專利名稱：心肌同步的超聲診斷的制作方法
心肌同步的超聲診斷
本發(fā)明涉及超聲診斷成像系統(tǒng)，尤其涉及超聲成像在診斷心臟電刺激 中的用途。
理想地，心臟應(yīng)當(dāng)以最大效率泵送血液。健康心臟的一個(gè)特征是心肌 受到刺激而收縮的均勻方式，這被稱為機(jī)電換能。通過心肌肌肉細(xì)胞中的 鈉鉀通道傳送的電化學(xué)信號(hào)命令心臟收縮。由于這些信號(hào)分散在全部心肌 上，這些信號(hào)將命令心肌細(xì)胞在同一時(shí)刻收縮。當(dāng)該過程發(fā)生時(shí)，心臟從 松弛的全容積收縮到收縮后的最小容積，從而使得每次心跳泵送最大的血 量。這是健康心臟的特征。但是，當(dāng)剌激這種收縮的信號(hào)引起心臟不同區(qū) 域在不同時(shí)間收縮時(shí)，無規(guī)律的收縮將泵送的血量比最大血量小，從而隨 著時(shí)間產(chǎn)生降低的效率并使心臟的負(fù)擔(dān)加重。因此，需要能夠診斷這種狀 況，使得如果需要的話，可以執(zhí)行必需的治療計(jì)劃， 一般來說為植入迫使 進(jìn)行同步收縮的起搏器。該診斷及其治療被稱為心臟再同步治療，或者
CRT。
已經(jīng)提出一些用于CRT的超聲技術(shù)。所有超聲技術(shù)都間接地探測心臟 的電刺激，也就是說，通過觀察由剌激引起的心臟運(yùn)動(dòng)探測電刺激。在一 種技術(shù)中，繪制隨時(shí)間變化的不同位置處的心壁運(yùn)動(dòng)，這稱為部分子體積 測定分析(segmental sub-volumetric analysis)。當(dāng)心臟被同步刺激時(shí)，該圖 線將是對(duì)稱的。但是，當(dāng)一個(gè)心臟區(qū)域晚于其余區(qū)域被刺激或者根本沒有 受到刺激時(shí)，則來自該區(qū)域的圖線將與其余區(qū)域不同并且可視覺辨別。在 另一種方法中，超聲組織多譜勒成像被用于以彩色描繪心臟運(yùn)動(dòng)。當(dāng)顏色 不均勻變化時(shí)，可推斷具有機(jī)電換能的問題。該信息可由參數(shù)圖像表示， 該參數(shù)圖像以一種顏色描繪了以一種方式運(yùn)動(dòng)的區(qū)域且以另一種顏色描繪 了具有不同運(yùn)動(dòng)的區(qū)域。在又一種方法中，多譜勒被用于描繪指示局部壁 運(yùn)動(dòng)的心臟上的向量。在健康心臟中，該向量可同步動(dòng)作并變化。但是， 這些技術(shù)以常常對(duì)于臨床醫(yī)生來說不直觀的抽象方式呈現(xiàn)心臟的運(yùn)動(dòng)。部分是因?yàn)闀r(shí)間運(yùn)動(dòng)和空間都需要一起被示出。因此，需要提供用于診斷心 臟運(yùn)動(dòng)同步性的超聲技術(shù)，其使用簡單并且臨床醫(yī)生可直觀地理解。
根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了一種適于心臟再同步治療的用于診斷心肌 刺激定時(shí)的超聲診斷設(shè)備和技術(shù)。在本發(fā)明的方法中，在心動(dòng)周期上采集 心臟的超聲圖像并且在至少一個(gè)圖像中識(shí)別心壁。參照沿著心臟相對(duì)側(cè)隔 開的點(diǎn)，穿過心腔畫出一系列線。在整個(gè)心動(dòng)周期中跟蹤參照點(diǎn)并且在所 跟蹤的點(diǎn)之間顯示的線將隨著心臟的收縮和舒張而運(yùn)動(dòng)。當(dāng)這些線隨著時(shí) 間運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的位置在圖像中被保持，并且所描繪的連續(xù)位置的建立 (buildup)示出了在心動(dòng)周期中的壁運(yùn)動(dòng)。針對(duì)均勻性比較線的圖案，以 便探測可能由心肌的不同步刺激引發(fā)的異常壁運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所跟蹤的點(diǎn)最初定位在自動(dòng)心壁描跡上，然 后從相鄰心臟組織的斑點(diǎn)圖案中跟蹤。該點(diǎn)還可以通過跟隨解剖特征運(yùn)動(dòng) 或紋理來跟蹤。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，斑點(diǎn)圖案的描跡關(guān)于預(yù)掃描轉(zhuǎn)換 的超聲數(shù)據(jù)來完成。
根據(jù)本發(fā)明的還一方面，所跟蹤的點(diǎn)和線可以以各種圖案和定向畫出，
諸如穿過心臟的短軸視圖(short axis view)的交叉圖案或者通常與一些組 的線垂直的圖案。該技術(shù)可應(yīng)用于不同心腔，包括左右心室，并可以參照 心內(nèi)膜和心外膜邊界兩者來使用。
在附圖中


圖1以方塊圖形式示出了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的超聲診斷成像系統(tǒng)； 圖2是左心室的超聲圖像，其中以分等級(jí)的顏色明暗(color shading)
示出了 二尖瓣平面的變化位置；
圖3示出了帶有自動(dòng)畫出的心內(nèi)膜邊界的收縮末期圖像；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明原理的左心室相對(duì)側(cè)上成對(duì)的參照點(diǎn)之間的多
個(gè)彩色運(yùn)動(dòng)帶(color kinesis bands);
圖5以方塊圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的圖1的超聲系統(tǒng)的
一部分；
圖6是根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的超聲圖像的例子，并描繪了異常壁運(yùn)動(dòng)；圖7是根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的超聲圖像的例子，其顯示出跨過左右心室兩 者的彩色運(yùn)動(dòng)帶；
圖8是根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的超聲圖像的例子，其顯示出跨過心腔的橫斷 (短軸)圖像延伸的彩色運(yùn)動(dòng)帶；
圖9是根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的超聲圖像的例子，其顯示出沿著心內(nèi)膜壁和 心外膜壁并在二者之間的彩色運(yùn)動(dòng)帶；
圖IO是根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的超聲圖像的例子，其顯示出在成對(duì)的心腔壁 參照點(diǎn)之間沿著垂直方向畫出的線。
現(xiàn)在參見圖1，以方塊圖的形式顯示了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的超聲診斷 成像系統(tǒng)的第一實(shí)施方式。包括一維(ID)或者二維(2D)換能器元件陣 列412的探頭或者掃描頭410發(fā)射超聲波并且接收超聲回波信號(hào)。在波束 形成器420的控制下執(zhí)行該發(fā)射和接收，波束形成器420處理所接收的回 波信號(hào)以形成來自被掃描解剖結(jié)構(gòu)的回波信號(hào)的相干光束。當(dāng)多譜勒信息 被呈現(xiàn)時(shí)，回波信息被多譜勒處理器430進(jìn)行多譜勒處理，并且處理后的 多譜勒信息耦合到形成2D或3D多譜勒?qǐng)D像的圖像處理器440。對(duì)于組織 結(jié)構(gòu)的B模式成像，回波信號(hào)是經(jīng)過振幅探測處理和掃描轉(zhuǎn)換為顯示所需 圖像格式的圖像。圖像通過Cineloop存儲(chǔ)器460，通過該存儲(chǔ)器它們可以 直接被耦合到視頻處理器470以便在圖像顯示器480上顯示。該圖像還可 被應(yīng)用于對(duì)2D或3D圖像操作的自動(dòng)邊界探測(ABD)處理器490，以如 下所述在圖像中定義解剖邊界和邊緣。所定義的邊界重疊在耦合到視頻處 理器470的用于顯示的圖像上。可操作該系統(tǒng)以定義邊界，并在保存在 Cineloop存儲(chǔ)器460中的圖像環(huán)(lo叩ofimage)上顯示邊界，或者顯示在 患者的活動(dòng)掃描過程中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)圖像上畫出的邊界。
圖1的超聲系統(tǒng)可被用于產(chǎn)生靜態(tài)或活動(dòng)圖像，這些圖像描繪了如圖2 所示的二尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)，圖2是從根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的實(shí)施方式獲取的圖像。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)辨別出圖2中央處心臟的四個(gè)腔的心尖部灰度(apical grayscale)超聲圖像，在該二維圖像中以橫截面示出了心臟的所有四個(gè)腔。 超聲圖像的右邊是用于該圖像的標(biāo)準(zhǔn)灰度條7，其顯示了在該圖像中使用的 明暗范圍。該圖像是通過放置在患者肋骨之下并向上指向心尖部的探頭410采集的。圖2中的附圖標(biāo)記9標(biāo)記了LV的中心，并且其心尖部6位于超聲 圖像的頂部。在LV的相對(duì)側(cè)是二尖瓣。當(dāng)在心動(dòng)周期的心臟收縮期過程中 健康心臟的LV收縮時(shí)，LV的心肌壁都朝向LV的中心平滑并均勻地運(yùn)動(dòng)， 包括二尖瓣所定位的心臟一側(cè)。因此，通過這種收縮運(yùn)動(dòng)，二尖瓣在圖像 中朝向心尖部6向上運(yùn)動(dòng)。在心臟舒張期，隨著心肌松弛二尖瓣運(yùn)動(dòng)回到 其開始位置。
2004年8月11日提交的題為"ULTRASONIC DIAGNOSIS OF ISCHEMIC CARDIODISEASE"、序列號(hào)為60/600,486的美國專利申請(qǐng)描述 了一種超聲診斷技術(shù)，其中在心臟收縮期、心臟舒張期或者兩者過程中二 尖瓣的位置在超聲圖像上被跟蹤并描繪，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用包含 在本申請(qǐng)中。在常規(guī)實(shí)踐中，內(nèi)科醫(yī)生以光譜多譜勒檢査心臟的心臟收縮 和心臟舒張松弛兩者，以分析二尖瓣環(huán)(小葉連接在左心室(LV)中的環(huán)) 的運(yùn)動(dòng)。該分析可被用于評(píng)估收縮期間LV的定時(shí)和全面運(yùn)動(dòng)以及理解心肌 縮窄性和限制性疾病的本質(zhì)。例如，LV側(cè)壁的晚收縮(late contraction)導(dǎo) 致該側(cè)上二尖瓣環(huán)的延遲移動(dòng)。，486申請(qǐng)的診斷技術(shù)描述了用于探測并定 量患病心臟的這些運(yùn)動(dòng)失常的設(shè)備和方法。該申請(qǐng)描述了對(duì)二尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng) 的跟蹤以便進(jìn)行二尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)的參數(shù)顯示；這種跟蹤信息用于將多譜勒運(yùn) 動(dòng)映射到參數(shù)顯示器上；并對(duì)二尖瓣環(huán)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)定時(shí)和程度二者進(jìn)行定 量。如下所述或者以其他己知技術(shù)，在該技術(shù)的實(shí)踐中分析在心動(dòng)周期中 采集的圖像序列以探測二尖瓣環(huán)。優(yōu)選地，探測二尖瓣環(huán)的位置而不是瓣 膜葉的位置來提供更穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)參照。二尖瓣位置由不同的線或者彩帶以 圖形的形式標(biāo)記在圖像上。對(duì)該序列中的下一圖像和所有連續(xù)圖像都重復(fù) 該過程。此外，這些線或帶被累積，使得每個(gè)新的圖像都保持在該序列中 前一圖像中識(shí)別的線或帶，并且處于其中它們被探測的、與靜態(tài)參照相關(guān) 的同一位置處。隨著該序列的發(fā)展，建立多條線或者帶，示出了一系列收 縮或擴(kuò)張過程中二尖瓣連續(xù)位置的路徑。這種彩帶的建立5在圖2中示出。 在圖2由其復(fù)制的實(shí)際彩色圖像中，與顯示器頂部的色條8相對(duì)應(yīng)，這些 帶的建立從桔色到黃色到綠色改變色調(diào)。色調(diào)或者色條明暗的變化可以各 種定量度量為基礎(chǔ)。例如，每個(gè)連續(xù)圖像的二尖瓣位置可被指定連續(xù)不同 的色調(diào)或明暗。因此，該序列中的每個(gè)圖像幀使用連續(xù)不同的色調(diào)或明暗。或者，每個(gè)連續(xù)的色調(diào)或明暗可以與運(yùn)動(dòng)的特定增量對(duì)應(yīng)，諸如O.XXmm。 在該實(shí)施方式中，隨著顯示出線或帶建立的展開，很寬范圍的顏色指示大 范圍的運(yùn)動(dòng)。作為第三種備選，每個(gè)連續(xù)的色調(diào)或顏色可代表心動(dòng)周期過 程中時(shí)間的增量。例如，這樣的等級(jí)可以與幀采集時(shí)間同步。
每當(dāng)完成預(yù)定的一個(gè)或多個(gè)心臟階段并且己經(jīng)全部描繪了用于該心動(dòng) 周期間隔的所述的二尖瓣運(yùn)動(dòng)5時(shí)，線或帶的建立被刪除，直到在連續(xù)心 動(dòng)周期過程中預(yù)定階段再次開始。如果用戶決定描繪在心臟收縮過程中二 尖瓣的運(yùn)動(dòng)，第一條線或帶將畫在顯示器上較低的位置，并且隨著心臟收 縮連續(xù)上移，且二尖瓣朝向心尖部運(yùn)動(dòng)。如果用戶決定描繪在心臟舒張過 程中二尖瓣的運(yùn)動(dòng)，這些線或帶將從顯示器上較高的位置開始，并且隨著 心肌松弛進(jìn)展性地朝向屏幕的底部建立，并且二尖瓣的位置遠(yuǎn)離心尖部運(yùn) 動(dòng)。如果選擇了這兩種心臟階段，顏色或明暗的建立將在屏幕上交替地向 上然后向下運(yùn)動(dòng)。
在，4S6申請(qǐng)中描述了一些用于探測二尖瓣在心臟圖像中的位置的技 術(shù)、完全自動(dòng)化的技術(shù)和自動(dòng)化輔助技術(shù)。在自動(dòng)化技術(shù)中，ABD處理器 490首先在圖像中定位兩個(gè)關(guān)鍵標(biāo)記，即中間二尖瓣環(huán)(medial mitral annulus) (MMA)和側(cè)面二尖瓣環(huán)(lateral mitral annulus) (LMA)。這通過 在二尖瓣平面附近的區(qū)域中搜索，將像素的區(qū)域或體積與模板進(jìn)行比較來 完成，該模板類似于其中二尖瓣被連接到LV的隔膜或側(cè)壁的LV的形狀。 定義了 MMA和LMA的預(yù)期形狀的過濾模板是與MMA和LMA搜索區(qū)域 中的像素互相關(guān)的(cross-correlated)。當(dāng)該模板匹配在圖像中識(shí)別了 MMA 和LMA時(shí)，如圖3的圖像78中的線5所示，畫一條連接兩個(gè)識(shí)別點(diǎn)的線。 如前所述，根據(jù)用于該圖像的色條的等級(jí)為線5加上顏色或者明暗。
可以繼續(xù)該過程，從而不僅識(shí)別二尖瓣平面，而且識(shí)別整個(gè)心內(nèi)膜邊 界。通過分析心腔和心內(nèi)膜之間的灰度轉(zhuǎn)變來識(shí)別LV的隔膜和側(cè)壁，并估 計(jì)這些壁的角度。計(jì)算將壁的角度二等分的線并且在該二等分線上估計(jì)LV 的心尖部，在該二等分線中像素強(qiáng)度變化指示心尖部處的心內(nèi)膜壁。作為 沿著像素線找到從LV腔(其中完全沒有鏡面反射器)到心壁(其中定位了 許多反射器)的最大正亮度梯度的點(diǎn)來識(shí)別心尖部。 一旦已經(jīng)定位了LV的 這三個(gè)主要標(biāo)記，MMA、 LMA和心尖部、用于LV的許多預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)形狀中的一個(gè)與三個(gè)標(biāo)記以及心內(nèi)膜壁擬合。當(dāng)該形狀已經(jīng)與沿著心壁的這些點(diǎn) 擬合時(shí)，邊界描跡變得平滑并在圖像上顯示，其中許多對(duì)照或參照點(diǎn)沿著
該描跡定位。這些參照點(diǎn)在圖3的圖像78中被顯示為X's，該圖也顯示了 MMA、 LMA和所跟蹤的心內(nèi)膜邊界的心尖部的小正方形。如果需要用戶 可以通過使用顯示定點(diǎn)工具諸如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或者跟蹤球"抓"(grabbing) 參照點(diǎn)并將參照點(diǎn)"拖"到所需位置來手動(dòng)調(diào)節(jié)邊界。然后，ABD處理器 490將重新計(jì)算局部邊界片段以便將邊界描跡與最新定位的參照點(diǎn)相擬合。 對(duì)于在相同心動(dòng)周期期間獲取的其他圖像，該技術(shù)可被重復(fù)，這是通過使 用對(duì)之前圖像的邊界跟蹤來進(jìn)一步輔助的，以便快速找到當(dāng)前圖像的邊界。 該技術(shù)可適用于心臟的心內(nèi)膜和心外膜邊界兩者。該邊界跟蹤技術(shù)的其他 細(xì)節(jié)可在美國專利US6,491，636 (Chenal等人)中找到。
根據(jù)本發(fā)明的原理，圖2中所示的二尖瓣彩色運(yùn)動(dòng)技術(shù)被延伸，從而 同時(shí)示出心臟的多個(gè)區(qū)域處的運(yùn)動(dòng)效果，使臨床醫(yī)生有效地診斷心腔可能 的心臟同步問題。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的圖像76。在該例子中，延 伸跨過該圖像的LV 9示出三條線10、 12和14。這些線連接在定位在LV 相對(duì)側(cè)上的參照點(diǎn)對(duì)ll， 13， 15之間。這些參照點(diǎn)在整個(gè)心動(dòng)周期中被定 位在心內(nèi)膜或心肌的相同位置上，并且如以上對(duì)于二尖瓣所述的，它們之 間的線10、 12和14以變化的明暗或顏色連續(xù)繪制并且累積。圖4中的線 連接了參照點(diǎn)對(duì)ll、 13、 15，如它們在圖像76的時(shí)刻所顯示的，該時(shí)刻在 由圖像底部的ECG跡線(trace) 18上的時(shí)間標(biāo)記16所示的心臟舒張末期 開始點(diǎn)之后。因此，累積的彩色運(yùn)動(dòng)帶20顯示了從心臟舒張末期到圖像76 的后面時(shí)刻，這些線IO、 12、 14在心動(dòng)周期上位置的行進(jìn)。如果心壁同步 運(yùn)動(dòng)，彩色運(yùn)動(dòng)帶20將是相對(duì)對(duì)稱的梯形。在該圖像中可以看出，兩個(gè)較 低的帶是近似對(duì)稱的，而在參照點(diǎn)15之間的該較高的帶不對(duì)稱，在圖像右 側(cè)的側(cè)壁處運(yùn)動(dòng)更少。因此，臨床醫(yī)生可能想要對(duì)心臟的這個(gè)區(qū)域進(jìn)行更 詳細(xì)的診斷。
被構(gòu)造為產(chǎn)生圖像(諸如圖4中的圖像)的超聲系統(tǒng)在圖5中顯示， 其為圖1的圖像處理器440和視頻處理器470之間的超聲系統(tǒng)的一部分的 詳細(xì)方塊圖。圖像處理器440產(chǎn)生存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器140中的圖像的 掃描線數(shù)據(jù)。通過由上述ABD處理器144對(duì)心室進(jìn)行邊界探測來分析第一開始點(diǎn)圖像，并在上述二尖瓣平面上和成對(duì)的對(duì)照或參照點(diǎn)之間畫線10， 12，和14。所示的參照點(diǎn)11、 13、 15和線10、 12、 14由圖形處理器148 產(chǎn)生以便覆蓋在平面或體積圖像上。具有其圖形覆蓋層的圖像通過掃描轉(zhuǎn) 換器50轉(zhuǎn)換成所需的顯示格式，并存儲(chǔ)在Cindoop存儲(chǔ)器460中。該圖像 (諸如圖4中所示的圖像)然后耦合到視頻處理器470以便顯示。
用于連續(xù)圖像的線IO、 12、 14可在連續(xù)圖像的邊界上的對(duì)照或參照點(diǎn) 之間畫出。但是，在所構(gòu)造的實(shí)施方式中，通過由局部組織產(chǎn)生的斑點(diǎn)圖 案跟蹤開始的解剖位置，在定位在連續(xù)圖像上的點(diǎn)11、 13、 15之間畫出連 續(xù)圖像的這些線。初始圖像(例如心臟舒張末期圖像)中的參照點(diǎn)ll、 13、 15的位置由ABD處理器144耦合到斑點(diǎn)跟蹤器142,該斑點(diǎn)跟蹤器識(shí)別相 鄰心肌中參照點(diǎn)周圍的像素區(qū)域。這些像素的斑點(diǎn)圖案被保存并與連續(xù)圖 像的相同區(qū)域中的斑點(diǎn)圖案和通過塊匹配(block matching)所匹配的斑點(diǎn) 圖案進(jìn)行比較。匹配的難度和精度通過設(shè)定用于匹配的相關(guān)系數(shù)來確定。 因而，圖像中的參照點(diǎn)位置通過跟隨這些點(diǎn)周圍的斑點(diǎn)圖案從圖像到圖像 地來跟蹤。當(dāng)斑點(diǎn)跟蹤器142定位了新圖像中的參照點(diǎn)11、 13、 15時(shí)，參 照點(diǎn)位置被耦合到圖形處理器148，利用之前確定的線和產(chǎn)生的用于新圖像 的圖形覆蓋層來產(chǎn)生和累積彩色線。新圖像及其圖形覆蓋層被掃描轉(zhuǎn)換并 顯示在可產(chǎn)生圖像(諸如圖4的圖像76)的圖像顯示器上。臨床醫(yī)生可使 用所顯示的運(yùn)動(dòng)信息來識(shí)別心臟運(yùn)動(dòng)和同步性的問題。
作為跟蹤參照點(diǎn)周圍、之下或附近的心肌組織的斑點(diǎn)圖案的替代，可 以理解，參照點(diǎn)的位置可借助不同于斑點(diǎn)描跡的其他方法來跟蹤，也就是 說，通過跟蹤大小上比波長更大的圖像特征。例如，可以跟蹤特定解剖特 征的運(yùn)動(dòng)。作為另一個(gè)例子，可以跟蹤組織紋理。還應(yīng)當(dāng)理解，可以在預(yù) 掃描轉(zhuǎn)換或者掃描后轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)中跟蹤目標(biāo)特征。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明原理產(chǎn)生的另一圖像74。在該例子中，臨床醫(yī) 生已經(jīng)選擇使用IO對(duì)參照點(diǎn)，這通過從圖5中的超聲系統(tǒng)的控制平面150 選擇10對(duì)來完成。該參照點(diǎn)數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在146并應(yīng)用到ABD處理器144 和斑點(diǎn)跟蹤器142， ABD處理器144和斑點(diǎn)跟蹤器142設(shè)定初始圖像中的 參照點(diǎn)的對(duì)數(shù)并跟蹤經(jīng)過后續(xù)圖像的點(diǎn)。參照點(diǎn)沿著心臟邊界以間隔均勻 的距離缺省分布，但位置也可由臨床醫(yī)生通過如上所述的定點(diǎn)和拖來手動(dòng)調(diào)整。圖6的例子示出了異常的壁運(yùn)動(dòng)和可能的同步問題。可以看出，心 尖部附近的彩色運(yùn)動(dòng)帶22在右側(cè)上具有非常小的高度，這是由于該位置處 的心臟側(cè)壁的運(yùn)動(dòng)很小。可以看出，二尖瓣附近的彩色運(yùn)動(dòng)帶24在心腔左 側(cè)上的隔膜壁處僅僅具有非常輕微的移動(dòng)。因而，該心臟可能是用于更廣 泛診斷和分析的候選。
如圖7中所示的例子，本發(fā)明的診斷工具可被用于心臟的其他腔，諸 如右心室(RV) 3。在該例子中，與隔膜4的運(yùn)動(dòng)相比，彩色運(yùn)動(dòng)帶20揭 示了RV的較大的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。
除前面示出的縱向視圖以外，本發(fā)明的診斷工具可適用于心臟橫斷視 圖。圖8是穿過左心室9的橫斷視圖，其中參照點(diǎn)11分散在心腔的邊緣周 邊。當(dāng)點(diǎn)的位置在心動(dòng)周期上由斑點(diǎn)描跡跟隨時(shí)，在成對(duì)的點(diǎn)ll之間畫線 10。線10的位置被累積為彩色運(yùn)動(dòng)帶20。參照這些線的這些帶的位置諸如 帶26相對(duì)于點(diǎn)25之間的線27，顯示了心臟的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于心臟是近似 螺旋纏繞的肌肉纖維束，當(dāng)其跳動(dòng)時(shí)，對(duì)其運(yùn)動(dòng)存在不同的扭轉(zhuǎn)，這在圖8 的例子中揭示。
圖9是本發(fā)明的圖像的一個(gè)例子，其中在心臟的同一橫斷圖像中沿心 內(nèi)膜定位參照點(diǎn)11并且沿著心外膜定位參照點(diǎn)19。畫出線30并且它們變 化的位置以沿著圖像中的心內(nèi)膜和心外膜邊界的彩色運(yùn)動(dòng)帶30來表示。另 外，穿過心肌畫出線32并在圖像中以帶42跟蹤。因此，同時(shí)沿著不同方 向跟蹤心臟解剖結(jié)構(gòu)的一些部分的運(yùn)動(dòng)。
圖IO是在同一圖像中沿著不同方向的運(yùn)動(dòng)描跡的另一例子。在該例子 中，在一組參照點(diǎn)61之間以近似平行的定向畫出線60，并且在參照點(diǎn)65 之間畫出另一組線64。由此在同一圖像中示出了心肌沿著近似垂直方向的 運(yùn)動(dòng)。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，參照點(diǎn)之間線移動(dòng)的定量數(shù)據(jù) 度量或表示可通過對(duì)連續(xù)線的位置進(jìn)行彩色編碼或間隔來推導(dǎo)?？梢燥@示 心壁位置和位置變化率(位置變化或速度的導(dǎo)數(shù))這兩者，以幫助診斷。 跨過腔的不同位置處的彩色運(yùn)動(dòng)帶的呈現(xiàn)使臨床醫(yī)生能夠進(jìn)行腔中不同位 置處運(yùn)動(dòng)的比較診斷。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的技術(shù)還可適用于三維圖像，其 中線可顯示為表面，彩色運(yùn)動(dòng)帶可顯示為彩色圖示的位置變化的3D區(qū)域。為了使臨床醫(yī)生能夠看到解剖結(jié)構(gòu)和參照點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，心動(dòng)周期過程中通過 表面的累積形成的體積可以半透明地顯示，以便臨床醫(yī)生可以觀察彩色體 積后面的解剖結(jié)構(gòu)。
應(yīng)當(dāng)理解，作為以顏色或者明暗表示顯示心壁運(yùn)動(dòng)的替代或者除此之 外，運(yùn)動(dòng)還可以以量化形式表示。運(yùn)動(dòng)可以距離或者速度單位來數(shù)字表示， 并且可以顯示運(yùn)動(dòng)的方向(向量)。
上述例子的變化也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，作為通過自動(dòng)或者半自 動(dòng)邊界探測識(shí)別參照點(diǎn)的開始位置的替代，這些點(diǎn)可以由臨床醫(yī)生使用定 點(diǎn)裝置諸如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或者跟蹤球手動(dòng)設(shè)置在開始圖像上。然后，所選的 描跡方法(斑點(diǎn)、特征、紋理或者其他)可以用于通過圖像序列跟蹤手動(dòng) 設(shè)置的參照點(diǎn)的位置。
權(quán)利要求
1. 一種根據(jù)心動(dòng)周期的一階段期間采集的圖像序列描繪心臟功能的方法，包括在所述心動(dòng)周期的一個(gè)或多個(gè)所選階段期間采集心臟圖像序列；在心臟圖像中識(shí)別參照點(diǎn)在心腔相對(duì)側(cè)上的位置；在所述心動(dòng)周期的一個(gè)或多個(gè)所選階段期間對(duì)所述參照點(diǎn)進(jìn)行跟蹤；和顯示在所述心動(dòng)周期的一個(gè)或多個(gè)所選階段期間所述參照點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括產(chǎn)生在所述心腔的相對(duì)側(cè)上的成 對(duì)參照點(diǎn)之間的線；和累積在所述心動(dòng)周期的一個(gè)或多個(gè)所選階段期間所述線的位置變化， 其中，顯示步驟還包括顯示在所述心動(dòng)周期的一個(gè)或多個(gè)所選階段末 端處所述線的位置累積變化。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，顯示步驟還包括以不同顏色顯示所 述線的位置累積變化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，采集步驟包括采集心臟的三維圖像 序列，其中，所述線包括表面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，跟蹤步驟還包括在所述心動(dòng)周期的 一個(gè)或多個(gè)所選階段期間通過斑點(diǎn)描跡對(duì)所述參照點(diǎn)進(jìn)行跟蹤。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，斑點(diǎn)描跡還包括從一幅圖像到另一 幅圖像對(duì)定位在所述參照點(diǎn)附近的心肌組織的斑點(diǎn)圖案進(jìn)行跟蹤。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，識(shí)別步驟包括識(shí)別所述參照點(diǎn)在所述心腔的所識(shí)別邊界上的位置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，識(shí)別步驟還包括通過自動(dòng)邊界探測 識(shí)別所述心腔的邊界。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，跟蹤步驟還包括在所述心動(dòng)周期的 一個(gè)或多個(gè)所選階段期間通過連續(xù)心臟圖像的自動(dòng)邊界探測對(duì)所述參照點(diǎn) 進(jìn)行跟蹤。
10、 一種用于診斷心臟運(yùn)動(dòng)同步性的超聲診斷成像系統(tǒng)，包括 超聲探頭；圖像處理器；用于在超聲圖像中識(shí)別在心腔相對(duì)側(cè)上的點(diǎn)的邊界探測器； 用于跟蹤在至少一部分心動(dòng)周期期間所述點(diǎn)的位置變化的斑點(diǎn)跟蹤器；用于顯示在至少一部分心動(dòng)周期之后所述點(diǎn)的位置累積變化的顯示處 理器。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述顯示處理器還 包括用于顯示在所述心腔相對(duì)側(cè)上的點(diǎn)之間的線的位置累積變化的顯示處 理器。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述顯示處理器還 包括用于以不同顏色顯示在所述心腔相對(duì)側(cè)上的點(diǎn)之間的線的位置累積變 化的顯示處理器。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，邊界探測器還用于 識(shí)別左心室相對(duì)側(cè)上的點(diǎn)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，邊界探測器還用于識(shí)別右心室相對(duì)側(cè)上的點(diǎn)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，邊界探測器還用于 識(shí)別心腔橫斷視圖的相對(duì)側(cè)上的點(diǎn)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，邊界探測器還用于 識(shí)別心腔的心內(nèi)膜邊界上的點(diǎn)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，邊界探測器還用于 識(shí)別心腔的心外膜邊界上的點(diǎn)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求10的超聲診斷成像系統(tǒng)，還包括用于將超聲圖像數(shù) 據(jù)掃描轉(zhuǎn)換成所需顯示格式的掃描轉(zhuǎn)換器，其中，所述斑點(diǎn)跟蹤器用于在掃描轉(zhuǎn)換之前跟蹤所述點(diǎn)在圖像數(shù)據(jù)中 的位置變化。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，跟蹤步驟還包括在所述心動(dòng)周期 的一個(gè)或多個(gè)所選階段期間通過特征描跡對(duì)所述參照點(diǎn)進(jìn)行跟蹤。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，跟蹤步驟還包括在所述心動(dòng)周期 的一個(gè)或多個(gè)所選階段期間通過紋理描跡對(duì)所述參照點(diǎn)進(jìn)行跟蹤。
21、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，顯示步驟包括定量顯示所述參照 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求10的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，邊界探測器包括手 動(dòng)用戶輸入裝置，通過該手動(dòng)用戶輸入裝置在超聲圖像中心腔的相對(duì)側(cè)上 手動(dòng)設(shè)置所述點(diǎn)。
全文摘要
公開了一種用于探測在心壁刺激同步性中的異常的超聲診斷成像方法和系統(tǒng)。在開始超聲圖像中識(shí)別心腔相對(duì)側(cè)上的點(diǎn)，然后通過至少一部分心動(dòng)周期對(duì)其進(jìn)行跟蹤。在成對(duì)的點(diǎn)之間延伸的線的變化位置被累積并以彩色運(yùn)動(dòng)顯示來顯示，其中每種顏色示出了心動(dòng)周期中特定點(diǎn)處的線的位置。在所示例子中，通過對(duì)相鄰心肌組織的斑點(diǎn)圖案的斑點(diǎn)描跡，對(duì)特定解剖結(jié)構(gòu)的跟蹤，或者對(duì)組織紋理的跟蹤來跟蹤經(jīng)過心動(dòng)周期的點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B8/08GK101304692SQ200680041621
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者D·普拉特, I·薩爾戈, S·澤特勒米爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司