auf einen oder mehrere Befehlssätze ausgeführt, die in oder auf computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind. Die Funktionen, Vorgänge oder Aufgaben sind unabhängig von der bestimmten Art des Befehlssatzes, der Speichermedien, des Prozessors oder der Verarbeitungsstrategie und können durch Software, Hardware, integrierte Schaltkreise, Firmware, Microcode und dergleichen ausgeführt werden, die allein oder zusammen arbeiten. Ebenso können Verarbeitungsstrategien Multiprocessing, Multitasking, Parallelverarbeitung und dergleichen einschließen. In einer Ausführungsform werden die Befehle auf einem Wechselmedium zum Lesen durch lokale oder entfernte Systeme gespeichert. In anderen Ausführungsformen werden die Befehle an einem entfernten Ort zur Übertragung über ein Computernetzwerk oder über Telefonleitungen gespeichert. In noch anderen Ausführungsformen werden die Befehle innerhalb eines gegebenen Computers, CPU, GPU oder Systems gespeichert.
Während die Erfindung unter Bezug auf verschiedene Ausführungsformen vorstehend beschrieben wurde, sollte zur Kenntnis genommen werden, dass viele Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorangehende ausführliche Beschreibung als erläuternd anstelle von beschränkend angesehen wird und dass zur Kenntnis genommen werden sollte, dass beabsichtigt ist, dass die folgenden Patentansprüche, einschließlich aller Äquivalente, den Erfindungsgedanken und den Rahmen dieser Erfindung definieren.

Claims

Nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten Daten, die durch einen programmierten Prozessor (18) ausführbare Befehle zum Erfassen von räumlich einzelnen Spektral-Doppler-Informationen repräsentieren, wobei das Speichermedium Befehle für Folgendes umfasst: Aussenden (26) von Strahlen zu voneinander getrennt angeordneten Regionen; Empfangen (28) von Signalen für eine Vielzahl von lateral entfernt angeordneten Orten als Reaktion auf jeden der Strahlen; Ausführen (30) der Spektralanalyse der Signale getrennt für jeden der lateral entfernt angeordneten Orte; Verschachteln (40) des Aussendens (26) zu den voneinander getrennt angeordneten Regionen, sodass das Empfangen (28) und Ausführen (30) in einer zeitkontinuierlichen Weise erfolgt; und Steuern (42) des Verschachtelns als Funktion eines anatomischen Vorgangs an den voneinander getrennt angeordneten Regionen, worin das Steuern (42) das Steuern des Verschachtelns als Funktion eines physiologischen Kreislaufs umfasst, wo das Aussenden (26) für einen ersten Abschnitt des physiologischen Kreislaufs an einer ersten der voneinander getrennt angeordneten Regionen ausgeführt und für einen zweiten Abschnitt des physiologischen Kreislaufs an einer zweiten der voneinander getrennt angeordneten Regionen ausgeführt wird.
Nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten Daten, die durch einen programmierten Prozessor (18) ausführbare Befehle zum Erfassen von räumlich einzelnen Spektral-Doppler-Informationen repräsentieren, wobei das Speichermedium Befehle für Folgendes umfasst: Aussenden (26) von Strahlen zu voneinander getrennt angeordneten Regionen; Empfangen (28) von Signalen für eine Vielzahl von lateral entfernt angeordneten Orten als Reaktion auf jeden der Strahlen; Ausführen (30) der Spektralanalyse der Signale getrennt für jeden der lateral entfernt angeordneten Orte; Verschachteln (40) des Aussendens (26) zu den voneinander getrennt angeordneten Regionen, sodass das Empfangen (28) und Ausführen (30) in einer zeitkontinuierlichen Weise erfolgt; und Steuern (42) des Verschachtelns als Funktion eines anatomischen Vorgangs an den voneinander getrennt angeordneten Regionen, worin das Steuern (42) das Ausführen des Aussendens (26), Empfangens (28) und der Spektralanalyse für eine erste der voneinander getrennt angeordneten Regionen für einen ersten Zeitraum und für eine zweite der voneinander getrennt angeordneten Regionen für einen zweiten anderen Zeitraum umfasst, wobei die erste getrennt angeordnete Region während des ersten Zeitraums mit größerem Fluss verbunden ist als die zweite getrennt angeordnete Region und die zweite getrennt angeordnete Region während des zweiten Zeitraums mit größerem Fluss verbunden ist als die erste getrennt angeordnete Region.
Nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 1 oder 2, worin das Aussenden (26) für jede der voneinander getrennt angeordneten Regionen das simultane Aussenden (26) von einer Vielzahl von Strahlen zu lateral entfernt angeordneten Orten umfasst, worin das Empfangen (28) das Empfangen (28) entlang einer Vielzahl von Scan-Linien als Reaktion auf jeden der simultanen Strahlen umfasst und worin das Ausführen der Spektralanalyse das separate Ausführen der Spektralanalyse für die lateral entfernt angeordneten Orte an jeweiligen Scan-Linien umfasst.
Nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 2, worin das Steuern (42) das Steuern (42) des Verschachtelns als Funktion eines physiologischen Kreislaufs umfasst, wo das Aussenden (26) für einen ersten Abschnitt des physiologischen Kreislaufs an einer ersten der voneinander getrennt angeordneten Regionen ausgeführt und für einen zweiten Abschnitt des physiologischen Kreislaufs an einer zweiten der voneinander getrennt angeordneten Regionen ausgeführt wird.
Nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 1 oder 2, worin das Steuern (42) das automatische Einstellen des Aussendens (26) und Verschachtelns als Funktion eines mit der Spektralanalyse zu messenden Eingabeparameters des Anwenders umfasst.
Nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 1 oder 2, worin das Steuern (42) das automatische Einstellen des Aussendens (26) und Verschachtelns als Funktion einer Ausgabe der Spektralanalyse umfasst.