DE112006002162T5

DE112006002162T5 - Verfahren und System zur Kartierung von pysiologischen Informationen auf anatomische Strukturen, welche auf Ultraschall beruhen

Info

Publication number: DE112006002162T5
Application number: DE112006002162T
Authority: DE
Inventors: Brenda Harrison Donaldson; Israel Highland Park Raz; Sachin Fox Point Vadodaria
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-07-03
Also published as: US20070055150A1; US7740584B2; US20070049827A1; WO2007021511A1

Abstract

Physiologisches System, umfassend:
einen Ultraschall-Strahlenformer, der so konfiguriert ist, dass er Signale von einer Ultraschallsonde empfängt, die in der Nähe einer Region von Interesse lokalisiert ist, und dass er auf der Grundlage dieser Signale Ultraschalldaten erzeugt, welche eine Abtastebene darstellen, in der die Region von Interesse enthalten ist;
ein Ultraschall(US)-Prozessormodul zur Generierung eines Ultraschallbildes auf der Grundlage der Ultraschalldaten, die eine anatomische Struktur eines Abschnitts der Region von Interesse darstellen, die in der Abtastebene enthalten ist;
ein Physiologiesignal-Prozessormodul, das so konfiguriert ist, dass es physiologische Signale von einem physiologischen Katheter empfängt, der in der Nähe einer Region von Interesse lokalisiert ist, und dass er auf der Grundlage dieser Signale physiologische Daten erzeugt, die eine physiologische Aktivität des Abschnitts der Region von Interesse darstellen, die in der Abtastebene enthalten ist; und
ein Anzeigeprozessormodul, das ein Anzeigebild erzeugt, wobei es das Ultraschallbild und die physiologischen Daten kombiniert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich im Allgemeinen auf Verfahren und Systeme zur Kombination von physiologischen Informationen mit auf Ultraschall basierenden anatomischen Strukturen. Genauer gesagt beziehen sich die Ausführungsformen auf Verfahren und Systeme, die eine 2D- oder 3D-Darstellung einer anatomischen Struktur auf der Grundlage von Ultraschalldaten konstruieren und diese mit graphischen Informationen überlagern, welche physiologische Charakteristiken der anatomischen Struktur darstellen.
Es sind verschiedene Typen von physiologischen Arbeitsplätzen vorgeschlagen worden, wie beispielsweise Elektrophysiologie(EP)-Arbeitsplätze, hemodynamische (HD) Arbeitsplätze etc. Im Allgemeinen werden EP-, HD- und Ablationsprozeduren unter anderem unter Verwendung von EP-Kathetern, HD-Kathetern und Kartierungssensoren durchgeführt. Der Prozedurraum umfasst auch ein Fluoroskopiesystem, ein diagnostisches Ultraschallsystem, eine Patientenüberwachungsvorrichtung sowie ein Ablationssystem. Bei dem Ultraschallsystem können verschiedene Sonden verwendet werden, wie beispielsweise Ultraschallkatheter, transösophageale Sonden, Oberflächensonden usw. Daher kann das Ultraschallsystem vor, während und nach der Ablationsprozedur verwendet werden, um die Position der EP-Katheter und/oder Ablationskatheter zu überwachen. Das Kartographiersystem wird zusammen mit physiologischen Kathetern (EP oder HD) verwendet, um die gewünschten physiologischen Parameter zu erkennen und aufzuzeichnen. Das Kartographiersystem umfasst eine Ausrüstung zur Überwachung und Nachverfolgung der Position eines Kartographierkatheters, anhand dessen eine Karte der Region von Interesse erzeugt wird.
Bei konventionellen elektrophysiologischen Kartographiersystemen werden Kartographierkatheter verwendet, die in einer Herzkammer positioniert werden, was passive und aktive Elektrodenstandorte umfassen kann. Die aktiven Elektrodenstandorte erzeugen ein elektrisches Feld innerhalb der Kammer. Durch das Blutvolumen und die Bewegung der Herzwände wird das elektrische Feld moduliert, welches von passiven Elektrodenstandorten auf dem Katheter erkannt wird. Vom Katheter werden elektrophysiologische Messungen und geometrische Messungen gewonnen und verwendet, um eine Karte zu konstruieren und die innere Herzaktivität anzuzeigen. Bei einer anderen Art von konventionellem Kartographiersystem wird eine externe Bildgebungsmodalität wie ein Ultraschall-, SPECT-; PET-; MRI- oder CT-System verwendet, das außerhalb des Körpers des Patienten positioniert wird, um ein 3D-Bild des Herzens zu erfassen. Das diagnostische Bild wird gemacht, bevor das Herz kartographiert wird. Das Kartographiersystem verwendet von Kathetern gewonnene Daten, um eine geometrische Karte zu generieren, auf der das diagnostische Bild dann registriert wird.
Bis zu diesem Zeitpunkt wurden physiologische Arbeitsplätze unabhängig und getrennt von der Kartographier-, Ablations- und Ultraschallausrüstung betrieben, welche während der physiologischen Studie verwendet wird. Auch haben die konventionellen Kartographier-, Ablations- und Ultraschallausrüstungen unabhängig und getrennt voneinander funktioniert. Die Kartographier-, Ablations-, Physioologie- und Ultraschallsysteme umfassen separate Computer, Monitore und Benutzerschnittstellen, die alle jeweils auf separaten Chassis montiert sind.
Konventionelle Kartographier-, Ablations-, Physiologie- und Ultraschallsysteme weisen verschiedene Nachteile auf, welche von verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angegangen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß mindestens einer Ausführungsform wird ein physiologisches System geliefert, das einen Ultraschallstrahlenformer umfasst, der so konfiguriert ist, dass er Signale von einer Ultraschallsonde empfängt, die sich in der Nähe der Region von Interesse befindet. Auf der Grundlage der Empfangssignale erzeugt der Strahlenformer Ultraschalldaten, die eine Abtastebene darstellen, welche eine Region von Interesse enthält. Das System umfasst auch ein Ultraschallprozessormodul zur Generierung eines Ultraschallbildes, das auf den Ultraschalldaten beruht, welche eine anatomische Struktur eines Abschnittes der Region von Interesse darstellen, die in der Abtastebene enthalten ist. Es wird auch ein Physiologiesignal-Prozessormodul geliefert und so konfiguriert, dass es physiologische Signale von einem Katheter empfängt, der sich in der Nähe der Region von Interesse befindet. Das Physiologiesignal-Prozessormodul erzeugt physiologische Daten, welche die physiologische Aktivität eines Abschnitts der Region von Interesse darstellen, die in der Abtastebene enthalten sind. Ein Anzeigeprozessormodul erzeugt ein Anzeigebild, in dem das Ultraschallbild und die physiologischen Daten kombiniert werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Kartographierung von physiologischen Informationen auf eine auf Ultraschall beruhende anatomische Struktur geliefert. Das Verfahren umfasst den Empfang von Signalen von einer Ultraschallsonde, die sich in der Nähe der Region von Interesse befindet, sowie die Erzeugung von Ultraschalldaten, die eine Abtastebene darstellen, welche die Region von Interesse enthält, was auf der Grundlage der Empfangssignale geschieht. Das Verfahren umfasst ferner die Generierung eines Ultraschallbildes auf der Grundlage der Ultraschalldaten. Das Ultraschallbild stellt eine anatomische Struktur eines Abschnittes einer Region von Interesse dar, die in einer Abtastebene enthalten ist. Das Verfahren umfasst ferner den Empfang von physiologischen Signalen von einem physiologischen Katheter, der sich in der Nähe der Region von Interesse befindet, sowie die Erzeugung von physiologischen Daten, die eine physiologische Aktivität des Abschnitts der Region von Interesse darstellen, welche in der Abtastebene enthalten ist, und zwar auf der Grundlage der physiologischen Signale. Das Verfahren umfasst ferner die Erzeugung eines Anzeigebildes durch die Kombination des Ultraschallbildes und der physiologischen Daten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 illustriert ein Blockdiagramm eines physiologischen Systems, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
2 illustriert ein Blockdiagramm der Funktionsmodule innerhalb des Ultraschallprozessormoduls, die verwendet werden, um Ultraschall-Mittelverarbeitungs-Operationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen.
3 illustriert ein Blockdiagramm der Funktionsmodule innerhalb des Anzeigeprozessormoduls, die verwendet werden, um Anzeigeverarbeitungsoperationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen.
4 illustriert ein Flussdiagramm des Prozesses der Erfassung, Registrierung und Anzeige von Ultraschallbildern in Kombination mit physiologischen Daten.
5 illustriert eine beispielhafte Anwendung, durch die Ultraschalldaten und physiologische Daten im Zusammenhang mit einer elektrophysiologischen Prozedur innerhalb der linken Vorkammer erfasst werden können.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 1 wird ein physiologisches System 10 illustriert, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird. Ein Systemregler 8 steuert das übergreifende Zusammenwirken und den Betrieb der verschiedenen Module, Zubehörteile usw. Das physiologische System 10 umfasst ein Strahlenformermodul 12, das so konfiguriert ist, dass es mit einer oder mehreren Ultraschallsonden 14–16 verbunden werden kann. Beispiele für Ultraschallsonden können intravaskuläre Ultraschall(IVUS)-Katheter 14, echokardiographische (ICE) Katheter, transösophageale Sonden 15, interventionelle Sonden, Ultraschall-Oberflächensonden 16 usw. sein. Das Strahlenformermodul 12 steuert die Empfangs- und Übertragungsoperationen zu und aus den Sonden 14–16. Es ist ein Physiologiesignal-Verarbeitungsmodul 20 vorhanden, das mit einem oder mehreren Kathetern 22–24 verbunden ist. Beispiele für Katheter sind Korbkatheter 22, multipolare elektrophy siologische Katheter 23 (z. B. mit 4 Polen, 8 Polen, 10 Polen, 20 Polen usw.), hemodynamische Katheter 24 usw.
Das Strahlenformermodul 12 verarbeitet Radiofrequenz(RF)-Echosignale von einer oder mehreren Sonden 14–16 und erzeugt anhand von diesen Signale I,Q-Datenpaare, die mit jeder Datenprobe innerhalb einer durch die Region von Interesse verlaufenden Abtastebene im Zusammenhang stehen. Das Strahlenformermodul 12 kann die I,Q-Datenpaare direkt an das Ultraschallprozessormodul 30 liefern. Alternativ oder zusätzlich kann das Strahlenformermodul 12 eine Sammlung von I,Q-Datenpaaren, welche die Probepunkte innerhalb einer einzelnen Abtastebene definieren, als rohe Ultraschalldaten im Ultraschall-Datenspeicher 38 speichern. Der Ultraschall-Datenspeicher 38 speichert die I,Q-Datenpaare für die einzelnen Abtastebenen als zweidimensionale Datensätze, oder alternativ für Sammlungen von Abtastebenen als dreidimensionale Datensätze.
Das Ultraschall-Prozessormodul 30 verarbeitet die rohen I,Q-Datenpaare, wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird, so dass (2D oder 3D) Ultraschallbilder entstehen. Beispielsweise kann das Ultraschall-Prozessormodul 30 Bilder im B-Modus, Farbfluss-Bilder, Power-Doppler-Bilder, Spektral-Doppler-Bilder, Bilder im M-Modus, ARFI-Bilder, Belastungs-Bilder, Belastungsraten-Bilder usw. erzeugen. Die Ultraschallbilder enthalten Ultraschall-Bilddaten, die Voxels darstellen, welche mit Datensätzen von einer Region von Interesse im Zusammenhang stehen, wobei die Ultraschall-Bilddaten als kartesische oder polare Koordinaten definiert werden können. Die Ultraschall-Bilder können einzeln als zweidimensionale Datensätze gespeichert werden. Alternativ können Sammlungen von Ultraschall-Bildern als dreidimensionale Datensätze gespei chert werden. Das Strahlenformermodul 12 und Ultraschall-Prozessormodul verarbeiten während einer physiologischen Prozedur die von der Ultraschallsonde stammenden Signale in Echtzeit, so dass das Display 48 das Ultraschall-Bild während der physiologischen Prozedur in Echtzeit anzeigen und kontinuierlich aktualisieren kann. Um nur ein Beispiel zu nennen, kann das Ultraschall-Prozessormodul neue Ultraschall-Bilder bei einer Frame-Rate von mindestens fünf Frames pro Sekunde generieren, so dass das Anzeigeprozessormodul die Ultraschall-Bildinformation innerhalb des angezeigten Bildes bei einer Frame-Rate von mindestens acht Frames pro Sekunde aktualisieren kann. Alternativ kann die Frame-Rate, bei der neue Ultraschallbilder generiert und angezeigt werden, auf 8, 16, 32 oder 64 Frames pro Sekunde oder mehr erhöht werden.
Der Physiologie-Signalprozessor 20 wirkt passiv und/oder aktiv auf einen oder mehrere der Katheter 22–24 ein, um physiologische Signale zu messen. Das Physiologisignal-Prozessormodul 20 empfängt physiologische Signale von einem oder mehreren Kathetern 22–24 und erzeugt physiologische Daten, welche die physiologische Aktivität eines Abschnitts der Regionen von Interesse darstellen, die in der Nähe der Sensoren liegt, die sich auf den entsprechenden Kathetern 22–24 befinden. Die physiologischen Daten werden im Physiologiedatenspeicher 40 gespeichert.
Auf der Körperoberfläche der Testperson sind EKG-Leitungen 26 vorhanden, wobei sie EKG-Signale erzeugen, die von dem Physiologisignal-Prozessormodul 20 und/oder einem Herzzyklus-Erkennungsmodul 28 empfangen werden. Das Herzzyklus-Erkennungsmodul 28 überwacht die Herzaktivität, die von den EKG-Signalen dokumentiert wird, und generiert anhand dieser Signale Zeitgebungsinformationen, welche die Zykluspunkte im Herzzyklus der Testperson darstellen. Die Zeitgebungsinformationen werden an das Physiologisignal-Prozessormodul 20 und an das Ultraschallprozessormodul 30 geliefert.
Ein Positionsnachverfolgungsmodul 32 ist mit einer Reihe von Detektoren 34 verbunden, welche als Sender und/oder Empfänger fungieren können. Das Positionsnachverfolgungsmodul 32 kann optional auch Positionsinformationen von einer oder mehreren der Ultraschallsonden 14–16 und/oder einem oder mehreren der physiologischen Katheter 22–24 empfangen. In dem Beispiel von 1 sind die Ultraschallsonden 14–16 jeweils mit einem ersten und einem zweiten Referenzpunktelement (auf jeder Sonde und jedem Katheter als RP1 und RP2 bezeichnet) ausgestattet. Die Referenzpunktelemente können Sender und/oder Empfänger darstellen, die so konfiguriert sind, dass sie akustische Energie, Radiofrequenzenergie, elektromagnetische Energie usw. senden oder empfangen. Alternativ kann nur ein einziges Referenzpunktelement oder ein einziger Sensor auf einer oder mehreren der Sonden und Katheter vorhanden sein. Beispiele für konventionelle Sensorkonfigurationen und Detektorsysteme werden beschrieben in USP 5,713,946 von Ben-Haim; USP 6,216,027 von Willis et al.; USP 5,662,108 von Budd et al.; USP 5,409,000 von Imran; USP 6,650,927 von Keinar; USP 6,019,725 von Vesley; 5445,150 von Dumoulin, die alle in ihrer Gesamtheit ausdrücklich als Referenz beigefügt sind.
Das Positionsnachverfolgungsmodul 32 generiert Nachverfolgungsinformationen, welche die Position jeder Ultraschallsonde und jedes physiologischen Katheters in Bezug auf ein gemeinsames Referenzkoordinatensystem definieren. Um ein Beispiel zu nennen, kann die Positionsinformation für jedes Referenzpunktelement innerhalb eines allgemeinen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems XYZ-Koordinaten umfas sen. Alternativ kann die Positionsinformation mittels polarer Koordinaten innerhalb eines gängigen dreidimensionalen polaren Koordinatensystems definiert werden. Die Nachverfolgungsinformation ermöglicht eine spezifische Identifizierung eines jeden Referenzpunktelementes, was beispielsweise durch eine einzigartige Übertragungssignatur usw. erfolgen kann. Das Positionsnachverfolgungsmodul 32 kann eine Relationstabelle umfassen, die eine Identifikation für jedes Referenzpunktelement enthält, das speziellen Beschreibungsinformationen zur Sonde/zum Katheter (z. B. Seriennummer, Typ, Dimensionen, Form usw.) zugeordnet ist. Die Nachverfolgungsinformationen können auch Ausrichtungsinformationen (z. B. Neigung, Rollen und Kursabweichung) enthalten, durch welche die Ausrichtung einer Referenzachse 17 einer Sonde oder eines Katheters in Relation zum Referenzkoordinatensystem beschrieben werden kann.
Das Positionsnachverfolgungsmodul 32 führt wiederholt die Überwachung und Nachverfolgung des Referenzpunktelements durch, so dass ein kontinuierlicher Strom von Koordinationspositions-Datensätzen generiert wird, wobei eine einzelne Kombination der XYZ-Werte einen einzelnen Koordinationspositions-Datensatz darstellt. Optional kann das Positionsnachverfolgungsmodul 32 jeden Koordinatenpositions-Datensatz mit einem Zeitstempel versehen, der die Zeit angibt, zu welcher der Koordinatenpositions-Datensatz erfasst wurde. Der Zeitstempel kann von einer Systemuhr 36 definiert werden, die auch Referenzzeitgebungs-Informationen an das Physiologiesingnal-Prozessormodul 20 und das Ultraschallprozessormodul 30 liefert. Alternativ kann der Zeitstempel in Relation zum Herzzyklus des Patienten (z. B. X Sekunden nach/vor der Spitze der R-Welle) definiert werden. Wenn die Zeitgebungsinformation auf der Grundlage des Herzzyklus definiert wird, wird die Herzzyklus-Zeitgebungsinformation vom Herzzyklus-Erkennungs modul 28 jeweils an das Physiologiesinganal-Prozessormodul 20, das Ultraschallprozessormodul 30 und das Positionsnachverfolgungsmodul 32 geliefert.
Das Positionsnachverfolgungsmodul 32 kann Positionsinformationen, Ausrichtungsinformationen und Zeitgebungsinformationen (zusammen als „Nachverfolgungsinformationen" bezeichnet) an die Physiologie- und Ultraschall-prozessormodule 20 und 30 liefern. Wenn die Nachverfolgungsinformationen an das Ultraschallprozessormodul 30 geliefert wird, speichert das Ultraschallprozessormodul 30 die Nachverfolgungsinformationen zusammen mit dem Ultraschallbild im Ultraschalldatenspeicher 38. Durch die Nachverfolgungsinformationen wird die Zeit, zu der die Erfassung eines Ultraschallbildes erfolgt ist, sowie die Position und/oder Ausrichtung der Ultraschallsonde 14–16 zum Erfassungszeitpunkt eindeutig identifiziert. Wenn die Nachverfolgungsinformationen an das Physiologiesinganal-Prozessormodul 20 geliefert werden, zeichnet das Physiologiesinganal-Prozessormodul 20 die Nachverfolgungsinformationen zusammen mit den physiologischen Daten im Physiologiedatenspeicher 40 auf. Durch die Nachverfolgungsinformationen wird die Zeit, zu der die Erfassung eines Ultraschallbildes erfolgt ist, sowie die Position und/oder Ausrichtung der/des physiologischen Katheter(s) 22–24 zum Erfassungszeitpunkt eindeutig identifiziert.
Ein Registrierungsmodul 42 greift auf die Ultraschall- und Physiologiedatenspeicher 38 und 40 zu, um ein oder mehrere Ultraschallbilder sowie die dazugehörigen physiologischen Datensätze zu erhalten, die zum selben Zeitpunkt (bzw. zu denselben Zeitpunkten) erfasst wurden. Die Ultraschallbilder und dazugehörigen physiologischen Datensätze werden auf der Grundlage der aufgezeichneten Zeitstempel innerhalb der Da tenspeicher 38 und 40 identifiziert. Das Registrierungsmodul 42 wandelt das Ultraschallbild oder die physiologischen Daten, oder aber beide, in ein gemeinsames Koordinatensystem um und speichert die Ergebnisse in einem gemeinsamen Datenspeicher 44. Um nur ein Beispiel zu nennen, kann das Registrierungsmodul 42 den physiologischen Datensatz in ein Koordinatensystem übertragen, das von den Ultraschallbildern definiert wird, wie sie im Ultraschalldatenspeicher 38 gespeichert werden. Alternativ kann das Registrierungsmodul 42 die Ultraschallbilder in ein Koordinatensystem übertragen, welches von den physiologischen Datensätzen definiert wird, wie sie im Physiologiedatenspeicher 40 gespeichert sind. Als weitere Alternative kann das Registrierungsmodul 42 sowohl die Ultraschallbilder als auch die physiologischen Datensätze in einem neuen Koordinatensystem abbilden.
Das Anzeigeprozessormodul 46 greift auf den gemeinsamen Datenspeicher 44 zu, um ausgewählte Kombination von Ultraschallbildern und physiologischen Datensätzen zur Darstellung auf einem Display zu gewinnen. Das Anzeigeprozessormodul kann ein Anzeigebild erzeugen, wobei es Ultraschallbild und physiologischen Datensatz so kombiniert, dass die physiologischen Daten auf eine anatomische Struktur kartografiert werden, wie sie im Ultraschallbild enthalten und von diesem definiert wird. Optional kann das Anzeigeprozessormodul 46 auf eine Referenztabelle 50 zugreifen, die als Teil des gemeinsamen Datenspeichers 44 oder getrennt von diesem gespeichert wird, um Anzeigecharakteristiken wie Transparenz, Opazität, Farbe, Helligkeit usw. für einzelne Displaypixels zu bestimmen, welche das resultierende Anzeigebild definieren.
Die Referenztabelle 50 kann verwendet werden, um Datenproben oder Voxels innerhalb des Ultraschallbildes entweder durch Grauskala- oder durch Farbinformationen zu definieren, und um die physiologischen Daten durch die jeweils andere aus Grauskala- oder Farbinformation zu definieren. Optional kann eine Kombination oder Bandbreite von Farben bestimmt werden, um Ultraschallinformationen zu kennzeichnen, während eine separate Kombination oder Bandbreite von Farben bestimmt werden kann, um physiologischen Daten zu kennzeichnen. Als weitere Option kann die Helligkeit, Intensität oder Opazität jedes Pixels im Anzeigebild gemäß einem oder beider aus dem Wert der Ultraschallinformation und dem Wert der physiologischen Daten variiert werden. Beispielsweise kann ein Ultraschallbild durch B-Modus-Datenwerte für jeden Datenpunkt oder Voxel definiert werden, während die physiologischen Daten, die mit dem Datenpunkt oder Voxel im Zusammenhang stehen, von einer oder mehreren Farben innerhalb eines Farbbereichs (der z. B. von blau bis rot, oder von hellblau bis dunkelblau, oder von hellrot bis dunkelrot reicht) definiert werden können. Alternativ kann das Ultraschallbild durch Nicht-B-Modus-Datenwerte, wie den anatomischen M-Modus, die Belastung oder die Belastungsraten-Charakteristiken der anatomischen Struktur, definiert werden, wobei Belastung oder Belastungsraten als diskrete Farben innerhalb eines Farbbereichs (der z. B. von blau bis rot, oder von hellblau bis dunkelblau, oder von hellrot bis dunkelrot reicht) dargestellt werden. Wenn die anatomische Struktur im Anzeigebild durch diskrete Farben dargestellt wird, können die physiologischen Daten durch Variationen der Helligkeit an jedem Displaypixel dargestellt werden.
Es ist eine Benutzerschnittstelle 50 vorhanden, um den gesamten Betrieb des physiologischen Systems 10 zu steuern. Die Benutzerschnittstelle 52 kann unter anderem eine Tastatur, Maus oder eine Steuerkugel umfassen. Durch die Benutzer schnittstelle 52 kann es einem Bediener ermöglicht werden, einen Abschnitt des Ultraschallbildes zu bestimmen, für den die physiologischen Daten von Interesse sind. Das Anzeigeprozessormodul 46 und/oder Physiologiesignal-Prozessormodul 20 können dann einen separaten Physiologiegraph generieren, der unabhängig und getrennt vom Ultraschallbild angezeigt werden soll. Beispielsweise kann das Display 48 ein Ultraschallbild als einen B-Modus-Sektorscan darstellen, wobei einer oder mehrere Punkte von Interesse auf dem B-Modus-Sektorscan bestimmt werden. Ein separater Graph kann auf dem Display 48 zusammen mit dem Ultraschall-B-Modus-Bild angezeigt werden.
2 illustriert ein beispielhaftes Blockdiagramm des Ultraschallprozessormoduls 33 aus 1, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wurde. Der Betrieb der Module, die in 2 illustriert werden, kann durch einen lokalen Ultraschallregler 87 oder durch den Systemregler 8 gesteuert werden. Die Module 49–59 führen Mittelprozessor-Operationen durch.
Das Ultraschallprozessormodul 30 erfasst Ultraschalldaten 21 vom Ultraschalldatenspeicher 38 oder dem Strahlenformermodul 12 (1). Die empfangenen Ultraschalldaten 21 bilden I,Q-Datenpaare, welche die realen und imaginären Komponenten darstellen, welche mit jeder Datenprobe im Zusammenhang stehen. Die I,Q-Datenpaare werden an ein ARFI-Modul 49, ein Farbfluss-Modul 51, ein Power-Doppler-Modul 53, ein 5-Modus-Modul 55, ein Spektral-Doppler-Modul 57 und ein M-Modus-Modul 59 geliefert. Optional können andere Module wie Belastungs-Module, Belastungsraten-Module usw. mit aufgenommen werden. Jedes der Module 49–59 verarbeitet die I,Q-Datenpaare auf die entsprechende Weise, um jeweils ARFI-Daten 60, Farbfluss-Daten 61, Power-Doppler-Daten 63, B-Modus-Daten 65, Spektral- Doppler-Daten 67 und M-Modus-Daten 69 zu generieren, von denen alle im Ultraschalldatenspeicher 38 gespeichert werden. Alternativ kann der Ultraschalldatenspeicher 38 so aufgeteilt werden, dass die rohen I,Q-Datenpaare in einem Rohdatenspeicher gespeichert werden, während die verarbeiteten Bilddaten in einer separaten Bilddatenbank gespeichert werden. Die ARFI-Daten, Farbfluss-Daten 61, Power-Doppler-Daten, B-Modus-Daten, Spektral-Doppler-Daten und M-Modus-Daten 60–69 können als Sätze von Vektordatenwerten gespeichert werden, wobei jeder Satz ein individuelles Ultraschallbild-Frame definiert. Die Vektordatenwerte werden im Allgemeinen auf der Grundlage eines gängigen polaren Koordinatensystems angeordnet.
3 illustriert ein beispielhaftes Blockdiagramm des Anzeigeprozessormoduls 46 aus 1, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wurde. Die Operationen der in 3 illustrierten Module können mittels eines lokalen Ultraschallreglers oder mittels eines Systemreglers 8 reguliert werden. Die Module 73, 77 und 81 führen Anzeigeprozessoroperationen aus. Ein Scanwandlermodul 73 liest aus dem Datenspeicher 44 die Vektordatenwerte aus, die mit einem oder mehreren Frames im Zusammenhang stehen, und wandelt den Satz von Vektordatenwerten in kartesische Koordinaten um, um ein Anzeigebild-Frame 75 zu generieren, das für die Anzeige formatiert ist. Die Ultraschallbild-Frames 75, die vom Scanwandlermodul 73 generiert werden, können zur nachfolgenden Bearbeitung in einen temporären Bereich im Datenspeicher 44 weitergeleitet werden, oder können direkt an eines der 2D- und 3D-Prozessormodule 77 und 81 weitergeleitet werden. Um nur ein Beispiel zu nennen, könnte es erwünscht sein, ein Ultraschallbild, das zu den Ultraschallsignalen gehört, welche von einem Ultraschallkatheter erkannt wurden, im B-Modus in Echtzeit zu betrachten. Um dies zu tun, erfasst der Scanwandler B-Modus-Vektordatensätze für die in Datenspeicher 44 gespeicherten Bilder. Die B-Modus-Vektordaten werden, wo dies nötig ist, interpoliert und zur Videoanzeige in ein XY-Format umgewandelt, um Ultraschallbild-Frames zu erzeugen. Die scanumgewandelten Ultraschallbild-Frames werden an das Videoprozessormodul 77 weitergeleitet, welches das Video für die Videoanzeige auf einer Grauskalen-Karte darstellt.
Die Grauskalenkarte kann eine Übertragungsfunktion der rohen Bilddaten zu den angezeigten Graustufen darstellen. Sobald die Videodaten auf die Grauskalenwerte kartografiert sind, steuert das Videoprozessormodul 77 das Display 48 so, dass es das Bildframe in Echtzeit anzeigt. Das B-Modus-Bild, das in Echtzeit angezeigt wird, wird aus einem Bildframe von Daten erzeugt, bei denen jedes Datenelement die Intensität oder Helligkeit eines entsprechenden Pixels im Display anzeigt. Das Displaybild stellt Gewebe und/oder Blutfluss in einer Ebene dar, welche durch die abgebildete Region von Interesse verläuft.
Das Farbflussmodul 51 (2) kann verwendet werden, um zweidimensionale Bilder der Blutgeschwindigkeit in der Bildgebungsebene in Echtzeit zu liefern. Die Frequenz der Schallwellen, die vom Inneren der Blutgefäße, Herzhöhlen etc. reflektiert wird, wird im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Blutgefäße verschoben; und zwar positiv verschoben für die Zellen, die sich zum Wandler hin bewegen, und negativ verschoben für die Zellen, die sich vom Wandler weg bewegen. Die Blutgeschwindigkeit wird durch die Messung der Phasenverschiebung von Zündung zu Zündung an einer bestimmten Bereichs-Gate berechnet. Die mittlere Blutgeschwindigkeit von mehreren Vektorpositionen und mehreren Bereichs-Gates entlang jedes Vektors wird berechnet, und anhand dieser Information wird ein zweidimensionales Bild erzeugt. Das Farbflussmodul 51 empfängt komplexe I,Q-Datenpaare vom Strahlenformermodul 12 und verarbeitet die I,Q-Datenpaare, um die mittlere Blutgeschwindigkeit, Varianz (welche. die Blutturbulenz darstellt) und gesamte vorgenormte Energie für alle Probevolumen innerhalb der vom Bediener definierten Region zu berechnen.
Das 2D-Videoprozessormodul 77 kombiniert ein oder mehrere Frames, die aus verschiedenen Arten der Ultraschallinformation generiert wurden, mit den physiologischen Daten. Beispielsweise kann das 2D-Videoprozessormodul 77 ein B-Modus-Bildframe und eine Farbdarstellung der physiologischen Daten kombinieren, indem es zur Videoanzeige die B-Modus-Daten auf eine Graukarte und die physiologischen Daten auf eine Farbkarte überträgt. Auf dem angezeigten Endbild werden die Farbpixeldaten über die Grauskala-Pixeldaten gelegt, um ein einziges Multimodus-Bildframe 79 zu bilden, das wieder in dem Datenspeicher 44 gespeichert oder über den Bus 35 zum Display 48 weitergeleitet werden kann. Nachfolgende Frames von B-Modus-Bildern können in Kombination mit den dazugehörigen physiologischen Daten als Filmschleife im Datenspeicher 44 gespeichert werden. Die Filmschleife stellt einen First-in/First-out-Zyklusbildpuffer dar, der dazu dient, Bilddaten zu erfassen, die dem Benutzer in Echtzeit angezeigt werden. Der Benutzer kann die Filmschleife anhalten, indem er an der Benutzerschnittstelle 52 einen Anhaltebefehl eingibt. Die Benutzerschnittstelle 52 wird von einer Tastatur oder einer Maus und allen anderen Befehlen, die zur Ultraschall-Benutzerschnittstelle gehören, gebildet.
Das Spektraldopplermodul 57 (2) wirkt auf die I,Q-Datenpaare ein, indem es die Datenpaare über ein spezifizier tes Zeitintervall integriert (summiert) und die Datenpaare dann abtastet. Das Summierintervall und die Übertragungszündungslänge definieren zusammen die Länge des Probevolumens, das vom Benutzer an der Benutzerschnittstelle 52 spezifiziert wird. Das Spektraldopplermodul 57 kann einen Wandfilter verwenden, um jegliche Stördaten im Signal zurückzuweisen, das stationärem oder sich sehr langsam bewegendem Gewebe entsprechen kann. Der Filterausgang wird dann in einen Spektrumanalysierer eingespeist, der eine Schnelle Fouriertransformation (FFT) über ein sich bewegendes Zeitfenster von Proben implementieren kann. Jedes FFT-Power-Spektrum wird komprimiert und dann vom Spektraldopplermodul 57 an den Datenspeicher 44 ausgegeben. Das 2D-Videoprozessormodul 77 überträgt dann die komprimierten Spektraldopplerdaten zum Anzeigen auf dem Display 48 in Grauskalenwerte, und zwar in Form einer einzelnen Spektrallinie zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Dopplergeschwindigkeit (Frequenz) gegenüber einem Zeitspektrogramm. Ebenso kann das 2D-Videoprozessormodul 77 die physiologischen Daten in einen Graph übertragen, in dem die elektrische Potentialfluktuation (entlang der vertikalen Achse) und die Zeit (entlang der horizontalen Achse) dargestellt wird.
Ein 3D-Prozessormodul 81 wird ebenfalls von der Benutzerschnittstelle 52 gesteuert und greift auf den Datenspeicher 44 zu, um räumlich aufeinander folgende Gruppen von Ultraschallbild-Frames zu erfassen und eine dreidimensionale Bilddarstellung von ihnen zu generieren, wie beispielsweise durch Volumendarstellungs- oder Oberflächendarstellungs-Algorithmen. Die dreidimensionalen Bilder können generiert werden, indem verschiedene Bildgebungstechniken verwendet werden, wie Strahlenwurf, Maximalintensitäts-Pixelprojektion etc.
4 illustriert eine Verarbeitungssequenz, die von physiologischen System 10 aus 1 im Zusammenhang mit der Erfassung, Nachverfolgung und Kombination von Ultraschall- und physiologischen Daten durchgeführt wird. Bei 400 registriert das Positionsnachverfolgungsmodul 32 die Ultraschallsonde 14–16 innerhalb des Positionsnachverfolgungs-Koordinatensystems. Bei 402 registriert das Positionsnachverfolgungsmodul 32 die physiologischen Katheter innerhalb des Positionsnachverfolgungs-Koordinatensystems. Bei 404 erfasst das Strahlenformermodul 12 RF-Echosignale von einer oder mehreren Abtastebenen der Region von Interesse und generiert daraus I,Q-Datenpaare. Bei 406 greift das Ultraschallprozessormodul 30 auf die rohen I,Q-Datenpaare zu und erzeugt aus ihnen auf der Grundlage des gewünschten Betriebsmodus (wie oben im Zusammenhang mit 2 besprochen) Ultraschall-Datenbilder.
Bei 408 liefert das Positionsnachverfolgungsmodul 32 Nachverfolgungsinformationen an das Ultraschallprozessormodul 30. Die Nachverfolgungsinformationen können einen einzigartigen Zeitstempel und/oder Referenzpunktdaten umfassen, welche die Position und/oder Ausrichtung von einem oder mehreren Referenzpunktelementen RP1, RP2 auf der entsprechenden Ultraschallsonde 14–16 identifiziert. Die Nachverfolgungsinformationen werden vom Ultraschallprozessormodul 30 zusammen mit den Ultraschallbilddaten im Datenspeicher 38 gespeichert.
Bei 410 erfasst das Physiologiesignal-Prozessormodul 20 physiologische Daten und erzeugt bei 412 einen physiologischen Bilddatensatz. Bei 414 liefert das Positionsnachverfolgungsmodul 32 Nachverfolgungsinformationen (z. B. Zeitstempel und Referenzpunkdaten) an das Physiologiesignal-Prozessormodul 20. Der physiologische Bilddatensatz und die Nachverfolgungs informationen werden vom Physiologiesignal-Prozessormodul 20 im Physiologiedatenspeicher 40 gespeichert.
Bei 416 greift das Registrierungsmodul 42 auf die Ultraschall- und Physiologiedatenspeicher 38 und 40 zu, und transformiert oder überträgt die Ultraschall- und physiologischen Bilddaten in ein gemeinsames Koordinatenreferenzsystem. Sobald sie in ein gemeinsames Koordinatenreferenzsystem übertragen wurden, werden die Ultraschall- und physiologischen Bilddaten in einem gemeinsamen Datenspeicher 44 gespeichert. Bei 418 führt das Anzeigeprozessormodul 46 bei den physiologischen Ultraschall-Bilddaten eine Anzeigeverarbeitung durch, um ein kombiniertes Ultraschall- und Physiologie-Anzeigebild zu erzeugen. Bei 420 zeigt das Display 48 das kombinierte Ultraschall- und Physiologiebild zur Betrachtung an.
5 illustriert eine beispielhafte Anwendung, bei der die oben beschriebenen Elemente verwendet werden können. Es wird eine graphische Darstellung des Herzens 500 gezeigt. Durch die Vena Cava Inferior (IVC) sind ein Ultraschallkatheter 502 und ein EP-Katheter 504 in den rechten Vorhof (RA) eingeführt worden. Die Ultraschall- und EP-Katheter 502 und 504 sind durch eine punktierte Öffnung in der Fossa Ovalis in den klinken Vorhof (LA) gedrungen. Der Ultraschallkatheter 502 umfasst eine Reihe von im Abstand zueinander angeordneten Piezowandlern 506, die separat aktiviert und gesteuert werden können, so dass sie Ultraschalldaten für die entsprechenden Abtastebenen übertragen und empfangen. Der Ultraschallkatheter 502 und EP-Katheter 504 werden verwendet, um die anatomische Kontur der inneren Wand des linken Vorhofes sowie die darin vorhandene elektrische Aktivität abzubilden, wobei auch der Bereich neben den Öffnungen zu den Lungenvenen, der mit 508 und 510 angezeigt wird, mit eingeschlossen ist. USP 5,200,269 beschreibt einen beispielhaften Ultraschallkatheter, der verwendet werden kann, wobei der gesamte Gegenstand hier als Referenz beiliegt.
ARFI ermöglicht die Untersuchung der Funktionstüchtigkeit von Gewebeuntergruppen, wie dem Herzen, Organen, Gewebe, Gefäßen usw. Bei ARFI handelt es sich um ein Phänomen, das mit der Ausbreitung von akustischen Wellen durch ein dissipatives Medium im Zusammenhang steht. Es wird durch eine Übertragung des Moments von der Welle zum Medium verursacht, das entweder aufgrund der Absorption oder der Reflexion der Welle auftritt. Die Momentübertragung resultiert in der Anwendung einer Kraft in Richtung der Wellenausbreitung. Die Stärke dieser Kraft hängt sowohl von den Eigenschaften des Gewebes als auch den Paarmetern der akustischen Welle ab. Die Dauer der Krafteinwirkung wird von dem zeitlichen Profil der akustischen Welle bestimmt. ARFI bildet die Reaktion des Gewebes auf akustische Strahlungskräfte zum Zwecke der Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften des Gewebes ab. Wenn die Dauer der Strahlungskraft kurz ist (weniger als 1 Millisekunde), kann die mechanische Reaktion des Gewebes auf den Impuls beobachtet werden. Die ARFI-Bildgebung bietet zahlreiche potenzielle klinische Anwendungen, wozu zu zählen sind: Erkennung und Charakterisierung einer großen Bandbreite von Läsionen von weichem Gewebe, Identifizierung und Charakterisierung von Arthereosklerose, Plaque und Thrombosen.
Optional kann die Bildgebung von der rechten Seite zur linken Seite des Herzens durchgeführt werden. Bei dieser alternativen Anwendung würde der US-Katheter weiterhin HRA bleiben und Ultraschallbilder über die Scheidewand zum LA erfassen, wo der Ablationskatheter platziert werden würde.
Der Begriff „gemeinsame Anzeige" ist nicht auf das Anzeigen von Informationen auf einem gemeinsamen CRT oder Monitor beschränkt, sondern bezieht sich auch auf die Verwendung von mehreren Monitoren, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander befinden, um eine im Wesentlichen gleichzeitige Betrachtung durch eine einzige Person zu ermöglichen. Der Begriff „Prozessor" soll keinesfalls auf einen einzigen Prozessor oder eine einzige ZVE beschränkt sein.
Die verschiedenen Blocks und Module werden lediglich als konzeptionelle Funktionseinheiten illustriert, sie können jedoch unter Verwendung einer beliebigen Kombination von zweckbestimmten oder nicht zweckbestimmten Hardwareplatten, DSPs, Prozessoren usw. implementiert werden. Alternativ können die Blocks und Module implementiert werden, indem ein handelsüblicher PC mit einem einzigen Prozessor oder mit mehreren Prozessoren verwendet wird, wobei die Funktionsoperationen auf die Prozessoren verteilt sind. Als weitere Option kann die Implementierung der Blocks und Module unter Verwendung einer Hybridkonfiguration erfolgen, bei der bestimmte Modulfunktionen unter Verwendung von zweckbestimmter Hardware ausgeführt werden, während die übrigen Modulfunktionen unter Verwendung eines handelsüblichen PCs usw. durchgeführt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die illustrierten Operationen in allen Verarbeitungssequenzen oder Flussdiagrammen in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden können, wozu auch die parallele Ausführung gehört.
Die Figuren illustrieren Diagramme der funktionalen Blocks von verschiedenen Ausführungsformen. Die Funktionsblocks spiegeln nicht zwingend die Aufteilung innerhalb der Hardware-Schaltkreise wieder. So können beispielsweise einer oder mehrere Funktionsblocks (z. B. Prozessoren oder Datenspeicher) in einem einzigen Hardwarebauteil (z. B. einem Mehrzweck-Signalprozessor oder einem Block oder Random Access Memory, Harddisk o. Ä.) implementiert werden.
Ebenso kann es sich bei den Programmen um eigenständige Programme, um in einem Betriebssystem integrierte Subprogramme oder um Funktionen in einem installierten Bildgebungssoftwarepaket etc. handeln.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein physiologisches System geliefert, welches einen Ultraschall-Strahlenformer umfasst, der so konfiguriert ist, dass er Signale von einer Ultraschallsonde empfängt, die in der Nähe einer Region von Interesse lokalisiert ist. Auf der Grundlage der Empfangssignale erzeugt der Strahlenformer Ultraschalldaten, die eine Abtastebene darstellen, welche die Region von Interesse enthält. Das System umfasst auch ein Ultraschallprozessormodul zur Generierung eines Ultraschallbildes auf der Grundlage der Ultraschalldaten, die eine anatomische Struktur eines Abschnitts der Region von Interesse darstellen, welche in der Abtastebene enthalten ist. Es ist auch ein Physiologiesignal-Prozessormodul vorhanden, wobei es so konfiguriert ist, dass es physiologische Signale von einem Katheter empfängt, der in der Nähe der Region von Interesse lokalisiert ist. Das Physiologiesignal-Prozessormodul erzeugt physiologische Daten, die eine physiologische Aktivität eines Abschnitts der Region von Interesse darstellen, welche in der Abtastebene enthalten ist. Ein Registrierungsmodul registriert das Ultraschallbild und die physiologischen Daten innerhalb eines gemeinsamen Referenzkoordinatesystems. Ein Anzeigeprozessormodul erzeugt das Anzeigebild, wobei es das Ultraschallbild und die physiologischen Daten miteinander kombiniert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5713946 P [0018]
- US 6216027 P [0018]
- US 5662108 P [0018]
- US 5409000 P [0018]
- US 6650927 P [0018]
- US 6019725 P [0018]
- US 5445150 [0018]
- US 5200269 P [0038]

Claims

Physiologisches System, umfassend: einen Ultraschall-Strahlenformer, der so konfiguriert ist, dass er Signale von einer Ultraschallsonde empfängt, die in der Nähe einer Region von Interesse lokalisiert ist, und dass er auf der Grundlage dieser Signale Ultraschalldaten erzeugt, welche eine Abtastebene darstellen, in der die Region von Interesse enthalten ist; ein Ultraschall(US)-Prozessormodul zur Generierung eines Ultraschallbildes auf der Grundlage der Ultraschalldaten, die eine anatomische Struktur eines Abschnitts der Region von Interesse darstellen, die in der Abtastebene enthalten ist; ein Physiologiesignal-Prozessormodul, das so konfiguriert ist, dass es physiologische Signale von einem physiologischen Katheter empfängt, der in der Nähe einer Region von Interesse lokalisiert ist, und dass er auf der Grundlage dieser Signale physiologische Daten erzeugt, die eine physiologische Aktivität des Abschnitts der Region von Interesse darstellen, die in der Abtastebene enthalten ist; und ein Anzeigeprozessormodul, das ein Anzeigebild erzeugt, wobei es das Ultraschallbild und die physiologischen Daten kombiniert.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigebild physiologische Daten umfasst, die auf eine anatomische Struktur kartiert sind, die in dem Ultraschallbild enthalten und von ihm definiert wird.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, ferner eine Ultraschallsonde umfassend, die aus mindestens einem der Folgenden besteht: intravaskulärer Ultraschall(IVUS)-Katheter, Echokardiographie(ICE)-Katheter, transösopahgeale Sonde, interventionelle Sonde und Oberflächensonde.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, ferner einen physiologischen Katheter umfassend, der von elektrophysiologischem (EP) Katheter und hemodynamischem (HD) Katheter mindestens einen umfasst.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, ferner EKG-Leitungen umfassend, die auf die Körperoberfläche der Testperson aufgebracht werden, wobei die Ultraschall- und Physiologiesignal-Prozessormodule zusammen mit dem Ultraschallbild und den physiologischen Daten jeweils Herzzyklusdaten umfassen, die auf den Signalen von den EKG-Leitungen beruhen.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, ferner ein Positionsnachverfolgungsmodul umfassend, das so konfiguriert ist, dass es die Position einer Ultraschallsonde und eines physiologischen Katheters nachverfolgen und Positionsinformationen generieren kann, welche die Position der Ultraschallsonde und des physiologischen Katheters in Bezug auf ein gemeinsames Referenzkoordinatensystem angeben.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, ferner ein Ultraschall-/Physiolgiedaten-Registrierungsmodul zur Registrierung eines Ultraschallbildes und physiologischer Daten innerhalb eines gemeinsamen Koordinatenreferenzsystems umfassend.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, ferner ein Herzzyklus-Erkennungsmodul umfassend, das so konfiguriert ist, dass es Signale von den auf der Testperson platzierten EKG-Leitungen empfängt, und dass es anhand von diesen Zeitgebungsinformationen generiert, die Zykluspunkte im Herzzyklus einer Testperson darstellen.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschall-Strahlenformer während einer physiologischen Prozedur in Echtzeit Signale von der Ultraschallsonde empfängt, so dass das innerhalb des Anzeigebildes vorhandene Ultraschallbild während der physiologischen Prozedur in Echtzeit aktualisiert wird.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallprozessormodul neue Ultraschallbilder generiert, wobei das Anzeigeprozessormodul das Anzeigebild bei einer Frame-Rate von mindestens 5 Frames pro Sekunde mit den neuen Ultraschallbildern aktualisiert.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallprozessormodul einen volumetrischen Ultraschalldatensatz für eine Serie von Abtastebenen erzeugt, wobei das Anzeigebild eine dreidimensionale Darstellung des Ultraschallbildes und der physiologischen Daten darstellt.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die physiologischen Daten und die Ultraschalldaten, die im Anzeigebild kombiniert werden, in der zyklischen Bewegung der Region von Interesse zur gleichen Zeit erfasst werden.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallbild mindestens eine der Folgenden darstellt: B-Modus-, Power-Doppler-, Farbfluss-, M-Modus-, anatomische M-Modus-, ARFI-Modus-, Belastungs- oder Belastungsraten-Information.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die physiologischen Daten im Anzeigebild in Kombination mit dem Ultraschallbild als mindestens eines von Grauskaleninformation und Farbinformation dargestellt werden.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeprozessormodul auf eine Referenztabelle zugreift, die auf dem Ultraschallbild und physiologischen Daten beruht, wobei die Referenztabelle Pixelwerte identifiziert, die in dem Anzeigebild auf der Grundlage des Ultraschallbildes und der physiologischen Daten zu verwenden sind.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeprozessormodul die Ultraschallbilddaten im Anzeigebild als Grauskaleninformationen und die physiologischen Daten als Farbinformationen darstellt.
Physiologisches System gemäß Anspruch 1, ferner eine Benutzerschnittstelle umfassend, die es einem Benutzer erlaubt, einen Punkt in der Region von Interesse zu bestimmen, wobei das Anzeigeprozessormodul in Reaktion auf die Bestimmung durch den Benutzer einen Graph der physiologischen Daten über einen Zeitraum hinweg zeigt, der mit einem bestimmten Punkt in der Region von Interesse im Zusammenhang steht.
Verfahren zur Kartierung von physiologischen Informationen auf eine auf Ultraschall basierende anatomische Struktur, umfassend: Empfangen von Signalen von einer Ultraschallsonde, die in der Nähe einer Region von Interesse lokalisiert ist, und Erzeugung von Ultraschalldaten auf der Grundlage dieser Signale, wobei die Ultraschalldaten eine Abtastebene darstellen, welche die Region von Interesse enthält; Generierung eines Ultraschallbildes auf der Grundlage der Ultraschalldaten, wobei das Ultraschallbild eine anatomische Struktur eines Abschnitts der Region von Interesse darstellt, welche in der Abtastebene enthalten ist; Empfangen von physiologischen Signalen von einem physiologischen Katheter, der in der Nähe der Region von Interesse lokalisiert ist, und Erzeugung von physiologischen Daten auf der Grundlage der physiologischen Signale, wobei die physiologischen Daten eine physiologische Aktivität des Abschnitts der Region von Interesse darstellen, die in der Abtastebene enthalten ist; und Erzeugung eines Anzeigebildes, bei dem das Ultraschallbild und die physiologischen Daten kombiniert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigebild physiologische Daten umfasst, die auf die anatomische Struktur kartiert sind, welche in dem Ultraschallbild enthalten und von welchem sie definiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallsignal von einer Ultraschallsonde empfangen wird, die aus mindestens einer der Folgenden besteht: intravaskulärer Ultraschall(IVUS)-Katheter, Echokardiographie(ICE)-Katheter, transösopahgeale Sonde, interventionelle Sonde und Oberflächensonde.
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die physiologischen Daten von einem physiologischen Katheter empfangen werden, der aus mindestens einem der Folgenden besteht: elektrophysiologischem (EP) Katheter und hemodynamischen (HD) Katheter.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend den Empfang von EKG-Signalen von EKG-Leitungen, die auf der Körperoberfläche der Testperson vorhanden sind; Ableitung von Herzzyklusdaten auf der Grundlage der EKG-Signale, wobei die Herzzyklusdaten verwendet werden, um die Ultraschallbilder und die physiologischen Daten zu synchronisieren.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend die Nachverfolgung einer Position einer Ultraschallsonde und eines physiologischen Katheters, und Generierung von Nachverfolgungsinformationen, welche die Positionen der Ultraschallsonde und des physiologischen Katheters in Bezug auf ein gemeinsames Referenzkoordinatensystem angeben.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend das Registrieren des Ultraschallbildes und der physiologischen Daten innerhalb eines gemeinsamen Referenzkoordinatensystems.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend den Empfang von EKG-Signalen von EKG-Leitungen, die auf einer Testperson platziert sind, und Generierung von Zeitgebungsinformationen anhand der EKG-Signale, wobei die Zeitgebungsinformationen Zykluspunkte in dem Herzzyklus einer Testperson darstellen.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend den Empfang in Echtzeit von Ultraschallsignalen von der Ultraschallsonde während einer physiologischen Prozedur und das Anzeigen des Ultraschallbildes, das während der physiologischen Prozedur in Echtzeit aktualisiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend die Generierung und Anzeige von neuen Ultraschallbildern bei einer Frame-Rate von mindestens 5 Frames pro Sekunde.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend die Erzeugung eines volumetrischen Ultraschalldatensatzes für eine Serie von Abtastebenen, wobei das Anzeigebild eine dreidimensionale Darstellung des Ultraschallbildes und der physiologischen Daten darstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallbild und die physiologischen Daten, welche im Anzeigebild kombiniert sind, in einer zyklischen Bewegung einer Region von Interesse zu gleichen Zeit erfasst wurden.
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallbild mindestens eine der Folgenden darstellt: B-Modus-, Power-Doppler-, Farbfluss-, M-Modus-, anatomische M-Modus-, ARFI-Modus-, Belastungs- oder Belastungsraten-Information.
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die physiologischen Daten im Anzeigebild in Kombination mit dem Ultraschallbild als mindestens eines aus Grauskaleninformation und Farbinformation dargestellt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend den Zugriff auf eine Referenztabelle, die auf dem Ultraschallbild und physiologischen Daten beruht, um Pixelwerte des Anzeigebildes zu identifizieren, wobei die Referenztabelle Pixelwerte identifiziert, die in dem Anzeigebild auf der Grundlage des Ultraschallbildes und der physiologischen Daten zu verwenden sind.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend die Darstellung des Ultraschallbildes als Grauskaleninformation und der physiologischen Daten als Farbinformation im Anzeigebild.
Verfahren gemäß Anspruch 18, ferner umfassend die Ausstattung mit einer Benutzerschnittstelle, die es einem Benutzer erlaubt, einen Punkt in der Region von Interesse zu bestimmen, wobei sie in Reaktion auf die Bestimmung durch den Benutzer einen Graph der physiologischen Daten über einen Zeitraum hinweg zeigt, der mit einem bestimmten Punkt in der Region von Interesse im Zusammenhang steht.