[发明专利]心腔壁增厚的量化和显示

说明书

本申请要求分别于2006年5月25日和2006年8月22日提交的美国 临时专利申请No.60/803148和No.60/823114的权益。

技术领域

本发明涉及医疗诊断超声系统，具体而言，涉及执行超声心动图定量 测量的超声系统。

背景技术

存在很多种用于对心腔功能进行定量的方法。指示心肌梗塞和射血分 数的心室壁运动是超声心动图仪(echocardiographer)的基本诊断工具。这 些诊断工具要求，在心动周期上在一系列图像上界定并跟踪心室，从而完 成对所描绘出的心肌和心室的测量。用于在超声图像中描绘出心壁的技术 包括(例如)对血液组织界面的自动边界跟踪和用于对收缩速度进行定量 的心壁运动的组织多普勒成像，及其他。用于描绘和跟踪心肌运动的能力 对于诊断心脏电刺激的同步性也很重要，其中，所述心脏电刺激又被称为 机电换能。由通过心肌中肌肉细胞内的钠和钾通道传递的电化学信号命令 心脏收缩。散布于整个心肌上的这些信号应当命令心肌细胞在同一时刻收 缩。在其发生时，心脏从松弛的全容积状态收缩至收缩后的最小容积，从 而通过每次心搏泵送最大容积的血液。这是健康心脏的特点。但是，在刺 激这一收缩的信号使得心脏的不同区域在不同时刻收缩时，那么这种不规 律的收缩所泵送的血液的容积将小于所述最大血液容积，从而使效率降低， 并使心脏随着时间的推移而疲劳。希望能够对这种状况加以诊断，从而在 有必要的时候实施必要的治疗措施，所述措施通常是植入设置为迫使进行 同步收缩的具有导线的起搏器。将这种诊断及其治疗称为心脏再同步治疗 或CRT。

能够影响心脏的机电换能的疾病状况为左束支传导阻滞。在心脏电脉 冲的传输受到延迟或者未能沿主要的左束支的快速传导纤维或者左前分支 和左后分支二者内的快速传导纤维得以传导时，将发生左束支传导阻滞。 其可能通过从右心室扩展到左心室的细胞到细胞的传导而导致左心室缓慢 去极化。这一状况导致了心室收缩的同步性的丧失以及由此产生的来自心 室的射血量的不足。相应地，希望能够有效并且准确地标识这种诸如心壁 增厚的状况的指征和效应，并对其进行定量。到目前为止，一直是通过专 家的主观测量来评估心壁增厚的。

标识心壁增厚需要描绘出心内膜和心外膜。目前，没有什么可靠的方 法能够通过常用的提取图像梯度的办法提取出心外膜边界。此外，尽管理 论上能够通过组织多普勒方法评估心壁增厚，但是多普勒效应受到声束的 取向限制，因而所检测的速度与运动方向和询问超声束的方向之间的关系 成比例地变化。例如，如果心肌与声传输线(波束方向)成直角运动，那 么将检测不到任何运动。而且，多普勒方法只能间接测量增厚。所述方法 通过测量速度确定位移，进而确定增厚，其中，要对所述速度进行积分， 而这将引入噪声和潜在的误差。因而，希望能够直接标识出心肌壁增厚， 并对其进行定量。

发明内容

根据本发明的原理，对于处于心动周期内的某一点处的帧而言，采用 心内膜和心外膜上的点界定处于心脏超声图像内的感兴趣区域(ROI)。之 后，在该心动周期内对这些点进行散斑/纹理跟踪。针对每一帧计算对应的 心内膜和心外膜跟踪点之间的距离，从而得到长度和Lagrangian应变或者 相对于初始值的其他长度分数变化的直接量度。两种量度均为对心壁增厚 的直接测量，可以以作为时间的函数的图形对其予以显示。本发明的技术 不限于梯度检测法(血液组织界面)，其不受组织运动相对于表征多普勒测 量的超声束的角偏差的影响，其能够提供对位移的直接测量，并由此获得 对增厚的直接测量。

附图说明

在附图中：

图1通过方框图的形式示出了根据本发明的原理构建的具有自动边界 检测处理器的超声系统；

图2更为详细地示出了图1的超声系统的部分；

图3a-3c示出了用于检测超声图像中左心室的心内膜边界的技术；

图4示出了图3a-3c的技术的扩展，其用于检测超声图像中的左心室的 心外膜边界；

图5借助图形学示出了用于根据本发明的原理测量心壁增厚的超声图 像；

图6示出了根据本发明的另一实施例在心动周期上得到的心壁厚度测 量值的图线。

具体实施方式