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Diese
Erfindung bezieht sich auf diagnostische Ultraschallbildgebungssysteme
und im Besonderen auf diagnostische Ultraschallbildgebungssysteme,
die automatisch eine Dehnungsratenanalyse in einem Ultraschallbild
durchführen.
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Viele
diagnostische Ultraschallverfahren, bei denen Körperfunktionen und -strukturen
quantifiziert werden, beruhen auf der klaren Abgrenzung und Definition
der Körperstrukturen
und -organe, die gemessen werden. Nutzen die Quantifizierungs- und
Messverfahren statische Bilder oder einen kleinen Satz von Messungen,
kann die Abgrenzung der gemessenen Körperstruktur manuell erfolgen.
Ein Beispiel für ein
derartiges Verfahren sind die Messungen eines sich entwickelnden
Fötus.
Statische Bilder des sich entwickelnden Fötus können in Zeiten erfasst werden,
in denen die Aktivität
des Fötus
gering ist. Ist ein Bild einmal erfasst, sind normalerweise nur
ein paar Umfangs- oder Längenmessungen
erforderlich, um Entwicklungsmerkmale, wie beispielsweise das Schwangerschaftsstadium
und den voraussichtlichen Geburtstermin, zu berechnen. Diese Messungen
können
leicht manuell an den Bildern des Fötus durchgeführt werden.
Andere diagnostische Verfahren, insbesondere diejenigen, die Messungen
des Herzens und seiner Funktionen beinhalten, bereiten eine Reihe
von Schwierigkeiten. Das Herz schlägt immer und ist somit immer
in Bewegung. Während
es sich bewegt, bewegen und ändern
sich die Konturen des Herzens ständig,
da sich das Organ zusammenzieht und ausdehnt. Zur vollständigen Beurteilung vieler
Merkmale der Herzfunktion ist es erforderlich, viele und manchmal
alle während
des Herzzyklus (ein Herzschlag) erfassten Bilder auszuwerten, deren Zahl
sich auf dreißig
bis einhundertfünfzig
oder mehr Bilder belaufen kann. Die Struktur von Interesse, wie beispielsweise
das Endokard, das Epikard oder die Herzklappen müssen dann in jedem dieser Bilder
abgegrenzt werden – eine
aufwändige
und zeitraubende Aufgabe. Da sich diese Strukturen ständig bewegen,
erscheinen sie in jedem während
des Herzzyklus erfassten Bild etwas anders und können sich auch wesentlich von
einem Patienten zum anderen unterscheiden. Während Anwendungen wie Untersuchungen
von Schwangeren von einem Prozessor profitieren würden, der
automatisch eine spezielle Anatomie in einem Ultraschallbild abgrenzt,
würde die
Herzdiagnose sogar noch mehr davon profitieren.
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Ein
Ultraschall-Herzdiagnoseverfahren, das über mehrere Jahre entwickelt
wurde, ist ein parametrisches Bildgebungsverfahren, das als Dehnungsratenanalyse
bekannt ist. Bei der Dehnungsratenanalyse werden die Geschwindigkeiten
an aufeinander folgenden Punkten auf einer Ultraschallstrahllinie
differenziert, um ein Maß der
Geschwindigkeitsänderung an
Punkten in dem Bild zu erzeugen. Die auf diese Weise berechneten
Parameter der Dehnung können jedoch
willkürlich
sein, da die Zuordnung der Strahllinienrichtungen zur Anatomie in
dem Bild im Wesentlichen keine Beziehung zueinander haben, da sie
in vielen Fällen
durch die Position bestimmt werden, in der der Arzt den Schallkopf
halten und ausrichten möchte.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Dehnungsratenparameter
auf eine Weise berechnen zu können,
die eine Beziehung zu Merkmalen der Anatomie aufweisen, an der die
Diagnose durchgeführt
wird.
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Es
wird auf das Patent
US 5.615.680 verwiesen,
in dem ein diagnostisches Ultraschallsystem dargelegt wird, das
ein Element zum Erkennen einer Bewegungsgeschwindigkeit eines in
einem Objekt enthaltenen Gewebes an jedem Abtastpunkt in einer Sektion
des Objekts und ein Element zum Erzeugen von zweidimensional abgebildeten
Daten der Geschwindigkeit in der Sektion umfasst. Das System umfasst
ferner ein Element zum Analysieren eines Bewegungszustands des Gewebes
auf der Grundlage von lokalen Geschwindigkeiten, die in eine Vielzahl
von lokal begrenzten Bereichen fallen, die in den zweidimensional
abgebildeten Daten der Geschwindigkeit eingestellt sind, und ein
Element zum Anzeigen von Analyseergebnissen des Bewegungszustands.
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Es
wird ferner verwiesen auf ein Dokument von A. Heimdel et al. mit
dem Titel „Real-time
strain velocity imaging (SVI)",
erschienen im Ultrasonics Symposium, 1997, Proceedings, 1997 IEEE
Toronto, ONT, Kanada, 1997 NY, NY, USA, IEEE 5. Oktober 1997, auf
den Seiten 1423–1426.
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Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung wird die Dehnungsratenanalyse für Ultraschallbilder
durchgeführt,
in denen der räumliche
Geschwindigkeitsgradient in Richtung der Gewebebewegung berechnet
wird, wie es in Anspruch 1 definiert ist. Die Dehnungsrate wird
vorzugsweise für
Ultraschallbilder des Herzens in der Bewegungsrichtung berechnet,
die bei Bildern des Myokards entweder in der Ebene des Myokards
oder quer durch das Myokard verlaufen kann. Die Werte des räumlichen Gradienten
werden vorzugsweise zuerst in der Bewegungsrichtung des Myokards
bestimmt, die ungefähr
parallel zum Endokard verläuft.
Die Dehnungsrateninformationen werden für eine Folge von Bildern eines
Herzzyklus berechnet und für
eine automatisch gezeichnete Grenze, wie beispielsweise die Endokardgrenze,
während
des kompletten Herzzyklus angezeigt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Vierkammer-Ultraschallbild des Herzens;
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2 eine
Ultraschallanzeige von Bildern des Herzens sowohl der End-Diastole als auch
der End-Systole;
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die 3a und 3b den
Schritt der Lokalisierung des mittleren Mitralklappen-Annulus (engl. medial
mitral annulus, MMA) und des seitlichen Mitralklappen-Annulus (engl.
lateral mitral annulus, LMA) in einem Ultraschallbild der linken
Herzkammer (engl. left ventricle, LV);
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4 den
Schritt der Lokalisierung der Spitze der LV;
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die 5a–5c Standardgrenzformen
für die
LV;
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die 6a-6b geometrische
Schablonen zum Einsatz bei der Lokalisierung des MMA und des LMA;
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die 7a–7c ein
Verfahren zum Anpassen einer Standardgrenzform an die Endokardgrenze
der LV;
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8 eine
Anzeige der End-Diastole und der End-Systole mit automatisch gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung gezeichneten Endokardgrenzen;
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9 das
Gummibandverfahren zum Anpassen einer automatisch gezeichneten Grenze;
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10 die
Auswahl eines Herzzyklus durch Betrachten automatisch gezeichneter
Grenzen;
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11 eine
Gewebe-Dopplerabbildung der Bewegung des Endokard während einer
Vielzahl von Herzzyklen;
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12 den
Einsatz automatischer Grenzerkennung zur Segmentierung eines Bildes
der Herzwand;
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die 13a und 13b Scorecards
zum Bewerten von Segmenten der Herzwand;
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die 14a und 14b Verfahren
zur Durchführung
von Dehnungsratenmessungen als Funktion der Gewebebewegung;
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die 15a–15c 3D-Verfahren zum Auswerten der Herzleistung;
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15d eine Scorecard zum Bewerten eines dreidimensionalen
Bildes des Herzens und
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16 ein
Blockschaltbild eines gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruierten diagnostischen Ultraschallbildgebungssystems.
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Zuerst
Bezug nehmend auf 1 ist die Anzeige eines Ultraschallsystems
während
der Erfassung von Bildern des Herzens dargestellt. Das Ultraschallbild 10 ist
eine Vierkammeransicht des Herzens, die mit Hilfe einer elektronisch
gesteuerten Wandlersonde erfasst wurde, um das dargestellte sektorförmige Bild
zu erzeugen. Das gezeigte Bild ist eines einer Folge von Echtzeitbildern,
die durch Platzieren der Sonde für
eine Vierkammer-Spitzenansicht
des Herzens erfasst wurde, bei der die Sonde so ausgerichtet ist,
dass das Herz von nahe seiner Spitze 11 aus betrachtet
wird. Die größte Kammer
in dem Bild in dem mittleren und oberen rechten Teil des Bildes
ist die linke Herzkammer (LV). Während die
Ultraschallbildfolge in Echtzeit erfasst wird, wird gleichzeitig
eine EKG-Linie 12 des Herzzyklus erfasst und unten in der
Anzeige angezeigt, wobei ein dreieckiger Marker 14 den
Punkt oder die Phase des Herzzyklus kennzeichnet, in der das aktuell
angezeigte Bild erfasst wurde. Eine typische Dauer des Herzzyklus
bei ruhendem Körper
beträgt
ungefähr eine
Sekunde, während
der ungefähr
30–90
Teilbilder des Herzens erfasst und in schneller Folge angezeigt
werden. Eine Folge von Teilbildern für einen Herzzyklus wird hier
als eine „Schleife" von Bildern bezeichnet,
da ein Arzt oft die Bilderfolge eines Herzzyklus erfasst und speichert
und dann in einer kontinuierlichen „Schleife" abspielt, die wiederholt den ausgewählten Herzzyklus
zeigt. Wenn der Arzt die Anzeige aus 1 betrachtet,
ist das schlagende Herz in Echtzeit in der Ultraschallanzeige zu
sehen, während
die EKG-Signalform 12 unterhalb
der Ultraschallbilder 10 abläuft, wobei die momentan angezeigte
Herzphase durch den Marker 14 angegeben wird.
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Bei
einer Erfassungsbetriebsart beobachtet der Arzt das schlagende Herz
in Echtzeit und bewegt gleichzeitig die Wandlersonde so, dass die
linke Herzkammer deutlich im maximalen Querschnitt zu sehen ist.
Wenn die Vierkammeransicht kontinuierlich und klar erfasst wird,
betätigt
der Arzt die Taste „Freeze", um die Bilder des
aktuellen Herzzyklus im Teilbild- oder Cineloop®-Speicher
des Ultraschallsystems zu speichern. Der Cineloop-Speicher speichert alle
Bilder zu dem Zeitpunkt, an dem die Taste „Freeze" betätigt
wird, was in Abhängigkeit
von der Speicherkapazität
die gerade zum Zeitpunkt der Tastenbetätigung betrachtete Schleife
sowie Bilder einer vorherigen oder nachfolgenden Schleife beinhalten kann.
Ein typischer Cineloop-Speicher kann 400 Teilbilder oder Bilder
von ungefähr
acht bis zehn Herzzyklen speichern. Der Arzt kann dann mit einer
Rollkugel, Pfeiltaste oder einem ähnlichen Bedienelement die
gespeicherten Bilder durchsehen und die Schleife mit den Bildern
auswählen,
die am besten für
die Analyse geeignet sind. Wenn der Arzt eine spezielle Schleife
ausgewählt
hat, wird das „ABD"-Protokoll aktiviert,
um den Grenzenzeichnungsvorgang zu starten.
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Wenn
das ABD-Protokoll aktiviert wird, ändert sich die Anzeige und
wird zu einer Doppelanzeige des Bildes 16 der End-Diastole
und des Bildes 18 der End-Systole, die wie in 2 dargestellt
nebeneinander angezeigt werden. Das Ultraschallsystem identifiziert
alle Bilder, die die ausgewählte
Schleife enthalten, durch die Dauer der EKG-Signalform, die der ausgewählten Schleife
zugeordnet ist. Das Ultraschallsystem erkennt auch die Punkte des
Herzzyklus bei der End-Diastole und bei der End-Systole in Bezug
auf die R-Zacke der EKG-Signalform 12 und nutzt somit die
R-Zacke der EKG-Signalform, um die Ultraschallbilder in diesen beiden
Phasen des Herzzyklus zu identifizieren und anzuzeigen. Die Doppelanzeige
aus 2 zeigt die EKG-Signalform 12 für den ausgewählten Herzzyklus
unterhalb von jedem Ultraschallbild, wobei der Marker 14 die
End-Diastole- und
End-Systole-Phasen angibt, bei denen die beiden angezeigten Bilder
erfasst wurden.
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Da
der Cineloop-Speicher alle Bilder des Herzzyklus gespeichert lässt, hat
der Benutzer die Option, alle Bilder in der Schleife einschließlich derjenigen,
die den in der Doppelanzeige gezeigten vorangehen und auf sie folgen,
noch einmal anzusehen. Der Arzt kann beispielsweise auf eines der
Bilder klicken, um es auszuwählen,
dann die Rollkugel oder ein anderes Bedienelement betätigen, um
die Bilder nacheinander anzusehen, die der vom Ultraschallsystem
ausgewählten
vorangehen oder darauf folgen. Somit kann der Arzt ein früheres oder
späteres End-Diastole-
oder End-Systole-Bild aus den vom Ultraschallsystem ausgewählten Bildern
auswählen.
Ist der Arzt mit den angezeigten Bilder 16 und 18 zufrieden,
wird der ABD-Prozessor aktiviert, um automatisch die Grenzen der
linken Herzkammer in den beiden angezeigten Bilder sowie den dazwischen
liegenden, nicht angezeigten Bildern zwischen End-Diastole und End-Systole
zu zeichnen.
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In
diesem Beispiel beginnt der ABD-Prozessor damit, die Endokardgrenze
der linken Herzkammer in dem End-Systole-Bild 18 zu zeichnen.
Der erste Schritt beim Zeichnen der Grenze der linken Herzkammer
besteht darin, drei wesentliche Merkpunkte in dem Bild zu lokalisieren:
den medialen Mitralklappen-Annulus (MMA), den lateralen Mitralklappen-Annulus
(LMA) und die Spitze des Endokards. Dieser Vorgang beginnt damit,
dass ein Suchbereich für
den MMA definiert wird, wie es in 3a dargestellt
ist, in dem die Grauskala des Ultraschallbildes zur Verdeutlichung
von Weiß zu
Schwarz umgekehrt ist. Da der ABD-Prozessor in diesem Beispiel so
voreingestellt ist, dass er Vierkammeransichten des Herzens analysiert,
wobei der Wandler 20 das Herz von der Spitze her erfasst,
nimmt der Prozessor an, dass die hellste, senkrechte Nahfeldstruktur
in der Mitte des Bildes die Trennwand (Septum) ist, die die linke von
der rechten Herzkammer trennt. Dies bedeutet, dass die Spalte mit
Pixeln in dem Bild mit dem höchsten
Gesamthelligkeitswert die Trennwand definieren soll. Mit Hilfe dieser
Hinweise lokalisiert der ABD-Prozessor
die Trennwand 22 und definiert dann den Bereich, in dem
der MMA identifiziert werden soll. Dieser Bereich wird aus empirischer
Kenntnis der ungefähren
Tiefe der Mitralklappe vom Wandler in einer Ansicht von der Herzspitze
aus definiert. Auf diese Weise wird ein Suchbereich definiert, wie
er in dem Kasten 24 in 3a dargestellt
ist.
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Eine
Filterschablone, die die zu erwartende Form des MMA definiert, wird
dann mit den Pixeln in dem MMA-Suchbereich kreuzkorreliert. Während diese
Schablone aus der Fachkenntnis über
das Erscheinungsbild des MMA in anderen Vierkammerbildern erzeugt
werden kann, wie sie von Wilson et al. in ihrem Dokument „Automated
analysis of echocardiographic apical 4-chamber images", erschienen in Proc.
of SPIE, im August 2000, verwendet werden, ziehen es die Anmelder
der vorliegenden Erfindung vor, eine geometrische Eckschablone einzusetzen. Es
kann zwar eine rechtwinklige Eckschablone verwendet werden, in einem
konstruierten Ausführungsbeispiel
verwenden die Anmelder der vorliegenden Erfindung jedoch eine Achtkant-Eckschablone 28 (die
untere linke Ecke eines Achtecks) als ihre Suchschablone für den MMA,
wie es auf der rechten Seite in 6a dargestellt
ist. In der Praxis wird die Achtkant-Eckschablone durch die binäre Matrix
dargestellt, die auf der linken Seite in 6a gezeigt
ist. Der ABD-Prozessor führt
einen Schablonenabgleich durch, indem er verschiedene Größen dieser
Schablone mit den Pixeldaten in verschiedenen Translationen und
Rotationen kreuzkorreliert, bis ein maximaler Korrelationskoeffizient über einem
vorher festgelegten Schwellenwert gefunden ist. Zur Beschleunigung
des Korrelationsprozesses kann der Schablonenabgleich anfangs an
einer Form des Bildes mit reduzierter Auflösung durchgeführt werden,
bei der hauptsächliche
Strukturen hervorgehoben werden und die erzeugt werden kann, indem
die ursprüngliche
Bildauflösung
verringert wird. Ist eine Anfangsübereinstimmung mit der Schablone
gefunden, kann die Auflösung
nach und nach bis zu ihrer Originalqualität wiederhergestellt und die
Position des MMA nach und nach durch den Schablonenabgleich bei
jedem Auflösungsgrad
verfeinert werden.
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Ist
der MMA einmal lokalisiert, wird eine ähnliche Suche nach der Position
des LMA durchgeführt, wie
es in 3b dargestellt ist. Der kleine
Kasten 26 kennzeichnet die im Bild 18 für den MMA
bestimmte Position, und ein Suchbereich rechts von dem MMA wird
definiert, wie es durch den Kasten 34 angegeben ist. Eine
geometrische rechte Eckschablone, vorzugsweise eine rechte Achtkant-Eckschablone 28 wie
in 6b dargestellt, wird durch Kreuzkorrelation mit
den Pixelwerten in dem Suchbereich des Kastens 34 abgeglichen.
Die Bildauflösung
kann wiederum verringert werden, um den Rechenprozess zu beschleunigen,
und es können
verschiedene Schablonengrößen verwendet
werden. Der maximale Korrelationskoeffizient, der einen vorher festgelegten Schwellenwert überschreitet,
definiert die Position des LMA.
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Sind
der MMA 26 und der LMA 36 ermittelt, besteht der
nächste
Schritt in dem Prozess darin, die Position der Spitze des Endokards
zu bestimmen, was wie in 4 dargestellt erfolgen kann.
Die Pixelwerte der oberen Hälfte
der Trennwand 22 werden analysiert, um den Nennwinkel der
oberen Hälfte
der Trennwand zu identifizieren, wie es durch die gestrichelte Linie 43 dargestellt
ist. Die Pixelwerte der seitlichen Wand 42 der linken Herzkammer
werden analysiert, um den Nennwinkel der oberen Hälfte der seitlichen
Wand 42 zu identifizieren, wie es durch die gestrichelte
Linie 45 dargestellt ist. Ist der seitliche Wandwinkel
nicht zuverlässig
zu ermitteln, wird der Winkel der Abtastlinien auf der rechten Seite
des Sektors verwendet. Der Winkel zwischen den gestrichelten Linien 43, 45 wird
durch eine Linie 48 zweigeteilt, und es wird anfangs angenommen,
dass sich die Spitze an einem Punkt auf dieser Linie befindet. Wenn
die horizontale Koordinate der Spitze durch die Linie 48 definiert
ist, wird eine Suche nach dem Anstieg der Pixelintensitätsänderungen
auf der Linie 48 durchgeführt, um die vertikale Koordinate
der Spitze zu bestimmen. Diese Suche wird in einem Teilstück der Linie 48 durchgeführt, die
mindestens eine minimale Tiefe und nicht mehr als eine maximale
Tiefe von der Wandlersonde entfernt ist, ungefähr das obere Viertel der Länge der
Linie 48 über
der Mitralklappenebene zwischen dem MMA 26 und dem LMA 36. Linien
mit Pixeln auf der Linie 48 und parallel hierzu werden
untersucht, um den maximalen positiven Helligkeitsgradienten von
der linken Herzkammer (wo im Wesentlichen keine spiegelnden Reflektoren
vorliegen) zur Herzwand (wo sich viele Reflektoren befinden) zu
ermitteln. Ein bevorzugtes Verfahren zur Ermittlung dieses Gradienten
ist in 7 dargestellt. 7a zeigt
ein Teilstück
eines Ultra schallbildes, das eine Sektion der Herzwand 50 umfasst,
die durch die helleren Pixel im Bild dargestellt ist. Senkrecht
zur Herzwand 50 ist eine Linie 48 gezeichnet,
die von rechts nach links von der linken Herzkammer in und durch
die Herzwand 50 verläuft.
Wenn die Pixelwerte auf der Linie 48 grafisch aufgezeichnet
werden, erscheinen sie so, wie es durch die Kurve 52 in 7b dargestellt
ist, bei der hellere Pixel größere Pixelwerte
aufweisen. Die Position des Endokards ist nicht der Peak der Kurve 52,
der sich in der Nähe
der Mitte der Herzwand befindet, sondern bezieht sich auf die Richtung
der Steigung der Kurve. Die Steigung der Kurve 52 wird
daher analysiert, indem das Differential der Kurve 52 berechnet
wird, wie es durch die Kurve 58 in 7c dargestellt
ist. Diese Differentialkurve weist einen Peak 56 auf, der
die maximale negative Steigung außerhalb der Herzwand (des Epikards)
ist. Der Peak 54, der der erste Hauptpeak ist, der angetroffen
wird, wenn die Kurve 58 von rechts nach links verfolgt
wird, ist die maximale positive Steigung und die ungefähre Position
des Endokards. Die Pixel auf und parallel zur Linie 48 in 4 werden
auf diese Weise analysiert, um das Endokard und somit die Position
der Endokardspitze zu finden, wie sie durch den kleinen Kasten 46 in 4 gekennzeichnet
ist.
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Wurden
diese drei hauptsächlichen
Merkpunkte der linken Herzkammer lokalisiert, wird eine einer Anzahl
von vorher festgelegten Standardformen für die linke Herzkammer an die
drei Merkpunkte und das Endokard angepasst. Drei derartige Standardformen
sind in den 5a, 5b und 5c dargestellt.
Es ist zu sehen, dass die erste Form mit der Grenze 62 relativ
hoch und nach links gekrümmt ist.
Die zweite Form mit der Grenze 64 ist relativ kurz und
gerundet. Die dritte Form mit der Grenze 66 ist eher dreieckig.
Jede dieser Standardformen wird in geeigneter Weise skaliert, damit
sie an die drei Merkpunkte 26, 36, 46 angepasst
wird. Nachdem eine in geeigneter Weise skalierte Standardform an
die drei Merkpunkte angepasst wurde, wird analysiert, in welchem
Maße die
Form der Grenze in den Echodaten entspricht. Dies kann beispielsweise
durch Messen der Abstände
zwischen der Form und der Herzwand an Punkten entlang der Form erfolgen.
Derartige Messungen werden auf Pfaden durchgeführt, die senkrecht zur Form
verlaufen und von Punkten auf der Form ausgehen. Die Herzwand kann
mit Hilfe der Operation detektiert werden, die beispielsweise in den 7a–7c dargelegt
wird. Die Form, für
die beispielsweise anhand des Durchschnitts der Abstandsmessung
ermittelt wurde, dass sie am ehesten mit der zu zeichnenden Grenze übereinstimmt,
wird als die Form ausgewählt,
die bei der Fortführung
des Protokolls verwendet wird.
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Die
ausgewählte
Form wird dann durch „Stretching" an die zu zeichnende
Grenze, in diesem Beispiel das Endokard, angepasst. Das Stretching erfolgt
durch die Analyse der 48 Zeilen mit Pixeln, die mit gleichmäßigem Abstand
um die Grenze verteilt sind und ungefähr senkrecht zur Herzwand verlaufen.
Die Pixel auf jeder der 48 Zeilen werden wie in den 7a–7c gezeigt
analysiert, um das benachbarte Endokard zu ermitteln, und die ausgewählte Form
wird so gedehnt, dass sie an das Endokard angepasst wird. Die Grundlinie
zwischen den Punkten 26 und 36 wird nicht an die
Form angepasst sondern bleibt eine gerade Linie, da sie die Nennebene
der Mitralklappe ist. Wenn die Form an Punkte auf der Herzwand angepasst
wurde, wird die gezeichnete Grenze geglättet und über dem End-Systole-Bild, wie
im Bild 78 auf der rechten Seite der Doppelanzeige aus 8 gezeigt,
angezeigt. Die Anzeige umfasst fünf
Kontrollpunkte, die als Kreuze auf der Grenze zwischen dem MMA-Merkpunkt
und der Spitze dargestellt sind, und fünf Kontrollpunkte, die ebenfalls
als Kreuze auf der Grenze zwischen dem Spitzenmerkpunkt und dem
LMA-Merkpunkt dargestellt sind.
In diesem Beispiel ist auch das Teilstück der Linie 48 zwischen
der Spitze und der Mitralklappenebene dargestellt, wie es durch
die Stretching-Operation angepasst wurde.
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Wurde
die End-Systole-Grenze auf diese Weise gezeichnet, fährt der
ABD-Prozessor nun
damit fort, die End-Diastole-Grenze zu bestimmen. Er wiederholt
dazu nicht diese Operation an dem End-Diastole-Bild 16 sondern
sucht eine Grenze in jedem Zwischenbild in der Folge zwischen End-Systole
und End-Diastole. In einer gegebenen Bilderfolge kann diese 20–30 Teilbilder
umfassen. Da dies die umgekehrte Version der Folge ist, in der die
Bilder erfasst wurden, existieren von einem Bild zum nächsten lediglich
inkrementelle Änderungen
an der Position der Endokardgrenze. Es ist daher zu erwarten, dass
eine relativ hohe Korrelation zwischen aufeinander folgenden Bildern
besteht. Daher wird die End-Systole-Grenze als Startposition für die Ermittlung
der Grenze für
das vorige Bild verwendet wird, wobei die so für das vorige Bild ermittelte
Grenze als Startposition für
die Ermittlung der Grenze für
das vorvorige Bild verwendet wird usw. In einem konstruierten Ausführungsbeispiel
erfolgt dies durch Speichern eines kleinen Teilstückes des
End-Systole-Bildes
um den MMA und den LMA und Verwenden dieses Bildteilstücks als
Schablone zum Korrelieren und Anpassen an das unmittelbar vorhergehende
Bild, um die MMA- und LMA-Positionen in dem unmittelbar vorhergehenden
Bild zu finden. Die Spitze wird wie vorher durch Zweiteilen des
Winkels zwischen den oberen Teilstücken der Trennwand und der
seitlichen Wand der linken Herzkammer lokalisiert, danach wird das Endokard
durch die maximale Steigung des Helligkeitsgradienten lokalisiert.
Da sich die linke Herzkammer von der Systole zur Diastole hin ausdehnt, beinhalten
Konfidenzwerte die Verschiebung der Merkpunkte von Teilbild zu Teilbild
nach außen. Wenn
die drei Merkpunkte in einem Teilbild ermittelt wurden, wird die
in geeigneter Weise skalierte Standardform an die drei Punkte angepasst.
Ein weiterer Konfidenzwert ist die Ausdehnung von Standardformen;
wenn eine gezeichnete Grenze der linken Herzkammer zu stark von
der Standardform abweicht, wird der Prozess abgebrochen.
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Das
Zeichnen der Grenze wird auf diese Weise fortgesetzt, bis das End-Diastole-Bild verarbeitet
und seine Endokardgrenze definiert ist. Die Doppelanzeige erscheint
dann wie in 8 dargestellt, wobei die Endokardgrenzen
sowohl im End-Diastole-
als auch im End-Systole-Bild 76, 78 gezeichnet
sind.
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Wie
in 8 dargestellt befinden sich auf den Endokardgrenzen
im End-Diastole-
und im End-Systole-Bild kleine Kästchen,
die die drei Hauptmerkpunkte bezeichnen, und Kontrollpunkte, die durch
Kreuze auf der Trennwandgrenze und der seitlichen Grenze gekennzeichnet
sind. Der Arzt wählt die
Standardanzahl von Kontrollpunkten, die anfangs angezeigt wird;
auf der in 9 dargestellten Grenze 80 befinden
sich drei Kontrollpunkte auf der Trennwand und vier Kontrollpunkte
auf der seitlichen Wand. Der Arzt kann die die End-Diastole- und End-Systole-Bilder
sowie, falls gewünscht,
alle dazwischen liegenden Bilder der Schleife durchsehen und manuell
die Positionen der Merkpunktkästchen und
Kontrollpunktkreuze einstellen, wenn zu sehen ist, dass der automatische
Prozess eine Grenze an einer falschen Position platziert hat. Der
Arzt kann ein Kästchen
oder ein Kreuz auf der Grenze an eine neue Position verschieben
und mehr Kontrollpunkte hinzufügen
oder Kontrollpunkte von der Grenze löschen. Der Prozess, mit dem
der Arzt ein Kästchen oder
ein Kreuz seitlich verschiebt, ist als Gummibandtechnik bekannt.
Es sei angenommen, dass der ABD-Prozessor anfangs den Kontrollpunkt
und die Grenze an der Position platziert hat, die durch den Kreis 82 und
die gestrichelte Linie 84 dargestellt ist und die der Arzt
als falsch beurteilt. Der Arzt kann den Kontrollpunkt seitlich verschieben,
indem er das Kreuz mit einem Bildschirmzeigegerät an die neue Position zieht,
bezeichnet mit 86. Wird das Kreuz gezogen, bewegt sich
die Grenze und dehnt sich mit dem Kreuz aus, wodurch eine neue Grenze
definiert wird, wie sie durch die durchgehende Grenzlinie 88 dargestellt
ist. Auf diese Weise kann der Arzt die von dem ABD-Prozessor gezeichneten
Grenzen manuell korrigieren und anpassen. Wenn der Arzt ein Kontrollpunktkreuz
seitlich neu positioniert, reagiert der ABD-Prozessor, indem er
automatisch die Positionen der be nachbarten Grenze und benachbarter
Kontrollpunkte falls erforderlich neu berechnet, so dass die Grenze
glatt durchgehend bleibt. Durch die erneute Berechnung wird nicht
die Position eines Kontrollpunktes oder eines Merkpunktkästchens
angepasst, das vorher vom Arzt manuell verschoben wurde, so dass
diese Eingabe des Fachmanns in den Grenzzeichnungsprozess erhalten
bleibt. Wenn der Arzt ein Merkpunktkästchen neu anordnet, berechnet
der ABD-Prozessor die gesamt Grenze neu und passt sie an die Merkpunkte
und die Herzwand an. Da die Anpassung einer Grenze in der Bildfolge
die Grenzen von zeitlich benachbarten Bildern in der Folge beeinflussen
kann, reagiert der ABD-Prozessor auf eine manuelle Anpassung auch,
indem er die angepasste Grenze mit zeitlich benachbarten Grenzen
korreliert, so dass die manuelle Anpassung in einigen oder allen
Bildern in der Schleife richtig kontinuierlich dargestellt wird.
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Eine
weitere Möglichkeit,
die gezeichneten Grenzen interaktiv anzupassen, besteht darin, nur die
Grenzenzeichnungen in einem „Stapel" in der Zeitfolge
von ED zu ES oder später
zusammenzusetzen, um eine durch die Grenzen definierte Fläche zu bilden,
die in drei Dimensionen wie beispielsweise in einer kinetischen
Parallaxanzeige betrachtet wird. Die von den Grenzen gebildete durchgehende
Fläche
kann ermittelt und wie gewünscht
durch eine Gummibandtechnik angepasst werden, die als aktive Flächenanpassung
bekannt ist. Wenn der Arzt einen Punkt auf der von den Grenzen gebildeten
Fläche sieht,
der nicht auf zeitlich benachbarte Abgrenzungen oder die gewünschte Grenze
ausgerichtet ist, kann er mit einem Zeigegerät auf der Fläche ziehen oder
schieben. Die aktive Flächenanpassung
bringt dann die benachbarten Grenzen und die dadurch definierte
Fläche
in Übereinstimmung
mit der von dem Arzt durchgeführten
Anpassung, so wie sich ein Ballon anpasst, wenn er an einem Punkt
auf seiner Oberfläche
eingedrückt
wird. Der Arzt kann somit die Auswirkung einer an einer Grenze durchgeführten Anpassung
auf die zeitlich umgebenden Grenzen des Herzzyklus beobachten.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die Kontrollpunkte nicht einfach in gleichmäßigen Abständen um die gezeichnete Grenze
verteilt, sondern ihre Positionen entsprechen konstanten anatomischen
Positionen von Teilbild zu Teilbild während des Herzzyklus. Dies
kann erfolgen, indem die Kontrollpunkte des Bildes zu denjenigen
eines Bezugsbildes durch Verfolgung der Granulation (Speckle), von
Merkmalen oder jegliche Art der Verarbeitung von Vektor-Geschwindigkeit
oder -verschiebung in Bezug gesetzt werden. Da in einem Ultraschallbild dargestellte
Punkte in der Anatomie von Teilbild zu Teilbild ein im Wesentlichen
konstantes Granulationsmuster aufweisen, können die Kontrollpunkte in anderen
Bildern an Punkten auf ihren entsprechenden gezeichneten Grenzen
platziert werden, die ihren charakteristischen Granulationspositionen
in dem Bezugsbild entsprechen. Wenn die Kontrollpunkte an konstanten
anatomischen Positionen platziert werden, ist zu sehen, dass sie
sich während
des Herzzyklus einander nähern
und voneinander entfernen, wenn sich die Herzwand zusammenzieht
und ausdehnt. Wenn ein Kontrollpunktkreuz auf einer Grenze vom Arzt
neu angeordnet wird, werden die entsprechenden Kontrollpunktkreuze
in den anderen Bildern entsprechend automatisch an den neuen Positionen
in jedem Bild neu angeordnet, deren Granulation verfolgt wurde.
Derartige konstante anatomische Positionen für die Kontrollpunkte sind dann wichtig,
wenn die lokale Bewegung der Herzwand wie unten erläutert ermittelt
wird.
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Da
jedes der in 8 dargestellten Bilder ein Bild
in der Schleife mit Bildern des Herzens ist, kann der Arzt die Genauigkeit
der Grenzen der End-Diastole- und End-Systole-Bilder 76, 78 weiter überprüfen, indem
er die Schleife mit Bildern des Herzens hinter den auf der Anzeige
in 8 gezeichneten Grenzen abspielt. Er wählt dazu
eines der Bilder aus 8 aus, wählt im Systemmenü „Play" und spielt die Schleife
wiederholt in Echtzeit oder mit einer ausgewählten Bildanzeigegeschwindigkeit
hinter der Grenze ab. In dem End-Diastole-Bild 76 befindet
sich das Endokard in seiner maximalen Ausdehnung; das Endokard in
der Schleife sollte sich daher nach innen und dann zurück zu der
in dem End-Diastole-Bild gezeichneten Endokardgrenze bewegen. In
dem End-Systole-Bild 78 ist das Endokard vollständig zusammengezogen;
das Endokard in der Schleife sollte sich daher nach außen und
dann zurück
zu der Grenze in diesem Bild bewegen. Bewegt sich das Endokard nicht
auf diese Weise und geht beispielsweise über die Grenze hinaus, muss
eventuell ein anderes Bild für
die End-Diastole oder End-Systole ausgewählt werden, oder es kann eine
manuelle Anpassung einer gezeichneten Grenze notwendig sein. Natürlich kann
die Schleife und ihre gezeichneten Grenzen während des kompletten Herzzyklus
erneut abgespielt werden, so dass der Arzt die Änderungen der Endokardabgrenzung
während
der Herzbewegung in Echtzeit betrachten kann.
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Während der
ABD-Prozessor die Hauptmerkpunkte identifiziert und Grenzen an die
Folge von Bildern anpasst, führt
er periodisch Konfidenzwertmessungen durch, um die Wahrscheinlichkeit
zu messen, dass die Bildgrenzen genau platziert und gezeichnet werden.
Wenn sich beispielsweise die Trennwand nicht klar vom Blutspeicher
in der linken Herzkammer abhebt, wird der automatische Prozess gestoppt.
Wenn die verschiedenen Korrelationskoeffizienten nicht vorher festgelegte
Schwellenwerte überschreiten,
wird der Prozess gestoppt. Sowohl räumliche als auch zeitliche
Konfidenzwertmessungen werden eingesetzt. Wenn beispielsweise die
berechnete Grenze eines Bildes entweder von der Größe oder
von der Form her zu sehr von einer Standardform abweicht, wird der
Prozess abgebrochen. Dieser Fall kann eintreten, wenn sich die Merkpunkte beispielsweise
an unüblichen
Positionen in Bezug aufeinander befinden. Wenn die Änderung
der berechneten Grenze von einem Bild in der Folge zum nächsten zu
bedeutend ist, wird der Prozess ebenfalls abgebrochen. Wenn der
Prozess gestoppt wird, wird eine Meldung angezeigt, die dem Arzt
den Grund für
das Stoppen des Prozesses anzeigt und ihm die Möglichkeit gibt, den automatischen
Prozess fortzusetzen, den automatischen Prozess mit oder nach einer
Eingabe durch den Arzt fortzusetzen oder eine neue Bilderschleife
zu erfassen oder die aktuellen Bilder manuell abzugrenzen.
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In
dem in 8 dargestellten Beispiel werden die automatisch
gezeichneten Grenzen der End-Diastole- und End-Systole-Bilder dazu
verwendet, die Austreibungsfraktion des Herzens zu berechnen. Dies
erfolgt anhand eines automatischen modifizierten Prozess nach der
Simpsonschen Regel, bei der die abgegrenzte Herzkammer in jeder
Phase in einen Stapel von virtuellen Scheiben unterteilt wird. Der
Durchmesser jeder Scheibe wird mit der Scheibenhöhe dazu verwendet, ein effektives
Volumen jeder Scheibe zu berechnen, und diese Volumina werden summiert,
um das Volumen der Herzkammer sowohl in der End-Diastole als auch
in der End-Systole zu berechnen. Die Differenz zwischen den beiden
ergibt die Austreibungsfraktion, das Volumen oder der prozentuale
Anteil des Herzvolumens, der als gepumptes Blut während jedes
Herzzyklus ausgetrieben wird. Die Berechnung der Austreibungsfraktion wird
in dem Kasten mit Messdaten in der unteren linken Ecke von 8 gezeigt
und ständig
aktualisiert. Wenn der Arzt also eine gezeichnete Grenze durch die
Gummibandtechnik anpasst, ändert
sich das berechnete Volumen des Herzens während dieser Phase und beeinflusst
die Berechnung der Austreibungsfraktion, und der neu berechnete
Wert erscheint sofort in dem Messdatenkasten. Wenn der Arzt die
gezeichneten Grenzen anpasst, sieht er sofort die Auswirkungen dieser Änderungen
auf die Berechnung der Austreibungsfraktion.
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Im
vorherigen Beispiel begann der Arzt damit, eine Schleife mit Bildern
des Herzens zu erfassen, in denen automatisch Grenzen gezeichnet
werden sollten. 10 zeigt eine Ultraschallbildanzeige, in
der eine Schleife auf der Basis der Fähigkeit des ABD-Prozessors erfasst
wird, automatisch Grenzen in den Bildern zu zeichnen. In der dargestellten
Anzeige wird das Echtzeit-Ultraschallbild 10 ständig betrachtet
wie in 1, während der
Arzt die Wandlersonde bewegt, um die gewünschte Vierkammeransicht des
Herzens zu erfassen. Während
der Arzt die Sonde bewegt, ist der ABD-Prozessor aktiv und versucht
Grenzen in mindestens einem der Bilder jedes Herzzyklus zu zeichnen.
Mit Hilfe des Timings der R-Welle der EKG-Linie 12 wählt das
Ultraschallsystem automatisch das Bild oder die Bilder aus, in dem von
jeder Schleife zu zeichnen ist. Das ausgewählte Bild kann beispielsweise
das erste Bild eines Herzzyklus, das End-Diastole-Bild oder das
End-Systole-Bild
sein. Während
der ABD-Prozessor versucht, automatisch Grenzen in den ausgewählten Bildern der
Echtzeitschleifen zu zeichnen, werden die Ergebnisse des ABD-Prozesses für ein Bild
jeder Schleife als kleines Vorschaubild 92–98 unterhalb
des Echtzeitbildes 10 angezeigt. In dem dargestellten Beispiel sind
vier Vorschaubilder für
vier aufeinander folgende Schleifen gezeigt. Jedes Mal, wenn ein
neues Vorschaubild vom ABD-Prozessor
verarbeitet wird, erscheint es auf der rechten Seite der Reihe mit
Vorschaubildern, das älteste
Vorschaubild verschwindet, und die Reihe verschiebt sich nach links.
Anfangs erfasst der Arzt das Herz vielleicht nicht in einer Ausrichtung,
die für
den ABD-Prozess
akzeptabel ist, dann zeigen die fortlaufenden Vorschaubilder keine Grenzen,
da der ABD-Prozessor nicht in der Lage ist, erfolgreich Grenzen
in den Bildern zu zeichnen. Wenn der Arzt jedoch die Sonde bewegt,
um die erforderliche Betrachtungsebene für einen erfolgreichen ABD-Prozess
zu erfassen, und die Bilder mit verbesserter Klarheit und Auflösung erfasst
werden, erscheinen Grenzen in den fortlaufenden Vorschaubildern,
wie es in der Figur dargestellt ist. Hält der Arzt die Sonde im erforderlichen
Winkel zum Herzen, so dass der ABD-Prozess ständig erfolgreich ist, zeigen
die fortlaufenden Vorschaubilder kontinuierlich erfolgreich gezeichnete
Grenzen. Der Arzt friert dann die Erfassung ein, um eine oder mehrere
der erfolgreich abgegrenzten Schleifen im Cineloop-Speicher zu speichern,
und wählt
dann wie oben beschrieben eine der Schleifen zur vollständigen ABD-Verarbeitung und
Anzeige aus. Der ABD-Prozessor wird also dafür verwendet, den Arzt beim
Bewegen der Sonde für
eine erfolgreiche Bilderfassung und beim Erfassen von Schleifen,
die erfolgreich zur Grenzdefinition durch den ABD-Prozessor verarbeitet
werden können,
zu unterstützen.
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Eine
weitere Möglichkeit,
dem Arzt anzuzeigen, dass akzeptable Bilder für die ABD-Verarbeitung erfasst
werden, besteht darin, eine graphische ABD-Erfolgsanzeige vorzusehen.
Eine derartige Anzeige kann qualitativ, quantitativ oder beides
sein, wie in dem in 10 dargestellten Beispiel. Auf
der rechten Seite in der Anzeige aus 10 befindet
sich eine Skala 110, die von 0 bis 100% geht. Erfasst der Arzt
Bilder, die für
die ABD-Verarbeitung nicht geeignet sind, ist die Skala 110 leer.
Beginnt der Arzt geeignete Bilder zu erfassen, fängt ein Farbbalken 112 von
unten in der Skala anzusteigen. Der Füllgrad der Skala zeigt entweder
den prozentualen Anteil von Grenzen, die in Angriff genommen und
erfolgreich gezeichnet wurden, oder die Veränderungen der Gesamtkonfidenzwerte
wie oben erläutert,
an. In der Zeichnung befindet sich ein grüner Balken bei 80% und zeigt
an, dass der ABD-Prozessor in der Lage war, 80% der in Angriff genommenen
Bilder während eines
kurz zurückliegenden
Intervalls, beispielsweise den letzten paar Herzzyklen, erfolgreich
zu verarbeiten, oder dass die gezeichneten Grenzen einen Konfidenzwert
der Genauigkeit von 80% erzielten.
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Eine
dritte Möglichkeit,
dem Arzt die erfolgreiche ABD-Verarbeitung anzuzeigen, besteht darin, gezeichnete
Grenzen in Echtzeit in den Echtzeitbildern 10 darzustellen.
Der ABD-Prozessor kann versuchen, eine Grenze in einem einzigen
Bild für
jeden Herzzyklus, beispielsweise dem End-Systole-Bild, zu zeichnen,
und die erfolgreich gezeichnete Grenze wird für die Dauer dieses Herzzyklus
bis zum nächsten
End-Systole-Bild über
dem Echtzeitbild angezeigt. Als Alternative werden bei Verfügbarkeit
einer ausreichenden Verarbeitungsgeschwindigkeit Grenzen für jedes
Bild in dem Herzzyklus berechnet und angezeigt. In beiden Fällen erscheint
die gezeichnete Grenze nicht oder flimmert, wenn ungeeignete oder marginale
Bilder des Herzens erfasst werden, wird jedoch ständig angezeigt,
wenn eine Folge geeigneter Bilder erfasst wird, so dass der Arzt
dann weiß,
dass die Sonde so ausgerichtet ist, dass gute Vierkammeransichten
für die
ABD-Verarbeitung erfasst werden können.
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Zusätzlich zu
der linken Herzkammer von Vierkammeransichten kann der ABD-Prozessor
gemäß der vorliegenden
Erfindung Grenzen in anderen Arten von Ultraschallbildern definieren.
Kurzachsenansichten können
für die
automatische Grenzdefinition verarbeitet werden; in diesem Fall
können
die verwendeten Merkpunkte der Annulus oder der Abflussweg sein.
Als Alternative kann die Mitte der Herzkammer durch ihren Kontrast
zur umgebenden Herzwand ermittelt werden und die gewünschte Grenze
dann durch radiale Ausdehnung und Anpassung einer kreisförmigen Standardform
lokalisiert werden. Die Wände
von Blutgefäßen wie
der Halsschlagader können
in gleicher Weise abgegrenzt werden, indem die Mittellinie des Gefäßes identifiziert
wird, dann geradlinige Formen auf entgegen gesetzten Seiten der
Mittellinie ausgezogen werden, um kleine Strecken an die Endothelwand
anzupassen. Die Anatomie eines Fötus,
beispielsweise der Schädel
des Fötus,
kann auch automatisch mit Hilfe einer elliptischen Form abgegrenzt
werden.
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Durch
die Fähigkeit,
Grenzen von Strukturen des Herzens wie dem Endokard in einer kompletten Bilderschleife
automatisch zu zeichnen, können
eine Anzahl von Diagnoseverfahren in die Praxis umgesetzt werden. 11 zeigt
beispielsweise ein Verfahren zum Bestimmen räumlich begrenzter Wandbewegungen
mit Hilfe der automatischen Grenzerkennung. Die Zeichnung in 11 stellt
eine Ultraschallanzeige dar, in der die kontinuierliche Bewegung
des Endokards oder Myokards während
mehrerer kompletter Herzzyklen gezeigt wird. Der ABD-Prozessor funktioniert
wie oben beschrieben und zeichnet eine Linie entlang der Endokardgrenze
oder kontinuierlich durch das Myokard der Bilder einer oder mehrerer Schleifen.
Letzteres erfolgt durch Zeichnen der Endokardgrenze wie oben beschrieben,
dann Zeichnen einer Kurve parallel zu und etwas größer als
die Kurve der Endokardgrenze. Eine derartige Kurve verläuft zuverlässig kontinuierlich
durch den Herzmuskel. Die Grenze 100 für ein derartiges Bild ist auf
der linken Seite der Zeichnung dargestellt, wobei die Merkpunkte
und die Kontrollpunkte der Reihe nach um die Grenze von 1 bis 8
nummeriert sind. Zur Analyse der Wandbewegung werden die Punkte
unterhalb der Grenze einer Dopplerverarbeitung unterzogen, um die
Geschwindigkeit, die Doppler-Leistung
oder die Varianz entlang der definierten Grenze zu bestimmen. Es
wird somit eine Gewebe-Dopplerbildlinie entlang dem Endokard oder
Myokard an Positionen berechnet, die durch die automatisch gezeichnete Grenze
definiert sind. Diese Dopplerverarbeitung wird für die definierte Grenze jedes
Bildes in der Schleife oder den Schleifen durchgeführt. Die
Informationen der Dopplerverarbeitung des sich bewegenden Gewebes
können
Grundfrequenzsignale oder Oberwellensignale sein, die wie in der
US-amerikanischen Patentschrift 6.036.643 beschrieben verarbeitet
werden können.
Die Linien mit Dopplerwerten für
alle Bilder werden in geraden senkrechten Linien angezeigt, wie
es auf der rechten Seite in 11 dargestellt
und durch die senkrechte Folge der Zahlen 1–8 angegeben ist. Die Linien
werden sequenziell in der zeitlichen Folge der Bilder nebeneinander
regelmäßig angeordnet.
Die Dopplerwerte werden vorzugsweise in Farbe angezeigt und bilden somit
einen Farb-M-Mode-Anzeigebereich 102. Die Anzeige im Bereich 102 kann
als eine ABD-TDI-Anzeige
(ABD mit Gewebe-Doppler-Bildgebung, engl. ABD with tissue Doppler
imaging) bezeichnet werden. In der dargestellten Anzeige werden
die Farb-Dopplerlinien für
die erste Schleife regelmäßig in dem
durch die Klammer L1 gekennzeichneten Bereich angeordnet, die Farb-Dopplerlinien
für die nächste Schleife
werden regelmäßig in dem
durch die Klammer L2 gekennzeichneten Bereich angeordnet, und die
Farb-Dopplerlinen für
die dritte Schleife werden regelmäßig in dem durch die Klammer
L3 gekennzeichneten Bereich angeordnet usw. Wie der Pfeil am unteren
Ende des Anzeigebereichs 102 angibt, laufen die Dopplerlinien
in horizontaler Richtung über
der Zeit fort. Diese Anzeige 102 zeigt somit kontinuierlich
während
des Herzzyklus die Bewegung des LV-Myokards. Diese Anzeige ermöglicht es
dem Arzt, die Bewegung eines Punktes oder Bereiches der Herzwand
während
eines vollständigen
Herzzyklus zu verfolgen, indem er eine horizontale Zeile der Anzeige
beobachtet. Die Herzwand ist beispielsweise an der Spitze des Herzens
auf der linken Seite des Bereichs 102 mit 5 gekennzeichnet,
was dem Spitzenmerkpunkt 5 auf der Grenze 100 entspricht. Durch
die Betrachtung der Dopplerdaten (Farben) rechts von 5 im Bereich 102 kann
der Arzt die Geschwindigkeit oder die Änderung der Geschwindigkeit
oder Intensität
der Bewegung der Herzwand an der Spitze des Herzens sehen, wie sie
sich während des
kompletten Herzzyklus oder der kompletten Herzzyklen verändert. Bewegt
sich ein räumlich
begrenzter Bereich der Wand aufgrund eines Infarkts oder eines anderen
Defekts nicht, kann er durch eine Änderung oder einen Unterschied
der Farbe bei einer speziellen horizontalen Höhe in der ABD-TDI-Anzeige genau
ausgemacht werden.
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Es
ist anzumerken, dass sich, da sich die Herzwand der linken Herzkammer
beim Schlagen des Herzens ständig
ausdehnt und zusammenzieht, die Länge der Linie 100 vom
MMA um die Spitze und zurück
zum LMA entsprechend ständig ändert. Wenn die
Kontrollpunkte einfach in gleichen Abständen auf die Linie 100 gezeichnet
werden, entsprechen sie eventuell nicht ständig denselben Punkten der Herzwand
während
des vollständigen
Herzzyklus. Dieses Problem wird dadurch behoben, dass die Anatomie
von einer Grundlinie von Kontrollpunkten während des Herzzyklus verfolgt
wird, beispielsweise indem die Granulation jedes lokalen Punktes
der Herzwand auf der ABD-Linie von Teilbild zu Teilbild wie oben
beschrieben verfolgt wird. Die Linien mit unterschiedlicher Länge werden
erneut auf eine gemeinsame Länge
skaliert oder normalisiert, so dass sich eine horizontale Linie,
die von jeder Zahl auf der linken Seite der Anzeige 102 nach
rechts gezogen wird, in den fortlaufenden Gewebe-Dopplerlinien auf denselben
Punkt oder Bereich der Herzwand bezieht.
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Eine
ABD-TDI-Anzeige kann auch aus Kurzachsenbildern des Herzens gebildet
werden. In Kurzachsenbildern weist die Herzwand eine Ringform auf. Wie
oben beschrieben kann das Endokard automatisch für jedes Teilbild des Herzzyklus
abgegrenzt werden, und ein paralleler, etwas größerer Kreis als der vorige
kann durch den Herzmuskel in den Bildern gezeichnet werden. Um jeden
dieser Kreise werden Dopplerwerte erfasst, die in kontinuierlichen
Linien in dem im Bereich 102 aus 11 gezeigten
Format ange zeigt werden. Das Anzeigeformat 102 kann daher
entweder für
Kurzachsen- oder für
Langachsenansichten des Herzens eingesetzt werden.
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Ein
weiterer Anwendungsbereich für
automatisch gezeichnete Herzgrenzen ist in 12 dargestellt.
In dieser Figur stellt die Grenze 300 die Endokardgrenze
dar, die durch automatische Grenzerkennung wie oben beschrieben
definiert wurde, mit einer Linie 306 für die Mitralklappenebene am
unteren Ende. Eine zweite, etwas größere Grenze 302 ist um
die erste Grenze 300 gezeichnet. Diese zweite Grenze kann
eine durch ABD erzeugte Grenze des Epikards sein oder sie kann eine
Linie sein, die einen vorher festgelegten Seitenabstand d senkrecht
zur Endokardgrenze 300 aufweist. In diesem letzteren Fall
kann die Linie 302 ständig
durch das Myokard verlaufen. Dopplerwerte auf der Linie 302 ergäben somit
Bewegungsmaße,
die in einem zentralen Teilstück
des Herzmuskels ermittelt wurden. Der Raum zwischen den beiden Linien
kann in kleine Bereiche 304 unterteilt und die Dopplerwerte
in jedem Bereich können
integriert werden, um ein Maß der
räumlich begrenzten
Wandbewegung an einer speziellen Position auf der LV-Wand zu erzeugen.
Diese Maße werden
mit Hilfe der ABD-Verarbeitung von vielen oder allen Bildern des
Herzens der Schleife ermittelt, um schnell und genau quantifizierte
Maße der
Herzleistung während
des größten Teils
oder des kompletten Herzzyklus zu schaffen.
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Die
in den Bereichen 304 durchgeführten Messungen können genutzt
werden, um automatisch eine anatomisch entsprechende Scorecard für die Herzleistung
auszufüllen. 13a zeigt beispielsweise eine graphische Darstellung 310 der
linken Herzkammer in einer Vierkammeransicht, wobei das Myokard
in nummerierte Bereiche unterteilt ist. Der Bereich mit der Nummer
6 auf der anatomischen Scorecard 310 entspricht den kleinen
Bereichen 340a–340d,
die durch automatisch gezeichnete Grenzen definiert wurden. Die
in diesen Bereichen 340a–340d durchgeführten Messungen
können
vereinigt und dazu verwendet werden, automatisch ein Ergebnis auf
der Scorecard 310 für
den Bereich 6 einzutragen, das numerisch oder qualitativ sein kann, beispielsweise
ein Farbcode. Das Ergebnis kann ein Spitzen- oder Durchschnittswert
sein, der für
eine Phase des Herzzyklus gemessen oder in allen Teilbildern des
vollständigen
Herzzyklus ermittelt wurde. 13b zeigt
eine ähnliche
anatomische Scorecard 312 für eine Kurzachsenansicht des
Herzens, die dazu verwendet werden kann, Bilder mit in dieser Ansicht
erfassten, automatisch gezeichneten Grenzen zu bewerten. Eine Scorecard
kann nur für
ein einziges Teilbild oder für
eine Gruppe von zusammen aufgenommenen Teilbildern ausgefüllt werden,
oder eine Scorecard kann für
jedes Teilbild eines Herzzyklus vervollständigt werden. Im letzteren
Fall können farbcodierte
Scorecards in schneller Folge in einer Echtzeit- (oder langsameren
oder schnelleren) Schleife von Bildern der Scorecards abgespielt
werden, so dass der Arzt die zeitliche Änderung eines Bereichs des
Herzens in einem Segment der Scorecard ansehen kann, das auf dem
Anzeigebildschirm von Teilbild zu Teilbild stationär ist.
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Automatisch
gezeichnete Grenzen des Herzens können auch dazu verwendet werden,
den Myokardbereich in Bildern oder Schleifen mit verbessertem Kontrast
zu definieren. Das Hinzufügen
eines Kontrastmittels bei der Herzabbildungsuntersuchung ermöglicht es
dem Arzt zu beurteilen, wie gut der Herzmuskel mit Blut perfundiert
wird. Automatisch berechnete Grenzen können als Eingangsdaten für verschiedenste
Perfusionsquantifizierungsalgorithmen verwendet werden. Automatisch
gezeichnete Grenzen des Herzens und Perfusionsinformationen, die
gleichzeitig in einem Bild oder einer Schleife dargestellt werden,
stellen eine Leistungsstarke Kombination dar, da der Arzt die Wandbewegung,
Verdickung und Perfusion gleichzeitig beurteilen kann. Sind die
Grenzen bekannt, kann die Dicke der Myokardwände zwischen den Endokard-
und Epikardrändern
segmentweise wie in 12 dargestellt bestimmt werden.
Durch einen unabhängigen
Algorithmus quantifizierte Perfusionsinformationen können ebenfalls
nebeneinander mit den quantitativen Informationen zur Wandverdickung
angezeigt werden. Quantitative Perfusionsinformationen und Wandverdickung
können
auch durch Parameter verknüpft
und segmentweise in einer Farbcodeanzeige zur Integration von Doppler
und Wandbewegung dargestellt werden.
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Ein
weiteres Diagnoseverfahren, das durch die automatische Grenzerkennung
in die Praxis umgesetzt werden konnte, ist die Dehnungsratenanalyse
der Herzleistung. Die Dehnungsrate ist ein Maß, das als axiale Ableitung
der Geschwindigkeit des Gewebes berechnet wird und zu einer Darstellung
der relativen Verformung des Gewebes während des Zusammenziehens und
Ausdehnens führen
kann. Die herkömmliche
Art, die Dehnungsrate in einem Ultraschallbild zu berechnen, besteht
darin, Doppler-Geschwindigkeitswerte
entlang den Ultraschallstrahlen zu ermitteln und dann mit Hilfe
aufeinander folgender Geschwindigkeitswerte entlang dem Strahl den räumlichen
Gradienten als Ableitung zu berechnen. Dieser räumliche Gradient der Geschwindigkeit hängt somit
stark von der variablen Beziehung zwischen den Strahlrichtungen
und der Anatomie in dem Bild ab, was bedeutet, dass sich die Dehnungsratenwerte ändern können, wenn
die Sonde bewegt wird. Die Anmelder der vorliegenden Erfindung ziehen
es vor, eine Dehnungsratenberechnung einzusetzen, die von der Richtung
der Gewebebewegung abhängt und
nicht von einer willkürlichen
Strahlrichtung. Dementsprechend berechnen die Anmel der der vorliegenden
Erfindung die Dehnungsrate in Richtung des Geschwindigkeitsvektors
der Gewebebewegung. Zu diesem Zweck ist es notwendig, nicht nur
Geschwindigkeitswerte für
die Gewebepixel in einem Bild sondern auch die Richtung oder die
Vektorkomponente der Bewegung zu kennen, die durch bekannte Vektor-Dopplerverfahren
ermittelt werden kann. Die Differenz zwischen benachbarten Pixeln
in der Bewegungsrichtung wird dann als Dehnungsrate berechnet. Die
Dehnungsrate kann aus Grundfrequenz-Echoinformationen oder aus Oberwellensignalen
berechnet werden, die störungsfreier
als Grundfrequenzsignale sein können.
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14a zeigt zwei Linien, die automatisch über die
Grenzen einer Vierkammeransicht der linken Herzkammer gezeichnet
wurden. Die Grenze 250 wurde gezeichnet, um das Endokard
zu definieren, und die Grenze 252 wurde gezeichnet, um
das Epikard der linken Herzkammer zu definieren. Eine dritte Linie 260 wird
automatisch zwischen die Endokard- und die Epikardgrenze gezeichnet.
Diese dritte Linie 260 geht zuverlässig durch das Myokard. Diese
Linien ermöglichen
die Berechnung der Dehnungsrate für die beiden Hauptbewegungskomponenten
der linken Herzkammer. Eine dieser Komponenten ist die Kontraktion
und Expansion von benachbarten Zellen im Herzmuskel. Diese Bewegung
erfolgt im Allgemeinen in Richtung der Linie 260. Eine
Darstellung der Dehnungsrate dieser Zellenbewegung kann ermittelt werden,
indem die Geschwindigkeitswerte von aufeinander folgenden Punkten
A-A' auf der Linie 260 differenziert
werden, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Die Gesamtbewegung
der Herzkammer, wenn sich die Muskelzellen zusammenziehen und ausdehnen,
erfolgt zur Mitte der Herzkammer hin und von ihr fort. Eine Darstellung
der Dehnungsrate dieser zweiten Bewegungskomponente wird durch Differenzierung
von Geschwindigkeiten in einer senkrecht zu den gezeichneten Grenzen
stehenden Richtung, wie beispielsweise an den Punkten B-B' durch den Herzmuskel.
Die so entlang dem Myokard berechnete Dehnungsrate wird vorzugsweise
in einer Farbcodedarstellung angezeigt. Ein ähnlicher Satz von Messungen
der Dehnungsrate kann mit Hilfe der Grenzen 270 (Endokard), 272 (Epikard)
und der Linie 280 (Myokard) durchgeführt werden, die in Kurzachsenansichten
des Herzens gezeichnet wurden, wie diejenige, die in 14b dargestellt ist. In dieser Zeichnung wird
das Zusammenziehen und Ausdehnen von Muskelzellen dazu verwendet,
die Dehnungsrate in der Umfangsrichtung zu berechnen, wie sie aus
den Geschwindigkeiten an den Punkten A-A' in dem Bild berechnet würde. Radialkomponenten
der Kontraktion und Expansion werden in einer Dehnungsratenanzeige
dargestellt, indem beispielsweise unter Verwendung der Geschwindigkeiten
an den Punkten B-B', C-C' und D-D' in der radialen
Richtung differenziert wird. Die Dehnungsrate während des vollständigen Herzzyklus
kann angezeigt werden, indem die Dehnungsrate um die gesamte Grenze
für jedes
Teilbild in dem Herzzyklus berechnet und dann die Dehnung für jedes
Teilbild als eine vertikale Linie in einer zeitlichen Folge von
Linien angezeigt wird, wie es durch die Anzeige 102 in 11 dargestellt
ist.
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Die 15a und 15b zeigen
den Einsatz automatischer Grenzerkennung in der dreidimensionalen
Bildgebung. Die vorhergehenden Beispiele zeigten, wie Grenzen automatisch
in zweidimensionale Bilder des Herzens gezeichnet werden können. Das
oben beschriebene Verfahren ist auch wirksam für die Definition der Grenzen
von dreidimensionalen Bildern des Herzens. Wenn ein dreidimensionales
Bild des Herzens erzeugt wird, indem eine Folge von räumlich benachbarten
2D-Bildebenen des Herzens erfasst wird, kann der oben beschriebene
ABD-Prozess an jedem Komponententeilbild durchgeführt werden
und eine Folge von Grenzen definieren, die zusammen eine Fläche des Herzens,
wie die Endokardfläche,
definieren. Wird das dreidimensionale Bild des Herzens von Ultraschallstrahlen
erzeugt, die in drei Dimensionen gelenkt werden, so dass sie das
Herz dreidimensional in Echtzeit abtasten, wie es in der US-amerikanischen
Patentschrift 6.468.216 mit dem Titel „Ultrasonic Diagnostic Imaging
of the Coronary Arteries" beschrieben
wird, kann der resultierenden dreidimensionale Datensatz in eine
Folge von parallelen Ebenen unterteilt werden, die wie oben beschrieben
verarbeitet werden, um eine Folge von ebenen Grenzen zu definieren,
die zusammengesetzt werden und eine Grenze wie die Herzwand schaffen
können.
Der dreidimensionale Datensatz wird vorzugsweise dreidimensional
verarbeitet, wobei die zusammenhängende
Struktur der Herzwand in drei Dimensionen in dem Datensatz genutzt
wird, um die dreidimensionale Grenze zuverlässiger zu definieren. In beiden
Fällen kann
die resultierende dreidimensionale Grenze des Endokards der linken
Herzkammer wie in 15a gezeigt aussehen, eine etwas
längliche
beutelförmige
Fläche,
die an der Spitze A geschlossen und an der Mitralklappenebene A' offen ist. Die 15a stellt die dreidimensionale Endokardschicht
dar, die in einer Phase des Herzzyklus gezeichnet wurde. In jedem
3D-Bild einer 3D-Schleife des Herzens ist die Endokardfläche etwas
anders, da sich die linke Herzkammer während des Herzzyklus ständig zusammenzieht
und ausdehnt. Somit kann für
jedes dreidimensionale Bild in der Schleife eine andere Grenzfläche 200 berechnet
werden. Da die Schallgeschwindigkeit es eventuell nicht ermöglicht,
die Ultraschalldaten für
ein volles 3D-Bild mit der gewünschten 3D-Bildgeschwindigkeit
zu erfassen, können
die 3D-Bilder über
die Zeit aufgebaut werden, indem ein von der EKG- Signalform getriggertes Herzauftastsignal
verwendet wird, um die Daten für
ein Teilstück
eines 3D-Bildes in speziellen Phasen des Herzens während zahlreicher
Herzzyklen zu erfassen, bis der vollständige Datensatz, der für die Erzeugung
von 3D-Bildern mit dem gewünschten
zeitlichen Abstand über
den gesamten Herzzyklus notwendig ist, erfasst wurde.
-
Das
3D-Bild des Endokards aus 15a kann
durch Dopplerverarbeitung erzeugt werden, wodurch die Geschwindigkeit,
Varianz oder Dopplerleistung an jedem Punkt auf der LV-Wand durch
Drehen und Untersuchen der Endokard-Gewebe-Dopplerfläche 200 enthüllt wird.
Eine andere Möglichkeit, die
Doppler-Informationen für
das gesamte Endokard sichtbar zu machen, besteht darin, die Gewebe-Dopplerfläche 200 in
eine zweidimensionale Form zu „entfalten", wie es in 15b dargestellt ist. In dieser Darstellung befindet
sich die Spitze bei A, und die Mitralklappenebene erstreckt sich
am unteren Rand von A' bis
A'. In dieser Anzeige
kann der Arzt die Bewegung des gesamten Endokards in einer Ansicht untersuchen.
Eine derartige Anzeige zeigt die Bewegung nur in einer Phase des
Herzzyklus, nämlich
der durch den Cursor 14 unter der EKG-Signalform 12 der
Anzeige angegebenen Phase, und es ist daher wünschenswert, alle Endokardflächen von
allen 3D-Bildern des Herzzyklus zu entfalten und in einem „Stapel" anzuordnen, so dass
der Arzt sie nacheinander in jeglicher Reihenfolge betrachten kann.
Wenn der Arzt eine Bewegungsanomalie in einem der entfalteten Bilder
ausmacht, wie beispielsweise in dem durch den Kasten 202 gekennzeichneten
Bereich, kann er sich auf diese Position der Herzwand konzentrieren,
an der die Anomalie zu sehen ist. Er kann dann den Stapel mit Bildern
in dem Kasten 202 in jeglicher zeitlichen Reihenfolge durchsuchen
und die Anomalie im Detail während
des gesamten Herzzyklus untersuchen. Als Alternative kann der Arzt
eine Linie durch die Anomalie in dem Kasten 202 ziehen und
dann die Gewebe-Dopplerwerte
auf dieser Linie von allen Bildern in der Folge in einer ABD-TDI-Anzeige 102 wie
oben beschrieben anzeigen.
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Wenn
keine Echtzeit-3D-Bildgebungsfähigkeit
zur Verfügung
steht, kann immer noch eine 3D-Diagnose durchgeführt werden, indem mehrere Bildebenen
einer Kammer des Herzens mit verschiedenen Ausrichtungen erfasst
werden, die dann mittels automatischer Grenzerkennung verarbeitet
werden. Ein Ultraschallsystem, das Ultraschallinformationen nur
von ausgewählten
Ebenen eines Organs des Körpers
erfasst, ist in der US-amerikanischen Patentschrift
US 6.443.896 mit dem Titel „Method
of Creating Multiplanar Ultrasonic Images of a Three Dimensional
Object" beschrieben.
15c ist eine Darstellung der Endokardgrenze
200 von
der Spitze A in der Mitte der Zeichnung aus ge sehen, so wie das Herz über eine
Wandlersonde betrachtet werden kann, die für eine Spitzenansicht wie oben
beschrieben platziert wurde. Wird die Probe so positioniert, werden
Ultraschallinformationen von drei Ebenen erfasst, die durch die
Herzkammer verlaufen und in der Zeichnung mit
204,
206 und
208 bezeichnet
sind. In dieser Zeichnung werden die Ebenen hochkant ?? betrachtet,
und in diesem Beispiel schneiden sich die drei Ebenen in der Nähe der Spitze
der linken Herzkammer. Die Ultraschallinformationen von den drei Ebenen
können
in einer speziellen Phase des Herzzyklus erfasst werden, die durch
ein EKG-Herzauftastsignal gewählt
wird, oder während
des vollständigen
Herzzyklus, was auch durch die EKG-aufgetastete Erfassung während einer
Anzahl von Herzzyklen unterstützt
werden kann. Die Endokardgrenzen der linken Herzkammer in den Bildern
der drei Ebenen werden automatisch gezeichnet wie oben beschrieben
und analysiert.
-
Ein
schnelles Verfahren zum Identifizieren eines räumlich begrenzten Bereichs
des Herzens, in dem genauere Untersuchungen erforderlich sind, besteht
darin, die Herzleistung in einer symbolischen Darstellung des Herzens
zu bewerten. Eine derartige symbolische Darstellung ist die zielscheibenförmige Scorecard 210 in 15d. Die Scorecard 210 stellt den Herzmuskel
einer Kammer des Herzens dar, als ob das Myokard in einer einzigen
Ebene ausgestreckt wäre,
wobei sich die Spitze in der Mitte der Scorecard und die Verbindungsfläche zwischen
Myokard und Mitralklappenebene auf dem Umfang der Scorecard befindet.
Jeder Sektor der Scorecard 210, der sich von der Mitte
zum Umfang erstreckt, stellt eine andere Sektion des Herzmuskels
dar, der sich von der Spitze zur Mitralklappenebene erstreckt. Die Bereiche
in der Scorecard sind nummeriert und beziehen sich auf spezielle
Bereiche der Herzwand. Die Bildebene 204 aus 15c schneidet beispielsweise die Bereiche 1, 7,
die Mitte der Scorecard und die Bereiche 10 und 4. Die Bildebene 206 aus 15c schneidet die Bereiche 6, 12, 16, 14, 9 und
3 der Scorecard, und die Bildebene 208 aus 15c schneidet die Bereiche 5, 11, 15, 13, 8 und
2 der Scorecard. Die durch Doppler detektierte Bewegung auf einer
automatisch gezeichneten Grenze in einem oder mehreren Teilbildern
in den Bildebenen werden dazu verwendet, Daten in die Scorecard 210 einzugeben.
Die Scorecard wird automatisch ausgefüllt, indem die Bewegungsinformationen
von den automatisch gezeichneten Grenzen verwendet werden, um Bereiche
des Herzens anzugeben, in denen eine genauere Diagnose garantiert
ist. Wenn das Herzverhalten beispielsweise in der Ebene 204 der
linken Herzkammer normal ist, können
die Bereiche 1, 7, 10 und 4 auf der Ultraschallsystemanzeige grün angezeigt
werden. Wenn ein ungewöhnliches
Merkmal wie beispielsweise eine anormale Bewegung in der Nähe der Verbindungsfläche zwischen
Myokard und Mitralklappenebene erkannt wird, kann der Bereich 1 gelb
(für geringfügige Unregelmäßigkeit)
oder rot (für gravierende
Unregelmäßigkeit)
angezeigt werden, damit der Arzt darauf aufmerksam gemacht wird, dass
er diesen Bereich genauer betrachten sollte. Numerische Ergebnisse
können
zusätzlich
oder als Alternative zum Farbcode eingesetzt werden. Ein bevorzugtes
viergestaffeltes Bewertungssystem für die Herzleistung besteht
darin, Bereiche des Herzmuskels als normal hypokinetisch, dyskinetisch
oder akinetisch zu bewerten. Die angezeigte zielscheibenförmige Scorecard
mit ihren farbcodierten oder numerischen Bewertungsbereichen weisen
also den Arzt auf Bereiche des Herzens hin, in denen eine genauere
Diagnose durchgeführt
werden sollte.
-
Es
ist natürlich
vorzuziehen, einen vollständigen
3D-Datensatz zu verwenden, um die Scorecard 210 auszufüllen. Die
definierte Herzwand 200 aus 15a kann
beispielsweise „flach
gemacht" und in einem
Kreis um die Spitze ausgebreitet werden, so dass jeder Bereich des
Myokards in dem Datensatz einem Bereich der Scorecard entspricht.
Von den Bewegungsdaten in einer Sektion der flachen Herzwand 200 kann
der Durchschnitt ermittelt werden, um eine entsprechende Sektion
der zielscheibenförmigen
Scorecard 210 auszufüllen.
Von den Bewegungsdaten in der Sektion 212 der Endokarddaten 200 kann
beispielsweise der Durchschnitt ermittelt werden, um automatisch
ein (quantitatives oder qualitatives) Ergebnis für den entsprechenden Bereich
5 der Scorecard 210 zu berechnen. Aus den Ergebnissen für die Sektion 212 aus
einer Vielzahl von während
des vollständigen
Herzzyklus ermittelten Endokard-Datensätzen kann auch der Durchschnitt
ermittelt werden, oder es können
Ausreißer detektiert
werden, um eine Scorecard der Durchschnittswerte der Herzleistung
oder der höchsten Grade
der Anomalie zu erzeugen.
-
16 zeigt
ein erfindungsgemäß konstruiertes
Ultraschallsystem. Eine Sonde oder ein Schallkopf
410,
der eine 1D- oder 2D-Wandlermatrix
412 umfasst, sendet
Ultraschallwellen und empfängt
Ultraschallechosignale. Dieses Senden und Empfangen wird gesteuert
von einem Strahlformer
420 durchgeführt, der empfangene Echosignale
verarbeitet und kohärente
Bündel
von Echosignalen von der abgetasteten Anatomie bildet. Die Echoinformationen
werden einer Dopplerverarbeitung durch einen Dopplerprozessor
430 unterzogen,
wenn ABD-TDI-Informationen oder Dehnungsrateninformationen angezeigt
werden sollen, und die verarbeiteten Dopplerinformationen werden
einem Bildprozessor
440 zugeführt, der 2D- oder 3D-Grauskala- oder
Dopplerbilder bildet. Die Bilder laufen durch einen Cineloop-Speicher
460,
von dem sie direkt einem Videoprozessor
470 zur Anzeige
auf einer Bildanzeige
480 zugeführt werden können. Die
Bilder können
auch einem ABD-Prozessor zugeführt
werden, der die 2D- oder 3D-Bilder wie oben beschrieben verarbeitet,
um die anatomischen Grenzen in den Bildern zu definieren. Die definierten
Grenzen überlagern
die Bilder, die dem Videoprozessor
470 zur Anzeige zugeführt werden.
Das System kann so funktionieren, dass es Grenzen in Schleifen mit
Bildern definiert und anzeigt, die in dem Cineloop-Speicher
460 gespeichert
sind, oder dass es Grenzen anzeigt, die in während der Abtastung eines Patienten erzeugte
Echtzeitbilder gezeichnet sind. Text
in der Zeichnung Figur
7a
| Outside
LV | außerhalb
der linken Herzkammer |
| Inside
LV | innerhalb
der linken Herzkammer |
Figur
7b
Figur
16
| B.
F. | Strahlformer |
| Doppler
Processor | Dopplerprozessor |
| Image
Processor | Bildprozessor |
| Cineloop
Memory | Cineloop-Speicher |
| ABD
Processor | ABD-Prozessor |
| Video
Processor | Videoprozessor |
| Display | Anzeige |