DE112008002401T5

DE112008002401T5 - Sonograph

Info

Publication number: DE112008002401T5
Application number: DE112008002401T
Authority: DE
Inventors: Yushi Nishimura
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-07-08
Also published as: JP5156750B2; JPWO2009031309A1; US8506489B2; WO2009031309A1; US20140163381A1; US9326753B2; US20100210948A1

Abstract

Sonograph, der versehen ist mit einem Mittel zum Aussenden eines Ultraschallstrahls in Körpergewebe, einem Mittel zum Empfangen eines Ultraschallsignals, das von dem Körpergewebe und einem Blutfluss reflektiert worden ist, einem Mittel zum Erstellen eines Querschnittsbildes des Körpergewebes aus dem empfangenen Ultraschallsignal, einem Mittel zum Durchführen einer Phasenerfassung für ein Ultraschall-Doppler-Blutflusssignal, das vom Körpergewebe mittels des Blutflusses reflektiert worden ist, einem Mittel zum Berechnen einer Frequenzkomponente des Doppler-Blutflusssignals, für das die Phasenerfassung durchgeführt worden ist, und einem Mittel zum Durchführen einer Zeitablenkanzeige der berechneten Frequenzkomponente als Doppler-Bilder in einer Zeitreihe,
wobei der Sonograph ein Herzfrequenzmessmittel zum Messen einer Herzfrequenz eines Versuchsobjekts zu einem vorgegebenen Zeitpunkt aufweist, und
der Sonograph umfasst: ein Optimum-Zeitablenkraten-Berechnungsmittel zum Berechnen einer optimalen Zeitablenkrate auf der Grundlage der vom Herzfrequenzmessmittel erlangten Herzfrequenz und ein Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel zum Einstellen einer Zeitablenkrate von wenigstens den Doppler-Bildern und/oder M-Modus-Bildern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sonographen, der ein Blutflusssignal in einem Versuchsobjekt unter Verwendung eines Ultraschall-Doppler-Effekts misst, und insbesondere auf eine Technik zur automatischen Optimierung der Anzeige von Doppler-Bildern und M-Modus-Bildern in der Vorrichtung.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise wurden Sonographen verwendet, die in Echtzeit ein Blutflusssignal in einem Versuchsobjekt unter Verwendung eines Ultraschallstrahls, der von einer Ultraschallsonde emittiert wird, erlangen. Bei solchen Sonographen gibt es in Abhängigkeit von der Frequenz des erfassten Signals Fälle, in denen ein Alias-Effekt in einem erhaltenen Doppler-Bild auftritt, wobei es dann, wenn ein solcher Doppler-Bild-Alias-Effekt auftritt, notwendig ist, dass eine Bedienungsperson die Impulswiederholfrequenz entsprechend der Blutflussgeschwindigkeit anpasst.
Um im Hinblick darauf die Bedienungsperson nicht zu zwingen, einen solchen mühseligen Arbeitsvorgang durchzuführen, ist eine Technik bekannt, bei der durch Erfassen eines Signalexistenzgebiets, das einem erfassbarem Frequenzbereich entspricht, die Wiederholfrequenz (PRF) der Ultraschallaussendung bzw. des Empfangs und eine Basislinienposition (0 Hz-Position) automatisch angepasst werden, so dass das Doppler-Bild keinen Alias-Effekt hervorruft (siehe z. B. Patentschrift 1).
In dieser in Patentschrift 1 offenbarten Technik wird zuerst eine Operation zum Klassifizieren eines Doppler-Spektrums, das mittels FFT erlangt worden ist, in einen ”Wert 0”-Anteil und einen ”Wert 1”-Anteil unter Verwendung eines Schwel lenwertes für einen bestimmten Bereich eines Doppler-Bildes durchgeführt. Als Nächstes wird ein Signalexistenzverhältnis, d. h. ein vom Signalexistenzgebiet besetzter Prozentsatz, erlangt, wobei die PRF so eingestellt wird, dass das Signalexistenzverhältnis ungefähr gleich 0,6 bis 0,8 ist. Anschließend wird ein Signalexistenzgebiet bezüglich eines Doppler-Spektrums erhalten, das unter Verwendung der eingestellten PRF erlangt worden ist, indem eine ähnliche Operation durchgeführt wird, wobei die Basislinienposition so bewegt wird, dass die Mitte des Gebiets, in dem das Signal nicht existiert, in Richtung zu den Rändern des Bildschirms bewegt wird.
Andererseits wurde auch eine Technik vorgeschlagen, bei der in dem Fall, in dem die Intensität des Blutflusssignals wechselt, wie zum Beispiel in dem Fall, in dem ein Ultraschallkontrastmittel bei der Blutflussmessung verwendet wird, um die Intensität des erhaltenen Blutflusssignals zu optimieren, der Pegel eines Signals, das von einer Doppler-Signalerfassungseinheit wiedergewonnen wird, erfasst wird und die Verstärkung des Signals automatisch eingestellt wird (siehe z. B. Patentschrift 2).
Bei dieser im Patentdokument 2 offenbarten Technik wird ein geeigneter Verstärkungswert, d. h. entsprechend dem Signalpegel des Doppler-Blutflusssignals, unter Verwendung einer Tabelle bestimmt, die in einem Speichermittel, wie zum Beispiel einem ROM, im Voraus gespeichert worden ist, um somit die Verstärkung automatisch zu optimieren, die das Helligkeitssignal des erhaltenen Doppler-Bildes ist.

Patentschrift 1: JP H08-308843A
Patentschrift 2: JP H08-173426A

Offenbarung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Hinsichtlich der Automatisierungstechnik in Bezug auf diese herkömmlichen Sonographen dient die in der Patentschrift 1 offenbarte Technik der Optimierung in Bezug auf die Flussratenachse in einem Doppler-Bild, d. h. das Signal in der Richtung, die in einem Doppler-Bild normalerweise als vertikale Achse dargestellt ist, während die in der Patentschrift 2 offenbarte Technik zum Optimieren in Bezug auf die Achse dient, die der Z-Achse in einem Doppler-Bild entspricht und in einer Richtung senkrecht zur Doppler-Bildebene verläuft. Selbst wenn jedoch eine dieser herkömmlichen Techniken verwendet wird, oder wenn beide gleichzeitig verwendet werden, ist es nicht möglich, ein Doppler-Bild in Bezug auf die Zeitachse zu optimieren, d. h. in Bezug auf die Richtung der horizontalen Achse in einem Doppler-Bild (d. h. es ist nicht möglich, durch die Bedienungsperson eine gewünschte Strömungsrate zu setzen).
Hierbei ist es in Bezug auf die Zeitablenkungsrate von Doppler-Bildern, die aus einem Doppler-Signal erhalten werden, im Fall der Anzeige von Doppler-Bildern eines Versuchsobjekts, dessen Herzfrequenz zum Beispiel 40 Schläge pro Minute aufweist, dann, wenn die Zeitablenkungsrate der Doppler-Bilder zwei Sekunden pro Bildschirm beträgt, nur möglich, Bilder anzuzeigen, die etwa 1,3 Herzschläge auf einem Bildschirm anzeigen. Dies erzeugt eine Situation, in der für die Bedienungsperson das Betrachten und das Treffen von Entscheidungen schwierig ist, wobei dies kaum als optimierte Situation bezeichnet werden kann, d. h. als eine Situation, in der die von der Bedienungsperson gewünschte Zeitablenkungsrate eingestellt worden ist. Wenn der Wunsch besteht, Bilder anzuzeigen, die noch mehr Herzschläge auf dem Bildschirm darstellen, ist es notwendig, eine Optimierung durchzuführen, indem die Zeitablenkungsrate reduziert wird und die Anzeigezeit pro Bildschirm auf zum Beispiel etwa vier Sekunden verlängert wird.
Auf diese Weise hängt die optimale Zeitablenkungsrate (die von der Bedienungsperson gewünschte Zeitablenkungsrate) von Doppler-Bildern von der Herzfrequenz des Versuchsobjekts ab, wobei, da selbstverständlich die Herzfrequenz in Abhängigkeit von dem Objekt und dem Zustand des Objekts zum Zeitpunkt der Messung stark variiert, die Bedienungsperson fallweise die optima le Zeitablenkungsrate für jedes Versuchsobjekt festlegen muss, während sie die Doppler-Bilder betrachtet.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um diese herkömmlichen Probleme zu lösen, wobei es eine Aufgabe ist, einen Sonographen zu schaffen, der die Zeitablenkungsrate von Doppler-Bildern und M-Modus-Bildern entsprechend der Herzfrequenz eines Versuchsobjekts automatisch optimieren kann (die Zeitablenkungsrate auf eine von einer Bedienungsperson gewünschte Rate setzen kann), ohne dass die Bedienungsperson einen mühsamen Arbeitsvorgang durchführen muss.
Mittel zum Lösen des Problems
Um die obenerwähnten Probleme zu lösen, ist ein Sonograph der vorliegenden Erfindung ein Sonograph, der mit einem Mittel zum Aussenden eines Ultraschallstrahls in Körpergewebe, einem Mittel zum Empfangen eines Ultraschallsignals, das vom Körpergewebe und einem Blutstrom reflektiert worden ist, einem Mittel zum Erstellen eines Querschnittsbildes des Körpergewebes aus dem empfangenen Ultraschallsignal, einem Mittel zum Durchführen einer Phasenerfassung an einem Ultraschall-Doppler-Blutflusssignal, das vom Körpergewebe mittels des Blutflusses reflektiert worden ist, einem Mittel zum Berechnen einer Frequenzkomponente des Doppler-Blutflusssignals, an dem die Phasenerfassung durchgeführt worden ist, und einem Mittel zum Durchführen einer Zeitablenkungsanzeige der berechneten Frequenzkomponente als Doppler-Bilder in einer Zeitreihe versehen ist. Der Sonograph weist ein Herzfrequenzmessmittel zum Messen einer Herzfrequenz eines Versuchsobjekts zu einem vorgegebenen Zeitpunkt auf, wobei der Sonograph ein Optimum-Zeitablenkungsraten-Berechnungsmittel zum Berechnen einer optimalen Zeitablenkungsrate auf der Grundlage der mittels des Herzfrequenzmessmittels erhaltenen Herzfrequenz und ein Optimum-Zeitablenkungsraten-Einstellmittel zum Einstellen einer Zeitablenkungsrate von wenigstens den Doppler-Bildern und/oder den M-Modus-Bildern enthält.
Gemäß dieser Konfiguration kann eine Bedienungsperson mit dem Sonograph gemäß der vorliegenden Erfindung Doppler-Bilder und M-Modus-Bilder mit einer gewünschten optimalen Zeitablenkungsrate erhalten, ohne einen mühsamen Arbeitsvorgang auszuführen.
Ferner kann der Sonograph gemäß der vorliegenden Erfindung ein Mittel zum Erfassen einer elektrokardiographischen Signalform des Versuchsobjekts und ein R-Wellen-Erfassungsmittel zum Erfassen einer R-Welle aus der erfassten elektrokardiographischen Signalform enthalten, wobei das Herzfrequenzmessmittel ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer Herzfrequenz pro Einheitszeit auf der Grundlage eines Zeitintervalls der mittels des R-Wellen-Erfassungsmittels erhaltenen R-Welle aufweisen kann.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die Herzfrequenz als Referenz für die Berechnung der optimalen Zeitablenkungsrate unter Verwendung der R-Welle, die aus der elektrokardiographischen Signalform erlangt wird, und ohne Verwendung von Doppler-Bildern zu messen.
Ferner kann der Sonograph gemäß der vorliegenden Erfindung ein Doppler-Verfolgungsmittel enthalten zum Verfolgen jedes Maximum-Strömungsgeschwindigkeit-Punktes in den Doppler-Bildern, wobei das Herzfrequenzmessmittel ein Schätzmittel aufweisen kann zum Schätzen einer für jeden Herzschlag benötigten Zeitspanne anhand einer Doppler-Verfolgungssignalform, die mittels des Doppler-Verfolgungsmittels erlangt wird, sowie ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer Herzfrequenz je Einheitszeit auf der Grundlage der für jeden Herzschlag benötigten Zeitspanne, die durch das Schätzmittel erlangt wird.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die Herzfrequenz als Referenz zum Berechnen der optimalen Zeitablenkungsrate nur unter Verwendung von Doppler-Bildern und ohne Verwendung einer EKG-Signalform zu messen.
Ferner wird bei dem Sonographen gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise das Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel mittels einer Benutzerschnittstelle verwirklicht, die von einer Bedienungsperson betätigt werden kann, wobei die Zeitablenkrate wenigstens der Doppler-Bilder und/oder M-Modus-Bilder durch die Bedienungsperson, die die Benutzerschnittstelle betätigt, optimiert wird.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Bedienungsperson Doppler-Bilder und M-Modus-Bilder bei einer gewünschten optimalen Zeitablenkrate durch Betätigen der Benutzerschnittstelle erlangen.
Außerdem wird bei dem Sonographen gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel automatisch die Optimum-Zeitablenkraten-Einstellung in einem Fall ausführt, in dem in einen Modus übergegangen wurde, der eine Anzeige wenigstens der Doppler-Bilder und/oder der M-Modus-Bilder enthält.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, automatisch Doppler-Bilder und M-Modus-Bilder mit der optimalen Zeitablenkrate zum Zeitpunkt des Modusübergangs zu erhalten.
Ferner kann bei dem Sonographen gemäß der vorliegenden Erfindung das Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel ein Mittel sein, das der Bedienungsperson ermöglicht, im Voraus festzulegen, wie viele Herzschläge mittels wenigstens den Doppler-Bildern und/oder den M-Modus-Bildern dargestellt werden, die auf einem Bildschirm angezeigt werden.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Bedienungsperson bewusst festlegen, wie viele Herzschläge von den Doppler-Bildern oder M-Modus-Bildern dargestellt werden, die auf einem Bildschirm angezeigt werden.
Außerdem kann der Sonograph gemäß der vorliegenden Erfindung ein Aufzeichnungsmittel zum Aufzeichnen des Doppler-Blutflusssignals enthalten, wobei dann, nachdem wenigstens entweder die Doppler-Bilder und/oder die M-Modus-Bilder eingefroren worden sind, das Herzfrequenzmessmittel eine Herzfrequenz unter Verwendung der vom Aufzeichnungsmittel aufgezeichneten Daten erlangen kann und die Zeitablenkrate von wenigstens den Doppler-Bildern und/oder den M-Modus-Bildern festgelegt werden kann.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die Zeitablenkrate der Doppler-Bilder zu optimieren, selbst nachdem die Doppler-Bilder oder die M-Modus-Bilder eingefroren worden sind.
Wirkungen der Erfindung
Ein Sonograph der vorliegenden Erfindung kann ständig optimale Doppler-Bilder erlangen durch automatisches Optimieren der Zeitablenkrate der Doppler-Bilder auf der Grundlage der erfassten Herzfrequenz eines Versuchsobjekts, ohne dass eine Bedienungsperson einen mühsamen Arbeitsvorgang ausführen muss.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das relevante Teile einer beispielhaften Konfiguration eines Sonographen gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Prozessors des Sonographen gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das relevante Teile einer beispielhaften Konfiguration eines Sonographen gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm zur Beschreibung des Ablaufs der Signalverarbeitung für das Anzeigen eines M-Modus-Bildes.

101: Sonde
102: AD-Wandler
103: Strahlformer
104: Detektor
105: Wandfilter
106: Frequenzanalyseeinheit
121: EKG-Elektrode
122: AD-Wandler
140: Prozessor
141: R-Wellen-Erfassungseinheit
142: Doppler-Verfolgung-Berechnungseinheit
143: Herzfrequenzmesseinheit
144: Zeitablenkraten-Berechnungseinheit
145: Zeitablenkraten-Steuereinheit
161: Anzeigesteuereinheit
162: Bildschirmeinheit
181: Optimierungsknopf
301: Datenspeicher
302: Datenspeicher
303: Szenenspeicher

Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das relevante Teile einer beispielhaften Konfiguration eines Sonographen gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
1 zeigt insbesondere Teile des Sonographen gemäß der vorliegenden Erfindung, die zum Erlangen eines Ultraschall-Doppler-Signals durch Anzeigen desselben als Doppler-Bild dienen. Dementsprechend weisen eine Impulserzeugungsschaltung oder ein Impulsgeber, die Mittel zum Aussenden eines Ultraschallstrahls in Körpergewebe sind, und ein Mittel zum Erstellen eines Querschnittsbildes von Körpergewebe aus einem Ultraschallsignal, das vom Körpergewebe reflektiert worden ist, die gleichen Konfigurationen auf wie dieje nigen in einem normalen Sonographen, wobei deren Darstellungen weggelassen sind.
Eine Sonde 101 ist ein Mittel zum Empfangen eines Ultraschall-Doppler-Signals, ein AD-Wandler 102 empfängt das Ultraschall-Doppler-Signal und wandelt es in ein digitales Signal um, ein Strahlformer 103 führt eine Verzögerung und Synthese an dem AD-gewandelten Ultraschallempfangssignal durch, ein Detektor 104 ist ein Mittel zum Erfassen einer Doppler-Schiebekomponente, d. h. einer Doppler-Signalphase, aus dem verzögerten und synthetisierten Ultraschallsignal, ein Wandfilter 105 eliminiert eine Wandkomponente im Doppler-Signal, und eine Frequenzanalyseeinheit 106 ist ein Mittel zum Durchführen einer Frequenzanalyse an dem empfangenen Signal und zum Berechnen einer Frequenzkomponente eines Doppler-Blutflusssignals.
Ferner ist eine EKG-Elektrode (121) ein Mittel zum Erfassen einer Elektrokardiogramm-Signalform (EKG-Signalform) eines lebenden Organismus, der das Versuchsobjekt ist, während ein AD-Wandler 122 die erfasste EKG-Signalform in ein digitales Signal wandelt. Ein Prozessor 140 empfängt einen Befehl von einem Benutzer und bestimmt eine optimale Zeitablenkrate für Doppler-Bilder. Eine Anzeigesteuereinheit 161 ist ein Mittel zum Durchführen einer Zeitablenkanzeige der Frequenzkomponente, die mittels der Frequenzanalyseeinheit 106 erlangt worden ist, und des EKG-Signals, das vom AD-Wandler 122 erlangt worden ist, als Doppler-Bilder bzw. EKG-Bilder in Zeitreihen. Eine Bildschirmeinheit 162 zeigt die Doppler-Bilder und die EKG-Bilder an, wobei ein Optimierungsknopf 181 dazu dient, von einer Bedienungsperson betätigt zu werden, um die Zeitablenkrate der Doppler-Bilder zu optimieren.
Der von der Sonde 101 ausgesendete Ultraschallstrahl wird innerhalb des lebenden Organismus, der das Versuchsobjekt ist, reflektiert, von der Sonde 101 empfangen und mittels des AD-Wandlers 102 in ein digitales Signal gewandelt. Anschließend wird das digitale Signal verzögert und mittels des Strahlformers 103 synthetisiert und anschließend in den Detektor 104 eingegeben.
Der Detektor 104 demultiplexiert das Doppler-Signal unter Verwendung eines Verfahrens, das als Quadraturerfassung bekannt ist. Das Wandfilter 105 ist ein Hochpassfilter, wobei das Wandfilter 105 Niederfrequenzrauschen (Wände) eliminiert, das durch die Körperbewegung des Versuchsobjekts und die Bewegung der Wände biologischer Organe erzeugt wird. Zu einem vom Prozessor 140 festgestellten Zeitpunkt berechnet die Frequenzanalyseeinheit 106 Frequenzkomponenten aus dem Ausgangssignal des Wandfilters 105 unter Verwendung der schnellen Fourier-Transformation (FFT), wandelt die Frequenzkomponenten in Helligkeitswerte um und gibt die Helligkeitswerte als Doppler-Bild an die Anzeigesteuereinheit 161 aus.
Indessen wird ein Ausgangssignal von der EKG-Elektrode 121, die so montiert worden ist, dass sie mit der Körperoberfläche des Versuchsobjekts in Kontakt ist, mittels des AD-Wandlers 122 in ein digitales Signal gewandelt und an die Anzeigesteuereinheit 161 ausgegeben. Die Anzeigesteuereinheit 161 synthetisiert das Doppler-Bild, das von der Frequenzanalyseeinheit 106 eingegeben worden ist, und das EKG-Signal, das vom AD-Wandler 122 in der gleichen Zeitphase eingegeben worden ist, und gibt das synthetisierte Doppler-Bild und das EKG-Signal an die Bildschirmeinheit 162 aus. Die Bildschirmeinheit 162 führt eine Zeitablenkanzeige des Doppler-Bildes und des EKG-Signals, die darin eingegeben worden sind, durch.
Hierbei enthält der Prozessor 140 eine Herzfrequenzmesseinheit 143, die ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer Herzfrequenz ist, wobei jedes Mal dann, wenn die Bedienungsperson einen Optimierungsknopf 181 (z. B. einen auf der Konsole des Sonographen vorgesehen Knopf) als Benutzerschnittstelle zu einem vorgegebenen Zeitpunkt drückt, die Herzfrequenz vom Prozessor 140 oder genauer von der Herzfrequenzmesseinheit 143 gemessen wird, wobei die Zeitablenkrate der Doppler-Bilder optimiert wird (auf die von der Bedienungsperson gewünschte Rate gesetzt wird). Mit anderen Worten, aufgrund des Niederdrückens des Optimierungsknopfes 181 misst der Prozessor 140 die optimale Zeitablenkrate für die Doppler-Bilder und weist die Frequenzanalyseeinheit 106 in Bezug auf einen FFT-Ausführungszeitablauf an, die berechnete optimale Zeitablenkrate zu verwirklichen.
Im Folgenden wird die Konfiguration des Prozessors mit Bezug auf 2 genauer beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Prozessors 140 zeigt.
Eine R-Wellen-Erfassungseinheit 141, die ein R-Wellen-Erfassungsmittel ist, analysiert die EKG-Signalform, die vom AD-Wandler 122 eingegeben worden ist, erfasst eine R-Welle in der Signalform und teilt die Erfassungszeit der Herzfrequenzmesseinheit 143 mit, die das Berechnungsmittel zur Berechnung einer Herzfrequenz ist.
Anschließend wird bei dem Sonographen gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Fall der Berechnung einer Herzfrequenz pro Einheitszeit auf der Grundlage des Zeitintervalls der R-Welle die Herzfrequenz, die auf der Grundlage der gemeldeten Erfassungszeit berechnet worden ist, als Herzfrequenz des Versuchsobjekts verwendet, die die Referenz zum Einstellen der Zeitablenkrate der Doppler-Bilder sein soll.
Indessen analysiert eine Doppler-Verfolgung-Berechnungseinheit 142, die ein Doppler-Verfolgungsmittel ist und ferner ein Schätzmittel ist, die Frequenzkomponentendaten des Doppler-Signals, das von der Frequenzanalyseeinheit 106 erhalten worden ist, und schätzt maximale Strömungsgeschwindigkeitspunkte. Durch Verbinden, d. h. Verfolgen der geschätzten maximalen Strömungsgeschwindigkeitspunkte in einer Zeitreihe erzeugt die Doppler-Verfolgung-Berechnungseinheit 142 eine Signalform, die allgemein als eine so genannte Doppler-Verfolgung-Signalform bekannt ist, und gibt die Signalform an die Herzfrequenzmesseinheit 143 aus, die das Berechnungsmittel ist.
Anschließend wird im Sonographen gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Fall des Schätzens und Berechnens der Zeitspanne, die für jeden Herzschlag erforderlich ist, anhand der Doppler-Verfolgung-Signalform die Herzfrequenz, die auf der Grundlage der gemeldeten Erfassungszeit berechnet worden ist, als Herzfrequenz des Versuchsobjekts verwendet, die die Referenz für die Einstellung der Zeitablenkrate der Doppler-Bilder sein soll.
Die Herzfrequenzmesseinheit 143, die das Herzfrequenzmessmittel ist, berechnet eine Herzfrequenz pro Einheitszeit des Versuchsobjekts unter Verwendung entweder der R-Wellen-Erfassungszeit, die von der R-Wellen-Erfassungseinheit 141 erlangt worden ist, oder der Doppler-Verfolgung-Signalform, die von der Doppler-Verfolgung-Berechnungseinheit 142 erlangt worden ist, und meldet die erlangte Herzfrequenz an eine Zeitablenkungsraten-Berechnungseinheit 144, die ein Optimum-Zeitablenkungsraten-Berechnungsmittel ist.
Es ist zu beachten, dass die Bedienungsperson vorgibt, ob die R-Wellen-Erfassungszeit oder die Doppler-Verfolgung-Signalform verwendet werden soll, um die Herzfrequenz zu berechnen. Ferner legt die Bedienungsperson im Prozessor 140 im Voraus fest, wie viele Herzschläge durch Doppler-Bilder dargestellt werden, die auf einem Bildschirm der Bildschirmeinheit 162 angezeigt werden.
Die Zeitablenkungsraten-Berechnungseinheit 144 bestimmt den FFT-Ausführungszyklus der Frequenzanalyseeinheit 106 über den Ausdruck (N × T)/W, wobei N die auf einem Bildschirm anzuzeigende Herzfrequenz ist, die im Voraus von der Bedienungsperson gesetzt worden ist (die Herzfrequenz, die von der Bedienungsperson gewünscht ist und die gemäß der Zeitablenkungsrate auf einem Bildschirm angezeigt werden soll), W die Breite eines Bildschirms (Anzahl von Punkten) ist, und T die Zeitspanne ist, die für einen von der Herzfrequenzmesseinheit 143 gemessenen Herzschlag erforderlich ist.
Eine Zeitablenkungsraten-Steuereinheit 145, die ein Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel ist, weist die Frequenzanalyseeinheit 106 an, die FFT mit dem FFT-Ausführungszyklus auszuführen, der von der Zeitablenkungsraten-Berechnungseinheit 144 berechnet worden ist.
Zum Beispiel führt in dem Fall, in dem die auf einem Bildschirm anzuzeigende Herzfrequenz zwei Herzschläge beträgt, die Breite eines Bildschirms 500 Punkte beträgt und die für einen Herzschlag benötigte Zeitspanne gleich einer Sekunde ist, die Frequenzanalyseeinheit 106 die FFT mit einem Zyklus von 4 ms aus.
Es ist zu beachten, dass bei dem Sonographen gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Doppler-Bild, das durch eine Instanz der FFT erzeugt wird, auf einer vertikalen Einzelpunktlinie im Bildschirm der Bildschirmeinheit 162 wiedergegeben wird.
Ferner wurde mit dem Sonographen gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Fall beschrieben, in dem ein Knopf als Mittel zum Senden eines Signals zur Herzfrequenzmesseinheit 143 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vorgesehen ist, wobei zum Optimieren der Zeitablenkrate zuerst ein solcher Knopf von der Bedienungsperson niedergedrückt wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel ist eine Konfiguration möglich, in der die optimale Zeitablenkrate im Voraus mittels der R-Wellen-Erfassungseinheit 141, der Herzfrequenzerfassungseinheit 143 und der Zeitablenkratenberechnungseinheit 144 während eines Querschnittsbildanzeigemodus (B-Modus) erlangt wird, wobei ein Übergang zum Doppler-Modus die automatisch erlangte optimale Zeitablenkrate verwirklicht wird. Ferner kann als vorgegebener Zeitablauf ein Signal zu der Herzfrequenzmesseinheit 143 gesendet werden, wenn ein Modusumschaltoperationsschalter gedrückt worden ist, wenn ein Knopf für die Bildschirmumschaltung gedrückt worden ist, bei einem Zeitintervall, das willkürlich festgelegt worden ist, oder dergleichen, wobei es in solchen Fällen nicht unbedingt notwendig ist, dass der Optimierungsknopf 181 vorgesehen ist.
Wie oben beschrieben worden ist, ist es ferner möglich, die Bedienungsperson zusätzlich zu befähigen, festzulegen, wie viele Herzschläge durch Doppler-Bilder dargestellt werden, die auf einem Bildschirm angezeigt werden, wobei es in diesem Fall ausreichend ist, ein Einstellmittel für die geeignet angezeigte Herzfrequenz bereitzustellen, um den Prozessor über die Einstellung der Bedienungsperson zu benachrichtigen.
Es ist zu beachten, dass ein solches Einstellmittel für die angezeigte Herzfrequenz in der vorliegenden Ausführungsform nicht notwendig ist, weshalb es nicht unbedingt bereitgestellt werden muss.
Obwohl ferner das Herzfrequenzberechnungsmittel zum Erlangen der optimalen Zeitablenkrate so konfiguriert ist, dass es fähig ist, die optimale Zeitablenkrate sowohl aus der R-Wellen-Erfassungszeit als auch aus der Doppler-Verfolgung-Signalform in der vorliegenden Ausführungsform zu erlangen, ist es selbstverständlich, dass eine Konfiguration, in der die optimale Zeitablenkrate aus nur einer von diesen erlangt wird, kein Problem darstellt.
Ausführungsform 2
Es folgt eine Beschreibung der Ausführungsform 2 des Sonographen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration relevanter Teile des Sonographen gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Es ist zu beachten, dass ähnlich der 1 die 3 ebenfalls nur relevante Bestandteile des Sonographen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Auch wurden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 den Teilen verliehen, die die gleichen Konfigurationen und Funktionen aufweisen, wie diejenigen, die in Ausführungsform 1 unter Verwendung der 1 beschrieben worden sind, wobei die Beschreibungen solcher Teile weggelassen worden sind.
Der Sonograph gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, der in 3 gezeigt ist, unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform in Bezug darauf, dass er einen Datenspeicher 301, der ein Aufzeichnungsmittel zum Aufzeichnen von Ausgangsdaten des Wandfilters 105 ist, einen Datenspeicher 302, der Ausgangsdaten des AD-Wandlers 122 aufzeichnet, und einen Szenenspeicher 303, der Doppler-Bilder und EKG-Bilder aufzeichnet, die in Helligkeitsinformationen umgesetzt worden sind, aufweist.
Im Folgenden sind Vorgänge beschrieben, die im Sonographen gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt werden.
Bei dem Sonographen gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in einem mitlaufenden Zustand vor dem Einfrieren der Doppler-Bilder das Ausgangssignal des Wandfilters 105 im Datenspeicher 301 zusammen mit dem Zeitpunkt gespeichert, zu dem die Verarbeitung dafür durchgeführt worden ist, wobei die Ausgangsdaten des AD-Wandlers 122 im Datenspeicher 302 zusammen mit dem Zeitpunkt gespeichert werden, zu dem die Verarbeitung dafür durchgeführt worden ist.
Anschließend, wenn die Bedienungsperson den Optimierungsknopf 181 gedrückt hat, nachdem die Doppler-Bilder eingefroren worden sind, führt die Frequenzanalyseeinheit 106 die FFT für die Daten im Datenspeicher 301 mit dem FFT-Ausführungszyklus aus, der unmittelbar vor dem Einfrieren festgelegt worden ist, und gibt dieses Ausführungsergebnis in die Doppler-Verfolgung-Berechnungseinheit 142 im Prozessor 140 ein. Der FFT-Ausführungszyklus zu diesem Zeitpunkt wird nicht durch den Zeitpunkt bestimmt, zu dem die FFT wirklich durchgeführt wird, sondern stattdessen durch den Zeitpunkt, zu dem die Doppler-Datenstücke, die im Datenspeicher 301 gespeichert sind, verarbeitet wurden.
Der Prozessor 140 liest die im Datenspeicher 302 gespeicherten EKG-Daten und gibt solche EKG-Daten in die R-Wellen-Erfassungseinheit 141 ein. Zu diesem Zeitpunkt beruht die Erfassungszeit, die die R-Wellen-Erfassungseinheit 141 der Herzfrequenzmesseinheit 143 meldet, auf dem Zeitpunkt, der im Datenspeicher 302 gespeichert ist und zu dem der AD-Wandler 122 die EKG-Daten verarbeitet hat.
Unter Verwendung der von der Frequenzanalyseeinheit 106 und dem Datenspeicher 302 erhaltenen Daten führt der Prozessor 140 eine Verarbeitung ähnlich derjenigen in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung durch, um somit die optimale Zeitablenkrate, d. h. den FFT-Ausführungszyklus, zu bestimmen. Auch hier ist der Zeitpunkt, zu dem die im Datenspeicher 301 gespeicherten Doppler-Datenstücke verarbeitet worden sind, die Zeitbasis des Ausführungszyklus.
Die Frequenzanalyseeinheit 106 führt die FFT für alle Daten im Datenspeicher 301 mit dem FFT-Ausführungszyklus aus, der vom Prozessor 140 angewiesen wird, konvertiert die erhaltenen Frequenzkomponentendaten in Helligkeitswerte und gibt die Helligkeitswerte als Doppler-Bild an die Anzeigesteuereinheit 161 aus.
Anschließend löscht die Anzeigesteuereinheit 161 die Daten im Szenenspeicher 303 und speichert darin das Doppler-Bild, das neu eingegeben worden ist.
Es ist zu beachten, dass, obwohl die vorliegende Ausführungsform das Beispiel beschreibt, in dem die Optimierung der Zeitablenkrate durchgeführt wird, weil die Bedienungsperson den Optimierungsknopf 181 drückt, die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, wobei, wie in Ausführungsform 1 beschrieben worden ist, die Optimierung der Zeitablenkrate beim Übergang zu einem Modus, der eine Doppler-Bildanzeige enthält, durchgeführt werden kann.
Obwohl ferner eine Konfiguration beschrieben worden ist, die den Datenspeicher 302 enthält, der die Ausgangsdaten des AD-Wandlers 122 speichert, ist der Datenspeicher 302 in dem Fall unnötig, in dem nur die Doppler-Verfolgung-Signalform als Herzfrequenzberechnungsmittel zum Erlangen der optimalen Zeitablenkrate verwendet wird.
Im Vorangehenden wurde eine spezifische Ausführungsform des Sonographen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei im Folgenden Operationen des Sonographen gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus dem Blickwinkel der Bedienungsperson beschrieben werden.
Wenn die Bedienungsperson den Optimierungsknopf 181 niedergedrückt hat, nachdem die Doppler-Bilder eingefroren worden sind, werden die derzeit angezeigten Doppler-Bilder gelöscht, wobei eingefrorene Doppler-Bilder, in denen der Maßstab in Zeitrichtung, d. h. in Horizontalachsenrichtung, optimiert worden ist, neu angezeigt werden. Wenn zum Beispiel die Anzeigebreite der Doppler-Bilder nach der Optimierung im Voraus von der Bedienungsperson auf zwei Herzschläge in einem Bildschirm festgelegt worden ist, werden Doppler-Bilder, die zwei Herzschläge darstellen, auf dem Bildschirm angezeigt, nachdem der Optimierungsknopf 181 gedrückt worden ist.
Es ist zu beachten, dass in der Beschreibung der obigen Ausführungsformen des Sonographen der vorliegenden Erfindung ein Beispiel für das Festlegen der Zeitablenkrate der Doppler-Bilder gegeben worden ist. Bei dem Sonographen der vorliegenden Erfindung kann jedoch selbst mit M-Modus-Bildern die Zeitablenkrate optimiert werden, indem ein Verfahren des Messens der Herzfrequenz durch Berechnen der R-Welle verwendet wird.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Ablaufs der Signalverarbeitung zum Erlangen eines M-Modus-Bildes zeigt.
Wie in 4 gezeigt ist, wird die digitale Wandlung für eine von der Sonde erlangte Ultraschall-Signalform durchgeführt, woraufhin eine Verzögerung und eine Synthese ausgeführt werden, und woraufhin ein Hüllkurvenerfassungsmittel eine Hüllkurvenerfassung durchführt, um ein Signal zu erlangen, das biologische Informationen anzeigt, die der Übertragungsfrequenz überlagert sind. Um anschließend die Helligkeitsinformationen zu erlangen, führt ein Mittel zum Erstellen eines M-Modus-Bildes eine logarithmische Kompression durch, um somit ein M-Modus-Bild zu erhalten. Es ist zu beachten, dass zum Zeitpunkt der Durchführung der logarithmischen Kompression nach der Hüllkurvenerfassung eine Verstärkungsanpassung zum Anpassen der Helligkeit durchgeführt werden kann, um das Betrachten durch die Bedienungsperson zu erleichtern.
Bei dem Sonographen gemäß der vorliegenden Erfindung ist es selbst im Fall des Anzeigens von M-Modus-Bildern, die auf diese Weise erhalten werden, möglich, automatisch die Zeitablenkrate zu optimieren, ähnlich dem Fall der Anzeige von Doppler-Bildern, wie oben genauer beschrieben worden ist. Es ist zu beachten, dass die verschiedenen Typen von Verarbeitungen, die mit dem M-Modus-Bildsignal im Sonographen der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, verschiedene Typen von Verarbeitungen sein können, die äquivalent sind zu der Verarbeitung, die in der obigen Ausführungsform als für die Doppler-Bilder ausgeführt beschrieben worden sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Ein Sonograph gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zeitablenkrate von Doppler-Bildern und M-Modus-Bildern auf der Grundlage einer gemessenen Herzfrequenz optimieren und ist in medizinischen Anwendungen und dergleichen nützlich.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Sonograph vorgesehen, der automatisch die Zeitablenkrate von Doppler-Bildern und M-Modus-Bildern entsprechend der Herzfrequenz eines Versuchsobjekts optimieren kann, ohne dass es notwendig ist, dass eine Bedienungsperson einen mühsamen Arbeitsvorgang ausführt. Der Sonograph ist versehen mit einem Mittel zum Aussenden eines Ultraschallstrahls in Körpergewebe, einem Mittel zum Empfangen eines Ultraschallsignals, das vom Körpergewebe und von einem Blutfluss reflektiert worden ist, einem Mittel zum Erstellen eines Querschnittsbildes des Körpergewebes aus dem empfangenen Ultraschallsignal, einem Mittel zum Durchführen einer Phasenerfassung für ein Ultraschall-Doppler-Blutflusssignal, das vom Körpergewebe mittels des Blutflusses reflektiert worden ist, einem Mittel zum Berechnen einer Frequenzkomponente des Doppler-Blutflusssignals, an dem eine Phasenerfassung durchgeführt worden ist, und einem Mittel zum Durchführen einer Zeitablenkanzeige der berechneten Frequenzkomponente als Doppler-Bilder in einer Zeitreihe. Der Sonograph weist ein Herzfrequenzmessmittel zum Messen der Herzfrequenz des Versuchsobjekts zu einem vorgegebenen Zeitpunkt auf, wobei der Sonograph ferner ein Optimum-Zeitablenkraten-Berechnungsmittel zum Berechnen einer optimalen Zeitablenkrate auf der Grundlage der vom Herzfrequenzmessmittel erlangten Herzfrequenz, sowie ein Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel zum Eistellen der Zeitablenkrate von wenigstens den Doppler-Bildern und/oder den M-Modus-Bildern enthält.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 08-308843 A [0006]
- JP 08-173426 A [0006]

Claims

Sonograph, der versehen ist mit einem Mittel zum Aussenden eines Ultraschallstrahls in Körpergewebe, einem Mittel zum Empfangen eines Ultraschallsignals, das von dem Körpergewebe und einem Blutfluss reflektiert worden ist, einem Mittel zum Erstellen eines Querschnittsbildes des Körpergewebes aus dem empfangenen Ultraschallsignal, einem Mittel zum Durchführen einer Phasenerfassung für ein Ultraschall-Doppler-Blutflusssignal, das vom Körpergewebe mittels des Blutflusses reflektiert worden ist, einem Mittel zum Berechnen einer Frequenzkomponente des Doppler-Blutflusssignals, für das die Phasenerfassung durchgeführt worden ist, und einem Mittel zum Durchführen einer Zeitablenkanzeige der berechneten Frequenzkomponente als Doppler-Bilder in einer Zeitreihe, wobei der Sonograph ein Herzfrequenzmessmittel zum Messen einer Herzfrequenz eines Versuchsobjekts zu einem vorgegebenen Zeitpunkt aufweist, und der Sonograph umfasst: ein Optimum-Zeitablenkraten-Berechnungsmittel zum Berechnen einer optimalen Zeitablenkrate auf der Grundlage der vom Herzfrequenzmessmittel erlangten Herzfrequenz und ein Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel zum Einstellen einer Zeitablenkrate von wenigstens den Doppler-Bildern und/oder M-Modus-Bildern.
Sonograph nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Mittel zum Erfassen einer elektrokardiographischen Signalform des Versuchsobjekts und ein R-Wellen-Erfassungsmittel zum Erfassen einer R-Welle aus der erfassten elektrokardiographischen Signalform, wobei das Herzfrequenzmessmittel ein Berechnungsmittel aufweist zum Berechnen einer Herzfrequenz pro Einheitszeit auf der Grundlage eines Zeitintervalls der vom R-Wellen-Erfassungsmittel erlangten R-Welle.
Sonograph nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Doppler-Verfolgungsmittel zum Verfolgen jedes maximalen Stömungsgeschwindigkeitspunkts in den Doppler-Bildern, wobei das Herzfrequenzmessmittel ein Schätzmittel zum Schätzen einer Zeitspanne, die für jeden Herzschlag erforderlich ist, anhand einer Doppler-Verfolgung-Signalform, die vom Doppler-Verfolgungsmittel erlangt worden ist, und ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer Herzfrequenz pro Einheitszeit auf der Grundlage der für jeden Herzschlag erforderlichen Zeitspanne aufweist, die mittels des Schätzmittels erlangt worden ist.
Sonograph nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel mittels einer Benutzerschnittstelle verwirklicht ist, die von einer Bedienungsperson betätigt werden kann, wobei die Zeitablenkrate von wenigstens den Doppler-Bildern und/oder den M-Modus-Bildern infolge einer Betätigung der Benutzerschnittstelle durch die Bedienungsperson optimiert wird.
Sonograph nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel automatisch die Einstellung der optimalen Zeitablenkrate in einem Fall ausführt, in dem zu einem Modus gewechselt wurde, der ein Anzeigen von wenigstens den Doppler-Bildern und/oder den M-Modus-Bildern enthält.
Sonograph nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Optimum-Zeitablenkraten-Einstellmittel ein Mittel ist, das der Bedienungsperson ermöglicht, im Voraus festzulegen, wieviele Herzschläge durch wenigstens die Doppler-Bilder und/oder die M-Modus-Bilder, die auf einem Bildschirm angezeigt werden, dargestellt werden.
Sonograph nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Aufzeichnungsmittel zum Aufzeichnen des Doppler-Blutflusssignals, wobei, nachdem wenigstens die Doppler-Bilder und/oder die M-Modus-Bilder eingefroren worden sind, das Herzfrequenzmessmittel eine Herzfrequenz unter Verwendung von Daten erlangt, die vom Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet worden sind, und wobei die Zeitablenkrate wenigstens der Doppler-Bilder und/oder der M-Modus-Bilder eingestellt wird.