[发明专利]借助心肌机能的量化的超声诊断

说明书

技术领域

本发明涉及医学诊断超声系统，具体的，涉及执行心肌机能的定量诊断的超声系统。

背景技术

对于心脏诊断很重要的参数之一是心壁运动。在健康的心脏中，左心室(LV)的整个心肌壁强有力的运动，并且与将血液泵入身体血管系统的每一个收缩期的收缩相一致。一些生理因素能够影响该心肌运动。一个因素是对心肌层的血液供应。当患者遭受心脏病发作时，冠状动脉树中的血液流动受阻。没有血液营养供应的心肌层区域会坏死，并受损或梗塞。心壁的梗塞区域不再能够与周围心脏肌肉一起收缩，因为这部分肌肉变得无活性了。通过仔细观察心脏壁运动，能检测到梗塞的心肌层。已经开发了一种评分系统，通过该系统，对于心内膜的分段(segment)或区域，针对其运动而为其定量地打分。这种定量测量值能够帮助心脏病专家确定梗塞的影响和范围。

影响心肌运动的另一个因素是刺激心脏运动的电信号的同步性。刺激心肌收缩的自主性神经系统的电信号应该以一致的顺序传递到心肌层的全部区域，以便整个心肌层同时收缩。通过观察心脏壁不同区域的运动的相对时序，能够评定这个同步性。在一次完整的心动周期期间，能够对LV壁的不同区域做出定量的速度测量。通过比较不同速度的运动的发生时刻，能够检测到心脏同步性的异常情况。这种诊断能够导致借助于心脏再同步疗法的治疗。

影响心脏壁运动的再另一个因素是壁厚度。医生常常想要观察并测量在各个位置上的心脏壁厚度，并确定是否能将观察到的厚度差别与心肌层的运动特性相关联。通常，仅对心脏壁的可疑区域做出这种观察。然而，所希望的是获得心脏壁厚度的完整记录，其能够与心脏壁运动的同等完整记录相关联。还希望以图形化的直观方式呈现这个记录，并且想要的话，还具有壁增厚情况的定量测量。

发明内容

根据本发明的原理，说明了用于产生心肌层的三维模型的一种诊断超声系统和方法。在以下所示的实例中，将三维心肌模型进行分段，每一个分段区域都描绘了在该区域的心脏壁厚度。可以用颜色定性地显示厚度或者定量地显示厚度。如果想要的话，还可以描绘壁的分段的运动。还可以用二维表现方式来显示所描绘的信息，例如极区图或靶心图(bulls-eyechart)。在以下说明的实例中，通过对心脏的3D数据集的自动边界检测，来自动产生心肌层的三维表示。

附图说明

在附图中：

图1以框图形式示出了根据本发明的原理而构建的超声诊断成像系统。

图2示出了根据左心室的3D数据集产生的三维图像和两个平面图像。

图3a、3b和3c示出了用自动边界检测来界定左心室的心内膜边界。

图4示出了在心脏舒张期末端时的左心室的3D数据集的图像上的心内膜边界的跟踪和左心室室体积模型的产生。

图5示出了在心脏收缩期最高点时的左心室的3D数据集的图像上的心内膜边界的描绘图和左心室的室体积模型的产生。

图6示出了在一个心动周期期间，根据室体积的变化所计算的分段的射血分量的显示。

图7示出了心肌层的心外膜壁和心内膜壁的跟踪。

图8示出了根据本发明的原理而产生的心肌层的三维表示。

图9是根据本发明的原理而产生的心肌层的分段的三维表示的分解图。

图10示出了心肌层的三维表示的一个分段及其心脏室体积的相应分段。

图11示出了心肌层的三维表示的弧形分段及其心脏室体积的相应分段。

图12是心肌层的三维表示的两个完整圆周的分段的分解图及其心脏室体积的相应分段。

具体实施方式

首先参考图1，以框图形式显示了根据本发明的原理而构建的超声诊断成像系统。超声探头12包括多个超声换能器组成的阵列14，所述超声换能器发射并接收超声脉冲。该阵列可以是用于二维成像的一维直线或曲线阵列，或者可以是用于三维中的电子束控制的换能器元件的二维矩阵。优选的，使用二维阵列探头来采集以下所述的三维数据集和图像。阵列14中的超声换能器发射超声能量，并接收响应于这个发射而返回的回声。发射频率控制电路20通过耦合到阵列14中的超声换能器上的发射/接收(“T/R”)开关22，将超声能量的发射控制在预期的频率或频段上。激活换能器阵列以发射信号的时间可以与内部系统时钟(未示出)同步，或者可以与某种身体机能同步，例如心动周期，由ECG设备26为其提供心动周期波形。当心跳处于由ECG设备26提供的波形所确定的心动周期的预期阶段时，就命令探头采集超声图像。由发射频率控制电路20所产生的超声能量的频率和带宽受到由中央控制器28产生的控制信号f_tr的控制。