DE4424506A1 - Verfahren zur Bestimmung von Blutflußparameterwerten - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung von BlutflußparameterwertenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von
Blutflußparameterwerten mit Blutflußgeschwindigkeitswerten,
die für ein Bild des Blutflusses in einem Untersuchungs
gebiet über Ultraschallabtastungen an einer Vielzahl von im
Untersuchungsgebiet räumlich verteilten Meßorten ermittelt
werden, und einer Darstellung des Bildes auf der Basis der
Blutflußgeschwindigkeitswerte.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in der US-PS
4 800 891 offenbart. Über eine Ultraschallabtastung eines
Untersuchungsgebietes in einer Schnittebene werden Blut
flußgeschwindigkeitswerte an räumlich verteilten Meßorten
ermittelt, die als zweidimensionales Bild des Blutflusses
in der Schnittebene dargestellt werden. Ein derartiges Ver
fahren wird auch als "Blood-flow-imaging" bezeichnet. Etab
liert hat sich eine Farbkodierung der Blutflußgeschwindig
keitswerte, daher wird in diesem Zusammenhang auch von
"Colour-flow-imaging" gesprochen.
Quantitative Aussagen über den Blutfluß sind jedoch mit den
heute bekannten Blood-flow-imaging-Geräten nicht zu tref
fen. Wenn sich ein medizinischer Untersucher für Blutfluß
parameter, wie z. B. für Geschwindigkeitserhöhung (als An
zeichen für eine Stenose) Volumenfluß, Pulsatilität oder
Gefäßwiderstand, interessiert, muß er zu Beantwortung
dieser medizinisch-physiologischen Fragestellungen eine
spektrale Dopplermessung mit einer gepulsten Ultraschall
abtastung (pw-Doppler) durchführen. Mit Hilfe des spek
tralen Dopplers wird entlang eines einzigen Abtaststrahles
in einem kleinen, vom Untersucher festgelegten Meßtor ein
Spektrum der Blutflußgeschwindigkeiten bestimmt. Im
Dopplerspektrum sieht man daher im zeitlichen Verlauf ein
Frequenzband, welches um so breiter ist, je größer der
Unterschied zwischen langsamster und schnellster auf
tretender Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt ist. Bei
spielsweise werden bei laminarem Flußprofil in Gefäßwand
nähe niedrigere Geschwindigkeiten gemessen als im axialen
Strom.
Mit heute üblichen Auswerteprogrammen können verschiedene
Geschwindigkeiten aus dem Spektrum hervorgehoben und über
der Zeitachse zu einer Kurve verbunden dargestellt werden.
In der Literatur werden z. B. die Blutflußparameter maxi
male Geschwindigkeit Vmax, minimale Geschwindigkeit Vmin
und mittlere Geschwindigkeit Vmean, sowie die zugehörigen
Geschwindigkeitszeitkurven beschrieben. Über eine zeitliche
Mittelung dieser charakteristischen Geschwindigkeiten über
eine oder mehrere Herzzyklen erhält man z. B. bei zeitlicher
Mittelung der Vmean-Zeitkurve als weiteren Blutflußpara
meter eine zeitlich gemittelte mittlere Geschwindigkeit
TAVmean, wobei TA "time averaged" bedeutet. Nach einem
Ausmessen des Gefäßquerschnittes oder -durchmessers in
einem B-Bild kann auch unter bestimmten Umständen ein
Volumenfluß aus dem Produkt des Gefäßquerschnittes mit der
zeitlich gemittelten mittleren Geschwindigkeit als Blut
flußparameter berechnet werden. Es ist auch bekannt, das
Dopplerspektrum über verschiedene Indices als Blutflußpara
meter auszuwerten. Die Indizes werden über eine Quotien
tenbildung von Geschwindigkeitswerten ermittelt. Das hat
den Vorteil, daß die Indizes unabhängig vom Dopplermeßwin
kel sind. Der Resistance Index (RI) ist neben der Ratio der
einfachste Widerstandsparameter. Nur zwei Kurvenpunkte
werden zur Beschreibung der Kurvenform herangezogen. Ein
weiterer, weit verbreiteter Widerstandsindex ist der Puls
atilitätsindex (PI), der unter Rückgriff auf eine zeitlich
gemittelte Geschwindigkeit, z. B. TAVmean im Nenner des
Indexquotienten berechnet wird. Eine Reihe weiterer Indizes
zur Beurteilung von Dopplerströmungskurven findet sich in
der Literatur.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das eingangs
genannte Verfahren so weiterzubilden, daß eine quantitative
Erfassung von Blutflußparameterwerten ohne Zuschaltung des
Dopplerspektrums ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß über eine Torauswahl
einheit ein Bereich im Bild begrenzt wird, innerhalb des
sen mindestens ein Blutflußparameterwert gebildet werden
soll, der für die in diesem Bereich dargestellte Blutströ
mung oder Blutströmungen charakteristisch ist, daß der
Blutflußparameter aus in dem Bereich liegenden Blutflußge
schwindigkeitswerte gebildet wird und daß der Blutflußpara
meterwert angezeigt wird. Die Ermittlung des Blutflußpara
meterwertes direkt aus einem Bild der Blutflußgeschwin
digkeitswerte (Dopplerbild, Blood-flow-imaging) spart dem
Untersucher Zeit, da eine spektrale Dopplermessung nicht
mehr zugeschaltet werden muß. Von besonderem Vorteil ist
auch, daß - im Gegensatz zum spektralen Doppler - nicht nur
ein Bereich aus einer einzigen Abtastzeile, sondern aus
mehreren Abtastzeilen ausgewertet werden kann. Damit können
z. B. im Dopplerbild punktförmig dargestellte Blutströ
mungen zu einem Bereich zusammengefaßt werden, innerhalb
dessen dann Parameter der Blutströmungen ermittelt werden.
Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand von zwei
Figuren erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung die Funktions
einheiten zur Durchführung des Verfahrens und
Fig. 2 die Anzeige einer Torauswahl zur Festlegung eines
Bereichs, innerhalb dessen Blutflußparameterwerte
bestimmt werden sollen.
Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild die Funktionseinheiten
eines Blood-flow- oder auch Colour-flow-imaging-Gerätes,
mit dem zusätzlich zu einer bildlichen Darstellung eines
Blutflusses in einer Schnittebene Blutflußparameterwerten
an vorgegebenen Bereichen bestimmt werden können. Mit Hilfe
eines Ultraschall-Arrays 2 erfolgt eine Ultraschallabta
stung eines Untersuchungsgebiets 4 in einer Schnittebene 5,
in der ein Blutfluß vorhanden ist. Die Schnittebene 5 liegt
in Fig. 1 in der Papierebene und ist durch die gestrichelten
Linien 6 begrenzt. Die den Blutfluß leitenden Gefäße sind
mit 8 bezeichnet. Das Ultraschall-Array 2 ist mit einer
Sende-Empfangs-Einheit 10 verbunden, mit der sowohl die
Sendeimpulse erzeugt werden als auch die vom Ultraschall-
Array empfangenen Echosignale aufbereitet werden. Die
aufbereiteten Echosignale werden von der Sende-Emp
fangseinheit 10 an eine B-Bild-Verarbeitungseinheit 12 und
an einen Farbprozessor 14 weitergegeben. In der B-Bild-Ver
arbeitungseinheit 12 werden die Echosignale von Fest zielen,
d. h. ruhenden Grenzflächen ausgewertet. Sie sind die Grund
lage für eine anatomische Schnittbilddarstellung des Unter
suchungsgebiets 4. Vom Farbprozessor 14 werden die Echo
signale von bewegten Zielen also im wesentlichen des Blut
flusses ausgewertet. Dabei werden z. B. über eine Auto
korrelation aufeinanderfolgend empfangener Echosignale, wie
es in der eingangs zitierten US-PS 4 800 891 beschrieben
ist, im Farbprozessor 14 die Blutflußgeschwindigkeitswerte
ermittelt und Farbwerten zugeordnet. Sowohl die B-Bild-
Signale von der B-Bild-Verarbeitungseinheit 12 als auch die
Blutflußgeschwindigkeitswerte vom Farbprozessor 14 werden
in einem Farbbildspeicher 16 zwischengespeichert und an
schließend über eine Videonormwandlungseinheit 18 zur Bild
darstellung aufbereitet. Auf einem Monitor 20 kann dann das
B-Bild und/oder das Blutflußbild in Echtzeit ausgewertet
werden. Der bisher beschriebene Aufbau entspricht dem
Aufbau herkömmlicher Blood-flow-imaging-Geräte.
Mit den im folgenden beschriebenen Funktionseinheiten
lassen sich nun ohne Benutzung einer spektralen Doppler
messung, womit ja nur die Verteilung der Blutflußgeschwin
digkeiten an entlang eines einzigen Abtaststrahls bestimmt
werden kann, Blutflußparameterwerte aus Blutflußgeschwin
digkeitswerten des Blutflußbildes ermitteln. Die vom Farb
prozessor 14 ausgegebenen Blutflußgeschwindigkeitswerte
werden einer Torauswahleinheit 22 zugeführt, die es er
laubt, nur die Blutflußgeschwindigkeitswerte innerhalb
eines durch die Torauswahleinheit 22 vorgegebenen Bereiches
zur Bestimmung der Blutflußparameterwerte heranzuziehen.
Die Torauswahl erfolgt über das auf dem Monitor 20 darge
stellte Bild der Verteilung der Blutströmungen in der
Schnittebene (Blutflußbild), wie weiter unten anhand von
Fig. 2 näher beschrieben ist. Ein Benutzer legt über Be
dienelemente 24, z. B. mittels einer oder mehrerer-aus
gesteuerter Sichtmarken, die Bereichsgrenzen fest. Die
Blutflußgeschwindigkeitswerte, die innerhalb des ausge
wählten Bereichs liegen, werden nun in einer ersten Mittel
wertstufe 26 gemittelt und als Bereichsmittelwert V in
einen Zeitspeicher 28 eingeschrieben. Gleichzeitig kann der
Bereichsmittelwert V und/oder sein zeitlicher Verlauf V(+)
auf dem Monitor 20 angezeigt werden. In einem Extremwert
sucher 30 werden im zeitlichen Verlauf V(t) Extremwerte,
wie z. B. der systolische Peak Vsys(+peak), die frühdia
stolische Rückströmungsgeschwindigkeit Vdia (-peak), die
enddiastolische Strömungsgeschwindigkeit Vdia (end) inner
halb eines oder mehrerer Herzzyklen gesucht und einer In
dexeinheit 32 zugeführt. Dabei wertet der Extremwertsucher
30 zur Bestimmung der enddiastolischen Strömungsgeschwin
digkeit auch noch den steilsten Geschwindigkeitsansteig im
zeitlichen Verlauf des Bereichsmittelwertes (V(+) aus.
Gleichzeitig wird aus dem Zeitsignal des Bereichsmittel
werts V(t) ein zeitgemittelter Wert TAV in einer zweiten
Mittelwertstufe 34 gebildet und ebenfalls der Indexeinheit
32 zugeführt.
Da die Blutflußgeschwindigkeitswerte mit einem Winkelfehler
behaftet sein können, kann über die Bedienelemente 24 auch
ggf. ein Winkelkorrekturfaktor vorgegeben werden, wann die
Flußrichtung für alle Meßpunkte gleichgerichtet ist (z. B.
Messung in einem Gefäß) Damit werden in der Torauswahl
einheit 22 die vom Farbprozessor 14 ausgegebenen Blutfluß
geschwindigkeitswerte korrigiert. Über die Bedienelemente
24 kann auch noch vorgegeben werden, welche Indizes auf dem
Monitor 20 angezeigt werden sollen. Zusätzlich ist die
Eingabe des Gefäßdurchmessers oder des Gefäßquerschnitts A
möglich.
In der Indexeinheit 32 können hier ein Resistance Index RI,
ein Pulsatilitätsindex PI und ein Volumenfluß Q als den
Blutfluß in den vorgegebenen Bereich charakterisierende
Blutflußparameter gebildet werden. Die Bildungsvorschriften
für die Indizes sind gegeben durch:
Resistance-Index RI = (Vsys(+peak) - Vdia(end))/Vsys(+peak)
Pulsatilitäts-Index PI = (Vsys(+peak) - Vdia(end))/TAV und
Volumenfluß (ggf. nach Winkelkorrektur) Q = TAV A.
Pulsatilitäts-Index PI = (Vsys(+peak) - Vdia(end))/TAV und
Volumenfluß (ggf. nach Winkelkorrektur) Q = TAV A.
Ergänzend zur Fig. 1 wird noch darauf hingewiesen, daß der
Torauswahleinheit 22 auch die Blutflußgeschwindigkeitswerte
von dem Farbbildspeicher 16 oder dem Videonormwandler 18
zugeführt werden können. Das ist durch die gestrichelt ge
zeigten Verbindungen 36 symbolisiert.
Wie schon weiter oben erwähnt, erfolgt die Bereichsauswahl
über das am Monitor 20 dargestellte Bild der Blutflußver
teilung. In Fig. 2 wird beispielhaft von einer Linearabta
stung mit 128 parallelen Abtastlinien 40 ausgegangen, die
dort die in Klammern angegebene Zeilennummern (1) bis (128)
besitzen. Die Abtasttiefe D ist in cm angegeben. Innerhalb
der Gefäßgrenzen 8 sind über die Ultraschallabtastung von
Null verschiedene Blutflußgeschwindigkeitswerte ermittelt
worden. Im Bereich der Abtastlinien, die mit (38), (39),
(40) beziffert sind, sollen Blutflußparameterwerte be
stimmen werden. Der Untersucher legt den Bereich über die
Bedienelemente 24 fest, indem er z. B. über die Tastatur
die Abtastzeilennummern (38), (39), (40) und die Lage der
Grenzen auf den Abtastzeilen eingibt. Die Ultraschallab
tastzeile Nr. (38) wird hier im Bereich von 2,7 cm bis 4
cm, die Ultraschallabtastzeile Nr. (39) von 2,8 cm bis 4,1
cm und die Ultraschallzeile Nr. (40) von 2,9 cm bis 4,2 cm
ausgewertet. An den mit Punkten 42 markierten Meßorten
liegen die Blutgeschwindigkeitswerte vor, von denen der
Bereichsmittelwert V in der ersten Mittelwertstufe 26
gebildet wird. Der Bereichsmittelwert kann als erster
Blutflußparameter zusammen mit dem Blutflußbild auf dem
Monitor 20 anzeigt werden. Die Berechnung weiterer Blut
flußparameter aus den Bereichsmittelwerten aufeinander
folgender Blutflußbilder ist durch die Bedienelemente 24
vorgebbar.
Gegenüber der Auswertung mit einer spektralen Dopplermes
sung ergibt sich hierbei der Vorteil, daß nicht nur entlang
einer einzigen Abtastzeile die Blutflußparameterwerte er
mittelt werden können, sondern auch Blutflußparameterwerte
in einem größeren Bereich, der von mehreren Ultraschallab
tastlinien erfaßt wird. So können auch Blutflußparameter
von Blutströmungen in verschiedenen Gefäßen 8 ermittelt
werden, wie z. B. in Fig. 2 von strichpunktierten Linien 44
umgrenzten Gefäße 8. Dieser Bereich wird von den Ultra
schallabtastzeilen Nr. (15) bis (17) erfaßt. Die Bereichs
grenzen können hierbei z. B. über Maus-gesteuerte Markie
rungen vorgegeben werden.
Wenn im Bereich innerhalb der strichpunktierten Linien L
die Blutströmungen in den Gefäßen 8 unterschiedliche Rich
tungen aufweisen, kann es auch von Interesse sein, nur den
Betrag der Blutflußgeschwindigkeitswerte (gegebenenfalls
nach einer Winkelkorrektur) zur Bildung des Bereichsmittel
wertes V heranzuziehen. Der Zeitverlauf dieses Wertes kann
dann ebenfalls auf dem Monitor 20 dargestellt werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Bestimmung von Blutflußparameterwerten mit
Blutflußgeschwindigkeitswerten, die für ein Bild des Blut
flusses in einem Untersuchungsgebiet (4) über Ultraschall
abtastungen an einer Vielzahl von im Untersuchungsgebiet
(4) räumlich verteilten Meßorten ermittelt werden, und
einer Darstellung des Bildes auf der Basis der Blutflußge
schwindigkeitswerte, dadurch gekenn
zeichnet, daß über eine Torauswahleinheit (22)
ein Bereich im Bild begrenzt wird, innerhalb dessen min
destens ein Blutflußparameterwert gebildet werden soll, der
für die in diesem Bereich dargestellte Blutströmung oder
Blutströmungen charakteristisch ist, daß der Blutflußpara
meterwert aus in dem Bereich liegenden Blutflußgeschwindig
keitswerte gebildet wird und daß der Blutflußparameterwert
angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Blutflußparameterwert
ein Bereichsmittelwert (V) über eine Mittelwertbildung der
in dem Bereich liegenden Blutflußgeschwindigkeitswerte ge
bildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß wiederholt Bereichsmit
telwerte (V(t)) aus den entsprechenden Blutflußgeschwindig
keitswerten (V) wiederholter Bilder gebildet werden und als
Zeitverlauf der Werte des Blutflußparameters angezeigt wer
den.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Zeitmittelwert (TAV)
aus dem Zeitverlauf der Bereichsmittelwerte (V(t)) gebildet
und als Blutflußparameter angezeigt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die
Bereichsmittelwerte (V(t) ) zwischengespeichert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß aus den
Bereichsmittelwerten mindestens ein Wert eines Blutfluß
index (RI, PI, Q) gebildet und als Blutflußparameter ange
zeigt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß der min
destens eine Blutflußparameterwert zusammen mit dem Bild
angezeigt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP93112203 | 1993-07-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4424506A1 true DE4424506A1 (de) | 1995-02-02 |
DE4424506C2 DE4424506C2 (de) | 2001-02-22 |
Family
ID=8213124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944424506 Expired - Lifetime DE4424506C2 (de) | 1993-07-29 | 1994-07-12 | Verfahren zur Bestimmung von Blutflußparameterwerten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4424506C2 (de) |
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Also Published As
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---|---|
DE4424506C2 (de) | 2001-02-22 |
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Legal Events
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D2 | Grant after examination | ||
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