[发明专利]心脏同步性和生成力的超声评估

说明书

本发明涉及医学诊断超声系统，具体而言，涉及执行心脏性能的同步性和生成力评估的超声系统。

存在很多种用于评估和量化心腔功能的超声方法。指示心肌梗塞和射血分数的心室壁运动是超声心动显像仪的基本诊断工具。这些诊断工具要求在心动周期上通过一系列图像界定和追踪心室，从而可以完成对所描绘出的心肌和心腔的测量。用于在超声图像中勾画心壁的技术包括例如对血液组织界面的自动边界追踪和用于量化收缩速度的对心壁运动的组织多普勒成像，以及其他。勾画和追踪心肌运动的能力对于诊断心脏电刺激的同步性很重要，并且对于评估可能由诸如局部缺血、睡眠或晕厥情况引起的心脏的运动不能(akynetic)区域也是重要的。通过心肌肌肉细胞内的钠和钾通道传递的电化学信号令心脏收缩。散布于整个心肌上的这些信号应当令心肌细胞在同一时刻收缩。当这种情况发生时，心脏从松弛的全容量收缩至收缩的最小容量，从而通过每次心搏泵送最大量的血液。这是健康心脏的特点。然而，当刺激这一收缩的信号使得心脏的不同区域在不同的时间收缩时，这种不正确的收缩将泵送小于最大量的血液(的血液)，从而使效率降低并使心脏随着时间的推移而过劳。希望能够对这种状况加以诊断，从而在如果有必要时执行必要的治疗测量，通常是植入具有引线的起搏器，以迫使发生同步收缩。将这种诊断及其治疗称为心脏重新同步治疗或CRT。

能够影响心脏的机电(electromechanical)转换的疾病状况为左束支阻滞。当心脏电脉冲的传输被延迟或者未能沿主左束支的快速传导纤维或者在左前束和左后束二者内传导时，将发生左束支传导阻滞。这可能引起左心室经由从右心室扩展到左心室的逐细胞的传导而缓慢去极化。这种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。因此，希望能够有效并且准确地识别和量化这种同步性丢失的指示和效应。

根据本发明的原理，在心脏周期的一些或全部收缩和/或舒张阶段内追踪和测量心肌的运动或位移。优选的度量是称为应变的距离测量。在心肌的不同区域进行测量，并针对不同区域的位移度量产生曲线族。在发明人称为“加入”(“recruitment”)的心脏评估中，以图解方式、数值方式或以这两种方式量化心脏周期期间不同区域对心脏收缩的累进贡献。已经发现评估出的加入程度与左束支阻滞和肥大的心肌病相关。

在附图中：

图1以方框图的形式图示说明了根据本发明的原理构建的超声系统。

图2更为详细地图示说明了图1的超声系统的QLab处理器部分。

图3a-3c图示说明了用于测量心肌的超声图像中的位移或应变的三种技术。

图4是左心室的分割的心肌壁的示意图。

图5a和5b图示说明了根据本发明的原理的加入曲线的产生。

图6图示说明了用于加入分析的参数的数值数据输入显示。

图7图示说明了加入的参数图像。

图8a-8d图示说明了示出动态实现根据本发明原理的加入标准的参数图像的序列。

首先参考图1，图1以方框图的形式示出了根据本发明的原理构建的超声诊断成像系统。超声探头112包括发射和接收超声脉冲的超声换能器的阵列114。该阵列可以是一维线性的或用于二维成像的弯曲阵列，或者可以是用于在三维中引导电子束的换能器元件的二维矩阵。优选使用二维阵列探头采集以下所描述的三维数据集和图像。还可以利用机械扫掠一维阵列探头来采集它们。阵列114中的超声换能器发射超声能量并接收响应于这种发射返回的回波。发射频率控制电路20通过被耦合到阵列114中的超声换能器的发射/接收(“T/R”)开关22控制以预期的频率或频率带发射超声能量。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，或者可以与诸如心脏周期的身体功能同步，由ECG装置26为其提供心脏周期波形。当由ECG装置26提供的波形确定心搏处在其周期的预期阶段时，令探头采集超声图像。发射频率控制电路20生成的超声能量的频率和带宽受到中央控制器28生成的控制信号f_tr的控制。

通过阵列114中的换能器接收来自被发射的超声能量的回波，阵列114中的换能器生成回波信号，当系统使用数字射束形成器时，通过T/R开关22耦合回波信号并由模拟到数字(“A/D”)转换器30进行数字化。还可以使用模拟射束形成器。A/D转换器30以中央控制器28生成的信号fs控制的采样频率对接收到的回波信号采样。采样理论指出的预期采样率至少是接收带宽最高频率的两倍，并且可能处于至少为30-40MHz的等级。高于最低要求的采样率也是可取的。