DE60133044T2 - Datenerfassung , analyse und abbildung von ultraschall diagnostische herzbildern - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ultraschalldiagnostische Bildgebungsverfahren und, insbesondere, auf ein ultraschalldiagnostisches Bildgebungsverfahren, das automatisch die Grenzen und Grenzverläufe von Strukturen in einem Ultraschallbild definiert.
  • Viele ultraschalldiagnostische Bildgebungsverfahren, bei denen Körperfunktionen und -strukturen quantifiziert werden, stützen sich auf eine klare Abgrenzung und Definition der zu messenden Körperstrukturen und -organe. Sofern das Quantifizierungs- oder Messverfahren statische Bilder oder eine geringe Anzahl von Messungen verwendet, kann die Abgrenzung der gemessenen Körperstrukturen manuell vorgenommen werden. Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren sind die Geburtshilfemessungen eines in der Entwicklung befindlichen Fetus. Statische Bilder des sich entwickelnden Fetus können in Phasen geringer fetaler Aktivität erfasst werden. Sobald ein Bild erfasst ist, sind normalerweise nur wenige Umfangs- oder Längenmessungen erforderlich, um Entwicklungsmerkmale wie Schwangerschaftsalter und voraussichtlichen Entbindungstermin zu berechnen. Diese Messungen lassen sich an den Fetusbildern leicht manuell vornehmen. Andere diagnostische Verfahren, insbesondere solche, die Messungen des Herzens und seiner Funktion beinhalten, weisen eine Reihe weiterer Probleme auf. Da sich das Organ zusammenzieht und ausdehnt, bewegen und verändern sich die Konturen des Herzens fortwährend. Um zahlreiche Merkmale der Herzfunktion vollständig zu beurteilen, müssen viele, und manchmal alle der während eines Herzzyklus (eines Herzschlags) erfassten Bilder ausgewertet werden, was sich auf 30 bis 150 oder mehr Bilder belaufen kann. Die Struktur von Interesse, beispielsweise die Herzinnenwand (Endokard), die Herzaußenwand (Epikard) oder die Herzklappen, muss dann in jedem dieser Bilder abgegrenzt werden, eine mühsame und zeitaufwändige Aufgabe. Da sich diese Strukturen ständig in Bewegung befinden, erscheinen sie in jedem während des Herzzyklus erfassten Bild etwas anders und können zudem von einem Patienten zum anderen erheblich abweichen. Während Anwendungen wie Geburtshilfeverfahren von einem Prozessor profitieren würden, der eine bestimmte Anatomie in einem Ultraschallbild automatisch abgrenzt, würde die Herzdiagnose noch mehr hiervon profitieren.
  • Das Dokument JP-A-10-099.328 beschreibt ein Verfahren zum automatischen Definieren der Begrenzung eines endsystolischen Ultraschallbildes, eines enddiastolischen Ultraschallbildes, und der im Zeitraum zwischen den enddiastolischen und endsystolischen Bildern erfassten Zwischenbilder, sowie das Anzeigen der Grenzen der systolischen und diastolischen Ultraschallbilder.
  • Um Merkmale in einem Bild automatisch abgrenzen zu können, müssen diese Merkmale im Bild deutlich gezeigt werden. Im Dokument „Echokardiografische Online-Quantifizierung der links- und rechtsventrikulären Funktion durch automatische Konturerkennung (ABD): Referenzwerte und Reproduzierbarkeit bei gesunden Probanden" von B. Hausmann, H. Hach, B. Voigt und R. Simon) wird beschrieben, mit dem Beginn der Herzbildverarbeitung zu warten, bis vier Herzschläge erfasst wurden. Wenn die Merkmale unklar sind, kann das automatische Verfahren fehlschlagen, so dass für den Abgrenzungsprozess ein Benutzereingriff erforderlich ist oder der Benutzer schlimmstenfalls auf ein manuelles Verfahren zurückgreifen muss. Für den Benutzer wäre es wünschenswert, vom Ultraschallsystem informiert zu werden, wenn zur Merkmalsabgrenzung geeignete Bilder erfasst werden. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass Bilder angezeigt und analysiert werden, die für das vorgesehene Diagnoseverfahren an besten geeignet sind.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung werden enddiastolische und endsystolische Bilder einer erfassten Herzschleife zur automatischen Grenzverlaufsverfolgung nebeneinander auf einer Bildanzeige angezeigt. Die Herzschleifen können zuerst erfasst und anschließend zur automatischen Grenzdefinition verarbeitet werden, oder die erfassten Bilder können in Echtzeit verarbeitet werden, um während des Erfassens ihre Eignung für die automatische Grenzdetektion anzuzeigen. Die Grenzverlaufsverfolgung kann verwendet werden, um die Auswurffraktion in Echtzeit zu berechnen.
  • Die Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein 4-Kammer-Ultraschallbild des Herzens;
  • 2 eine Ultraschallanzeige sowohl enddiastolischer als auch endsystolischer Herzbilder;
  • die 3a und 3b den Schritt des Lokalisierens des medialen Mitralrings (Medial Mitral Annulus; MMA) und des lateralen Mitralrings (Lateral Mitral Annulus; LMA) in einem Ultraschallbild des linken Ventrikels (Left Ventricle; LV);
  • 4 den Schritt des Lokalisierens des Apex des LV;
  • die 5a5c standardmäßige Grenzkonturen für das LV;
  • die 6a6c zum Lokalisieren des MMA und LMA verwendete geometrische Vorlagen;
  • die 7a7c ein Verfahren zum Anpassen einer standardmäßigen Grenzkontur an den endokardialen Grenzverlauf des LV;
  • 8 eine enddiastolische- und endsystolische Anzeige mit endokardialen Grenzen, die automatisch gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung gezeichnet wurden;
  • 9 das Gummibandverfahren zum Anpassen einer automatisch gezeichneten Grenze;
  • 10 die Auswahl eines Herzzyklus durch Sichten automatisch gezeichneter Grenzen;
  • 11 die Gewebe-Doppler-Abbildung einer endokardialen Bewegung über mehrere Herzzyklen hinweg;
  • 12 die Verwendung einer automatischen Grenzdetektierung, um ein Bild der Herzwand zu segmentieren;
  • die 13a und 13b Wertungsdiagramme zum Auswerten von Segmenten der Herzwand;
  • die 14a und 14b Verfahren, um Messungen der Verformungsgeschwindigkeit als eine Funktion der Gewebebewegung durchzuführen;
  • die 15a15c 3D-Verfahren zum Beurteilen der Herzleistung;
  • 15d ein Wertungsdiagramm zum Auswerten einer dreidimensionalen Abbildung des Herzens; und
  • 16 in Form eines Blockdiagramms ein gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung konstruiertes Ultraschallbildgebungssystem.
  • Zunächst Bezug nehmend auf 1 wird eine Ultraschallsystem-Anzeige beim Erfassen von Herzbildern gezeigt. Das Ultraschallbild 10 ist eine 4-Kammer-Ansicht des Herzens, die von einer Sektorwandlersonde erfasst wird, um die dargestellte sektorförmige Abbildung zu erzeugen. Die gezeigte Abbildung ist eine Abbildung aus einer Folge von Echtzeitabbildungen, die erfasst wurden, indem die Sonde für eine apikale 4-Kammer-Ansicht des Herzens platziert wird, wobei die Sonde so ausgerichtet ist, dass das Herz aus unmittelbarer Nähe zu seinem Scheitelpunkt (Apex) 11 betrachtet wird. Die größte Kammer im Bild, im mittleren und oberen rechten Teil des Bildes, ist das linke Ventrikel (LV). Während der Echtzeiterfassung der Ultraschallbildsequenz wird gleichzeitig eine EKG-Kurve 12 erfasst und unten auf der Anzeige angezeigt, wobei eine dreieckige Markierung 14 den Punkt bzw. die Phase des Herzzyklus andeutet, an dem bzw. bei der das aktuell angezeigte Bild erfasst wurde. Wenn der Körper ruhig ist, beträgt die Dauer eines Herzzyklus normalerweise etwa 1 Sekunde; während dieser Zeit werden ungefähr 30–90 Einzelbilder des Herzens erfasst und in rascher Folge angezeigt. Eine Sequenz von Einzelbildern für einen Herzzyklus wird hierin als eine „Schleife" von Bildern bezeichnet, da ein Arzt die Abfolge von Bildern eines Herzzyklus häufig erfassen und speichern und anschließend als kontinuierliche „Schleife" wiedergeben wird, die wiederholt den gewählten Herzzyklus anzeigt. Wenn der Arzt die Anzeige aus 1 betrachtet, ist das Herz auf der Ultraschallanzeige in Echtzeit schlagend zu sehen, wobei die EKG-Kurve 12 unterhalb der Ultraschallbilder 10 durchlauft und die Markierung 14 die momentan angezeigte Herzphase angibt.
  • In einer Erfassungsbetriebsart gemäß vorliegender Erfindung beobachtet der Arzt das schlagende Herz in Echtzeit, während er die Wandlersonde so handhabt, dass das LV in maximalem Querschnitt deutlich zu sehen ist. Wenn die 4-Kammer-Ansicht kontinuierlich und klar erfasst wird, drückt der Arzt die „Einfrier"-Taste, um die Bilder des aktuellen Herzzyklus im Einzelbild- oder Cineloop®-Speicher des Ultraschallsystems festzuhalten. Im Cineloop-Speicher werden alle Bilder festgehalten, die sich zum Zeitpunkt der Betätigung der „Einfrier"-Taste im Speicher befanden, wozu, je nach Speichergröße, sowohl die zum Zeitpunkt der Tastenbetätigung betrachtete Schleife als auch Bilder einer vorhergehenden oder nachfolgenden Schleife gehören können. Ein typischer Cineloop-Speicher kann 400 Einzelbilder oder Bilder von etwa acht bis zehn Herzzyklen enthalten. Anschließend kann der Arzt die gespeicherten Bilder mit Hilfe einer Rollkugel (Trackball), Pfeiltaste oder ähnlichen Steuervorrichtung durchgehen, um die Schleife mit den zur Analyse am besten geeigneten Bildern auszuwählen. Hat sich der Arzt auf eine bestimmte Schleife festgelegt, wird das „ABD"-Protokoll aktiviert, um den Grenzzeichnungsvorgang zu starten.
  • Wenn das ABD-Protokoll aktiviert wird, ändert sich die Anzeige in eine Doppelanzeige des enddiastolischen Bildes 16 und des endsystolischen Bildes 18, die nebeneinander dargestellt werden, wie in 2 gezeigt. Anhand der Dauer der zu der gewählten Schleife gehörenden EKG-Kurve identifiziert das Ultraschallsystem alle Bilder, die die gewählte Schleife umfassen. Weiterhin erkennt das Ultraschallsystem die enddiastolischen und endsystolischen Punkte des Herzzyklus im Verhältnis zur R-Zacke der EKG-Kurve 12 und verwendet so die R-Zacke der EKG-Kurve, um die Ultraschallbilder in diesen beiden Phasen des Herzzyklus zu identifizieren und anzuzeigen. Die Doppelanzeige in 2 zeigt unterhalb jedes Ultraschallbildes die EKG-Kurve 12 für den gewählten Herzzyklus, wobei die Markierung 14 die enddiastolische und endsystolische Phase angibt, in denen die beiden angezeigten Bilder erfasst wurden.
  • Da der Cineloop-Speicher alle Bilder des Herzzyklus festhält, hat der Benutzer die Möglichkeit, sich alle Bilder in der Schleife anzusehen, einschließlich solcher, die den in der Doppelanzeige gezeigten Bildern vorangehen oder nachfolgen. Beispielsweise kann der Arzt eines der Bilder „anklicken", um es auszuwählen, und dann die Rollkugel oder eine andere Steuervorrichtung bedienen, um sich nacheinander diejenigen Bilder anzusehen, die dem vom Ultraschallsystem ausgewählten Bild vorangehen oder nachfolgen. Auf diese Weise kann der Arzt aus den vom Ultraschallsystem ausgewählten Bildern ein früheres oder späteres enddiastolisches oder endsystolisches Bild auswählen. Ist der Arzt mit den angezeigten Bildern 16 und 18 zufrieden, wird der ABD-Prozessor aktiviert, um sowohl die LV-Grenzen in den beiden angezeigten Bildern als auch in den dazwischen liegenden, nicht gezeigten Bilder zwischen Enddiastole und Endsystole automatisch abzugrenzen.
  • In diesem Beispiel beginnt der ABD-Prozessor damit, die endokardiale Grenze des LV im endsystolischen Bild 18 zu zeichnen. Der erste Schritt beim Zeichnen der Grenze des LV besteht darin, drei Merkpunkte im Bild zu lokalisieren: den medialen Mitralring (MMA), den lateralen Mitralring (LMA) und den endokardialen Apex. Dieser Vorgang beginnt damit, dass ein Suchbereich für den MMA in 3a definiert wird, in der zur einfacheren Darstellung die Graustufen des Ultraschallbildes von weiß zu schwarz umgekehrt sind. Da der ABD-Prozessor in diesem Beispiel darauf festgelegt ist, 4-Kammer-Ansichten des Herzens zu analysieren, wobei der Wandler 20 das Herz von dessen Apex aus betrachtet, geht der Prozessor davon aus, dass die hellste vertikale Nahfeldstruktur in der Mitte des Bildes die Herzscheidewand (Septum) ist, die das linke und das rechte Ventrikel voneinander trennt. Das bedeutet, dass die Säule von Pixeln mit dem größten Gesamthelligkeitswert im Bild das Septum definiert. Mit diesen Hinweisen lokalisiert der ABM-Prozessor das Septum 22 und definiert dann einen Bereich, in dem der MMA identifiziert werden sollte. Dieser Bereich wird anhand empirischer Kenntnis der ungefähren Tiefe der Mitralklappe vom Wandler ausgehend in einer apikalen Ansicht des Herzens defi niert. Auf diese Weise wird ein Suchbereich definiert, wie der vom Kasten 24 in 3a eingeschlossene Bereich.
  • Eine die vorhergesagte Form des MMA definierende Filtervorlage wird dann mit den Pixeln im MMA-Suchbereich kreuzkorreliert. Während diese Vorlage anhand von Fachwissen über das Erscheinungsbild des MMA in anderen 4-Kammer-Bildern erzeugt werden kann, wie von Wilson et al. in ihrem Dokument „Automated analysis of echocardiographic apical 4-chamber images", Proc. of SPIE, August 2000, verwendet, bevorzugen die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer geometrischen Eckvorlage. Obwohl man auch eine rechtwinklige Eckvorlage benutzen kann, verwenden die Erfinder der vorliegenden Erfindung bei einer konstruierten Ausführungsforrn eine achteckige Eckvorlage 28 (die untere linke Ecke eines Achtecks) als Suchvorlage für den MMA, wie rechts in 6a gezeigt. In der Praxis wird die Achteckvorlage durch die links in 6a gezeigte Binärmatrix dargestellt. Der ABD-Prozessor führt einen Vorlagenabgleich durch, indem er die verschiedenen Größen dieser Vorlage mit den Pixeldaten in verschiedenen Translationen und Rotationen so lange kreuzkorreliert, bis ein maximaler, über einem vorgegebenen Schwellenwert liegender Korrelationskoeffizient gefunden ist. Um den Korrelationsprozess zu beschleunigen, kann der Vorlagenabgleich zunächst an einer Form des Bildes mit reduzierter Auflösung vorgenommen werden, die wichtige Strukturen hervorhebt und durch Verringerung der ursprünglichen Bildauflösung erzeugt wird. Nachdem eine erste Übereinstimmung der Vorlage gefunden wurde, kann die Auflösung stufenweise auf ihre Ausgangsqualität zurückgebracht und die Lage des MMA stufenweise mittels Vorlagenabgleich auf jedem Auflösungsniveau verfeinert werden.
  • Nachdem der MMA lokalisiert wurde, erfolgt eine ähnliche Suche nach der Lage des LMA, wie in 3b gezeigt. Der kleine Kasten 26 markiert die für den LMA im Bild 18 festgelegte Lage, und rechts vom MMA ist ein durch den Kasten 34 angedeuteter Suchbereich definiert. Eine rechteckige geometrische Vorlage, vorzugsweise eine achteckige Eckvorlage 38 wie in 6b gezeigt, wird durch Kreuzkorrelation mit den Pixelwerten im Suchbereich des Kastens 34 abgeglichen. Erneut kann man zur Beschleunigung des Rechenvorgangs die Bildauflösung reduzieren sowie verschiedene Vorlagengrößen verwenden. Der maximale, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitende Korrelationskoeffizient definiert die Lage des LMA.
  • Sind der MMA 26 und der LMA 36 gefunden, besteht der nächste Schritt im Ablauf darin, die Position des endokardialen Apex zu bestimmen, der wie in 4 ge zeigt ermittelt werden kann. Die Pixelwerte in der oberen Hälfte des Septums 22 werden analysiert, um den Nominalwinkel der oberen Hälfte des Septums zu identifizieren, wie durch die gestrichelte Linie 43 angedeutet. Die Pixelwerte der Lateralwand 42 des LV werden analysiert, um den Nominalwinkel der oberen Hälfte der Lateralwand 42 zu identifizieren, wie durch die gestrichelte Linie 45 angedeutet. Falls sich der Lateralwandwinkel nicht eindeutig finden lässt, wird der Winkel der Abtastlinien auf der rechten Sektorseite verwendet. Der Winkel zwischen den gestrichelten Linien 43, 45 wird durch eine Linie 48 halbiert, wobei zunächst angenommen wird, dass der Apex an einem Punkt auf dieser Geraden liegt. Wenn die horizontale Koordinate des Apex durch die Linie 48 definiert ist, wird entlang der Linie 48 nach der Steigung von Pixelintensitätsänderungen gesucht, um die vertikale Koordinate des Apex zu bestimmen. Diese Suche wird an einem Teil der Linie 48 vorgenommen, der mindestens eine minimale Tiefe und nicht mehr als eine maximale Tiefe von der Wandlersonde aus aufweist, ungefähr das obere Viertel der Länge der Linie 48 über der Mitralklappenebene zwischen dem MMA 26 und dem LMA 36. Um den maximalen positiven Helligkeitsgradienten von der LV-Kammer (wo es im Wesentlichen keine spiegelnden Reflektoren gibt) zur Herzwand (wo es viele spiegelnden Reflektoren gibt) zu finden, werden Pixellinien entlang der Linie 48 und parallel dazu untersucht. Ein bevorzugtes Verfahren zum Auffinden dieses Gradienten ist in 7 veranschaulicht. 7a zeigt einen Teil eines Ultraschallbildes, das einen Bereichs der Herzwand 50 enthält, dargestellt durch die helleren Pixel im Bild. Senkrecht zur Herzwand 50 gezeichnet ist eine Linie 48, die sich, von links nach rechts, von der Kammer des LV in die Herzwand hinein und durch diese hindurch erstreckt. Wenn man die Pixelwerte entlang der Linie 48 grafisch darstellt, würden sie wie durch die Kurve 52 in 7b dargestellt erscheinen, bei der hellere Pixel höhere Pixelwerte haben. Die Lage des Endokards ist nicht der Peak der Kurve 52, der sich in der Nähe der Herzwandmitte befindet, sondern hängt mit der Richtung der Kurvensteigung zusammen. Die Steigung der Kurve 52 wird daher analysiert, indem man das Differential der Kurve 52 berechnet, wie durch die Kurve 58 in 7c gezeigt. Diese Differentialkurve hat einen Peak 54, welcher die maximale negative Steigung am Epikard ist. Der Peak 54, welcher der erste größere Peak ist, auf den man trifft, wenn man von rechts nach links entlang der Kurve 58 geht, ist die maximale positive Steigung, welche die ungefähre Lage des Endokards angibt. Auf diese Weise werden die Pixel entlang und parallel zur Linie 48 in 4 analysiert, um die endokardiale Wand und damit die Lage des durch den kleinen Kasten 46 in 4 markierten endokardialen Apex zu finden.
  • Nachdem diese drei Merkpunkte des LV lokalisiert sind, wird eine von mehreren vorgegebenen Standardformen für das LV an die drei Merkpunkte und die endokardiale Wand angepasst. Drei solcher Standardformen werden in den 5a, 5b und 5c dargestellt. Die erste Form, Begrenzung 62, zeigt sich relativ hoch und nach links gebogen. Die zweite Form, Begrenzung 64, zeigt sich relativ kurz und abgerundet. Die dritte Form, Begrenzung 66, ist eher dreieckig. Jede dieser Standardformen wird entsprechend skaliert, damit sie an die drei Merkpunkte 26, 36, und 46 angepasst ist. Nachdem eine entsprechend skalierte Standardform an die drei Merkpunkte angepasst ist, wird analysiert, in welchem Maße die Form dem Grenzverlauf in den Echodaten entspricht. Dies kann beispielsweise geschehen, indem man die Abstände zwischen der Form und der Herzwand an Punkten entlang der Form misst. Derartige Messungen werden entlang Pfaden vorgenommen, die orthogonal zur Form verlaufen und sich von Punkten entlang der Form ausgehend erstrecken. Die Herzwand kann detektiert werden, indem man beispielsweise das in den 7a7c besprochene Verfahren verwendet. Die Form, die als größte Übereinstimmung mit der zu verfolgenden Grenze gewertet wird, beispielsweise durch einen Mittelwert dieser Abstandsmessungen, wird als die Form gewählt, die für die Fortsetzung des Protokolls benutzt wird.
  • Die gewählte Form wird anschließend an die zu verfolgende Grenze angepasst, indem sie, in diesem Beispiel, auf die endokardiale Wand „ausgedehnt" wird. Das Dehnen erfolgt, indem 48 Linien von Pixeln analysiert werden, die in gleichmäßigem Abstand um die Grenze herum und ungefähr senkrecht zur Herzwand angeordnet sind. Die Pixel entlang jeder der 48 Linien werden wie in den 7a7c gezeigt analysiert, um die angrenzende endokardiale Wand zu finden, und die gewählte Form wird gedehnt, damit sie mit der endokardialen Wand übereinstimmt. Die Grundlinie zwischen den Punkten 26 und 36 wird nicht an die Form angepasst, sondern als eine gerade Linie belassen, da dies die Nominalebene der Mitralklappe ist. Nachdem die Form an die Punkte entlang der Herzwand angepasst wurde, wird die Grenzverlaufsverfolgung geglättet und dem endsystolischen Bild überlagert angezeigt, wie im Bild 78 auf der rechten Seite der Doppelanzeige in 8 gezeigt. Die Anzeige enthält fünf Kontrollpunkte, die als X entlang der Grenze zwischen dem MMA-Merkpunkt und dem Apex angezeigt werden, und fünf Kontrollpunkte, die ebenfalls als X entlang der Grenze zwischen dem Apex-Merkpunkt und dem LMA-Merkpunkt angezeigt werden. In diesem Beispiel wird auch der mit Hilfe des Dehnungsverfahrens angepasste Teil der Linie 48 zwischen dem Apex und der Mitralklappenebene ge zeigt.
  • Nachdem auf diese Weise die endsystolische Grenze gezeichnet wurde, fährt der ABD-Prozessor nun damit fort, die enddiastolische Grenze zu ermitteln. Dies geschieht nicht, indem dieser Vorgang beim enddioastolischen Bild 16 wiederholt wird, sondern indem in jedem Zwischenbild in der Sequenz zwischen Endsystole und Enddiastole eine Grenze gefunden wird. Bei einer gegebenen Bildsequenz kann dies 20–30 Einzelbilder umfassen. Da dies die Umkehrung der Reihenfolge ist, in der die Bilder erfasst wurden, wird es von einem Bild zum nächsten nur stufenweise Veränderungen in der Lage der endokardialen Grenze geben. Folglich ist zu erwarten, dass es eine relativ hohe Korrelation zwischen aufeinanderfolgenden Bildern gibt. Somit wird die endsystolische Grenze als Ausgangspunkt benutzt, um die Grenze für das vorhergehende Bild zu finden, die so für das vorhergehende Bild gefundene Grenze wird als Ausgangspunkt benutzt, um die Grenze für das noch davor liegende Bild zu finden, usw. Bei einer konstruierten Ausführungsform geschieht dies, indem man einen kleinen Bereich des enddiastolischen Bildes um den MMA und den LMA herum herausnimmt und diesen Bildbereich als Vorlage zum Korrelieren und Abgleichen mit dem unmittelbar vorhergehenden Bild verwendet, um die Lage des MMA und des LMA im unmittelbar vorhergehenden Bild zu finden. Der Apex wird wie zuvor lokalisiert, indem man den Winkel zwischen dem oberen Bereich des Septums und der lateralen LV-Wand halbiert und dann das Endokard mit Hilfe der maximalen Steigung des Helligkeitsgradienten lokalisiert. Da sich das LV beim Voranschreiten von Systole zu Diastole ausdehnt, enthalten Konfidenzmaße die Verlagerung der Merkpunkte von Einzelbild zu Einzelbild nach außen. Sind in einem Einzelbild die drei Merkpunkte gefunden, wird die entsprechend skalierte Standardform an die drei Merkpunkte angepasst. Ein weiterer Konfidenzmaße ist die Ausdehnung der Standardformen; weicht eine gezeichnete LV-Grenze zu weit von einer Standardform ab, wird der Vorgang abgebrochen.
  • Die Abgrenzung wird auf diese Weise so lange fortgeführt, bis das enddiastolische Bild verarbeitet und sein endokardialer Grenzverlauf definiert ist. Anschließend erscheint die Doppelanzeige wie in 8 gezeigt, wobei die endokardialen Grenzen sowohl im enddiastolischen als auch im endsystolischen Bild 76, 78 eingezeichnet sind.
  • Wie in 8 gezeigt, haben die endokardialen Grenzen sowohl im enddiastolischen als auch im endsystolischen Bild kleine Kästchen, welche die drei Merkpunkte und die mit X markierten Kontrollpunkte auf den septalen und lateralen Grenzverläufen angeben. Der Arzt wählt die standardmäßige Anzahl der zunächst angezeigten Kontroll punkte; bei dem in 9 gezeigten Grenzverlauf 80 werden drei Kontrollpunkte an der Septalwand und vier Kontrollpunkte an der Lateralwand gezeigt. Bei Bedarf kann der Arzt sowohl das enddiastolische und endsystolische Bild als auch sämtliche Zwischenbilder der Schleife überprüfen und die Positionen der Merkpunktkästen und X-Kontrollpunkte manuell justieren, falls sich zeigt, dass das automatisierte Verfahren eine Grenze an einer falschen Position platziert hat. Der Arzt kann ein Kästchen oder ein X entlang der Grenze an eine neue Position verschieben sowie weitere Kontrollpunkte hinzufügen oder Kontrollpunkte von der Grenze löschen. Den Vorgang, mit dem der Arzt einen Kasten oder ein X seitlich verschiebt, bezeichnet man als Gummibandverfahren (Rubberbanding). Angenommen, der ABD-Prozessor hatte den Kontrollpunkt und die Grenze zunächst an der mit dem Kreis 82 und der gestrichelten Linie 84 angedeuteten Position lokalisiert, die der Arzt als falsch erkennt. Der Arzt kann den Kontrollpunkt nun seitlich verschieben, indem er das X mit einer Bildschirmzeigevorrichtung an die neue Stelle zieht, wie durch 86 angedeutet. Wenn das X gezogen wird, bewegt oder dehnt sich die Grenze zusammen mit dem X und definiert dadurch einen neuen Grenzverlauf, wie durch die durchgehende Grenzlinie 88 angedeutet. Auf diese Weise kann der Arzt die vom ABD-Prozessor gezeichneten Grenzen manuell korrigieren und justieren. Wenn der Arzt einen Kontrollpunkt X seitlich verschiebt, reagiert der ABD-Prozessor, indem er automatisch die Position der benachbarten Grenze und gegebenenfalls angrenzender Kontrollpunkte neu berechnet, damit der Grenzverlauf durchwegs zusammenhängend bleibt. Die Position eines zuvor vom Arzt manuell neu positionierten Kontrollpunkts oder Merkpunktkastens wird bei der Neuberechnung nicht angepasst, so dass dieser fachkundige Eingriff in den Grenzzeichnungsprozess erhalten bleibt. Falls der Arzt einen Merkpunktkasten verschiebt, wird der gesamte Grenzverlauf vom ABD-Prozessor neu berechnet und an die Merkpunkte sowie die Herzwand angepasst. Da die Justierung eines Grenzverlaufs in der Bildsequenz die Grenzverläufe zeitweilig benachbarter Bilder in der Sequenz beeinflussen kann, reagiert der ABD-Prozessor auch auf eine manuelle Justierung, indem er den justierten Grenzverlauf mit zeitweilig benachbarten Grenzverläufen korreliert, so dass die manuelle Justierung in einigen oder allen Bildern der Schleife korrekt durchgehend dargestellt wird.
  • Eine weitere Möglichkeit zur interaktiven Justierung der gezeichneten Grenzverläufe besteht darin, nur die Grenzverlaufsverfolgungen als „Stapel" in einer Zeitsequenz von ED zu ES oder später zusammenzusetzen, um eine von den Grenzen definierte Oberfläche zu schaffen, die in den drei Dimensionen gesehen wird, wie beispielsweise in einer kinetischen Parallaxenanzeige. Die von den Grenzen gebildete kontinuierliche Oberfläche kann bewertet und mit einem Rubberbanding-Verfahren justiert werden, das man als aktive Oberflächenjustierung kennt. Falls der Arzt einen Punkt auf der von den Grenzen geformten Oberfläche sieht, der nicht auf die zeitweilig angrenzenden Grenzverlaufsverfolgungen oder den gewünschten Grenzverlauf ausgerichtet ist, kann er die Oberfläche mit einer Zeigevorrichtung ziehen oder schieben. Die aktive Oberflächenjustierung passt dann die benachbarten Grenzen sowie die hierdurch definierte Oberfläche an die vom Arzt vorgenommenen Justierungen an, so wie sich ein Ballon anpasst, der an einer Stelle seiner Oberfläche eingedrückt wird. Somit kann der Arzt die Auswirkung einer Justierung beobachten, die an einem Grenzverlauf der zeitweilig umgebenden Grenzen des Herzzyklus vorgenommen wurde.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontrollpunkte nicht einfach in gleichmäßigen Abständen um die gezeichnete Grenze herum verteilt, sondern ihre Positionen entsprechen, von einem Einzelbild zum nächsten während des Herzzyklus, konstanten anatomischen Stellen. Dies kann geschehen, indem die Kontrollpunkte des Bildes mittels Speckle-Tracking, Feature-Tracking oder irgendeine Art von Vektorgeschwindigkeits- oder Vektorverschiebungsverarbeitung mit denen eines Referenzbildes in Beziehung gesetzt werden. Da in einem Ultraschallbild gezeigte anatomische Punkte von Einzelbild zu Einzelbild ein im Wesentlichen konstantes Speckle-Muster aufweisen, können sich die Kontrollpunkte in anderen Bildern auf ihren jeweiligen gezeichneten Grenzen an Stellen befinden, die ihren charakteristischen Speckle-Stellen im Referenzbild entsprechen. Wenn sich die Kontrollpunkte an konstanten anatomischen Positionen befinden, scheinen sie sich während des Herzzyklus, bei dem sich die Herzwand zusammenzieht und ausdehnt, näher aufeinander zu und dann wieder voneinander weg zu bewegen. Wenn ein Kontrollpunkt X vom Arzt auf einer Grenze verschoben wird, werden automatisch auch die entsprechenden Kontrollpunkt-Xe in den anderen Bildern entsprechend an die neuen mittels Speckle-Tracking ermittelten Positionen in jedem Bild verschoben. Derartige konstante anatomische Stellen für die Kontrollpunkte sind wichtig, wenn die lokale Herzwandbewegung zu bewerten ist, wie nachfolgend erörtert.
  • Da jedes der in 8 gezeigten Bilder ein Bild in der Herzbildschleife ist, kann der Arzt weiterhin die Genauigkeit der Grenzverläufe im enddiastolischen und endsystolischen Bild 76, 78 überprüfen, indem er die Herzbildschleife hinter den in der Anzeige aus 8 gezeichneten Grenzen abspielt. Dies geschieht, indem eines der Bilder aus 8 auswählt wird und dann im Systemmenü „Wiedergabe" gewählt wird, um die Herzschleife in Echtzeit oder mit einer gewählten Bildwechselfrequenz hinter dem Grenzverlauf wiederholt abzuspielen. Im enddiastolischen Bild 76 befindet sich das Endokard in seiner maximalen Ausdehnung; folglich sollte sich das Endokard in der Schleife von der im enddiastolischen Bild gezeichneten Grenze weg nach innen und dann wieder zu ihr zurück bewegen. Im endsystolischen Bild 78 ist das Endokard vollständig zusammengezogen; folglich sollte sich in diesem Bild das Endokard in der Schleife von der Grenze weg nach außen und dann wieder zu ihr zurück bewegen. Falls sich das Endokard nicht auf diese Weise bewegt und beispielsweise den Grenzverlauf durchschreitet, ist unter Umständen ein anderes Bild für die Enddiastole oder Endsystole zu wählen oder eine manuelle Justierung eines gezeichneten Grenzverlaufs durchzuführen. Natürlich können die Schleife und ihre gezeichneten Grenzverläufe über den gesamten Herzzyklus hinweg wiederholt abgespielt werden, so dass der Arzt beobachten kann, wie sich die endokardiale Verfolgung mit der Herzbewegung in Echtzeit verändert.
  • Während der ABD-Prozessor die Hauptmerkpunkte identifiziert und die Grenzverläufe an die Bildsequenz anpasst, führt er periodisch Konfidenzmessungen durch, um die Wahrscheinlichkeit zu beurteilen, dass die Bildgrenzen präzise lokalisiert und verfolgt wurden. Hebt sich beispielsweise das Septum nicht eindeutig vom Blutspeicher in der LV-Kammer ab, wird der automatisierte Vorgang gestoppt. Überschreiten die verschiedenen Korrelationskoeffizienten nicht die vorgegebenen Schwellenzweite, wird der Vorgang gestoppt. Es werden sowohl räumliche als auch zeitliche Konfidenzmaße verwendet. Weicht beispielsweise der errechnete Grenzverlauf eines Bildes hinsichtlich Größe oder Form zu stark von einer Standardform ab, wird der Vorgang abgebrochen. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn sich die Merkpunkte an unüblichen Positionen in Beziehung zueinander befinden. Desgleichen wird der Vorgang abgebrochen, wenn die Veränderung im errechneten Grenzverlauf von einem Bild zum nächsten in der Sequenz zu groß ist. Wenn der Vorgang stoppt, wird der Arzt durch eine angezeigte Meldung über den Grund dafür informiert und erhält die Möglichkeit, den automatisierten Vorgang fortzusetzen, den automatisierten Vorgang mit oder nach einer Eingabe von seiner Seite fortzusetzen, oder eine neue Schleife von Bildern zu erfassen oder die aktuellen Bilder manuell zu verfolgen.
  • Im dargestellten Beispiel aus 8 werden die automatisch gezeichneten Grenzverläufe der enddiastolischen und endsystolischen Bilder verwendet, um die Auswurffraktion des Herzens zu berechnen. Dies erfolgt durch einen automatischen, modifi zierten Simpsonregel-Prozess, der die abgegrenzte Herzkammer in jeder Phase in einen Stapel virtueller Scheiben unterteilt. Der Durchmesser jeder Scheibe wird zusammen der Scheibenhöhe herangezogen, um das effektive Volumen jeder Scheibe zu berechnen, und diese Volumina werden summiert, um das Herzkammervolumen sowohl bei der Enddiastole als auch bei der Endsystole zu berechnen. Der Unterschied zwischen beiden ergibt die Auswurffraktion, das Volumen oder den Prozentsatz des Herzvolumens, das bei jedem Herzzyklus als gepumptes Blut ausgestoßen wird. Die Berechnung der Auswurffraktion wird im Messfeld links unten in 8 angezeigt und fortwährend aktualisiert. Wenn der Arzt einen gezeichneten Grenzverlauf mit Hilfe des Rubberbanding-Verfahrens justiert, ändert sich somit das berechnete Herzvolumen während dieser Phase, was wiederum die Berechnung der Auswurffraktion beeinflusst, und die neue Berechnung erscheint umgehend im Messfeld. Wenn der Arzt die gezeichneten Grenzen justiert, sieht er anhand der Auswurffraktionsberechnung sofort die Auswirkungen dieser Änderungen.
  • Im vorhergehenden Beispiel begann der Arzt mit dem Erfassen einer Herzschleife, bei der die Grenzverläufe automatisch verfolgt werden sollten. 10 zeigt eine Ultraschallbildanzeige, bei der basierend auf der Fähigkeit des ABD-Prozessors, automatisch Grenzverläufe in die Bilder einzuzeichnen, eine Schleife erfasst wurde. In der dargestellten Anzeige ist fortwährend das Echtzeit-Ultraschallbild 10 wie in 1 zu sehen, während der Arzt die Wandlersonde handhabt, um die gewünschte 4-Kammer-Ansicht des Herzens zu erfassen. Während der Arzt die Wandlersonde handhabt, versucht der ABD-Prozessor, auf mindestens einem der Bilder jedes Herzzyklus Grenzverläufe einzuzeichnen. Mit Hilfe des R-Zacken-Zeitpunktes der EKG-Kurve 12 wählt das Ultraschallsystem automatisch das Bild oder die Bilder aus, die bei jeder Schleife zu verfolgen sind. Das gewählte Bild könnte beispielsweise das erste Bild eines Herzzyklus, das enddiastolische Bild oder das endsystolische Bild sein. Während der ABD-Prozessor versucht, Grenzverläufe unmittelbar in die gewählten Bilder der Echtzeitschleifen einzuzeichnen, werden die Ergebnisse des ABD-Prozesses für ein Bild jeder Schleife als kleines Miniaturbild 9298 unterhalb des Echtzeitbildes 10 angezeigt. Im dargestellten Beispiel werden vier Miniaturbilder für vier aufeinanderfolgende Schleifen gezeigt. Jedes Mal, wenn ein neues Miniaturbild vom ABD-Prozessor verarbeitet ist, erscheint es rechts in der Reihe der Miniaturbilder, wobei das jeweils älteste Miniaturbild verschwindet und sich die Reihe nach links verschiebt. Möglicherweise wird der Arzt das Herz zunächst nicht in einer für den ABD-Prozess akzeptablen Ausrichtung erfassen können, so dass die Folge von Miniaturbildern zu diesem Zeitpunkt keine Grenzen zeigt, weil der ABD-Prozessor noch nicht in der Lage ist, erfolgreich Grenzverläufe in die Bildern einzuzeichnen. Indem der Arzt jedoch die Sonde handhabt, um die erforderliche Sichtebene für eine erfolgreiche ABD-Funktion zu erfassen und die Bilder mit besserer Klarheit und Auflösung erfasst werden, erscheinen in der Folge von Miniaturbildern Grenzverläufe, wie in der Zeichnung gezeigt. Hält der Arzt die Sonde im erforderlichen Winkel relativ zum Herzen, so dass der ABD-Prozess anhaltend erfolgreich ist, zeigt die Folge von Miniaturbildern kontinuierlich erfolgreich gezeichnete Grenzverläufe. Der Arzt kann die Erfassung dann „einfrieren", um eine oder mehrere erfolgreich verfolgte Schleifen im Cineloop-Speicher zu erfassen, und anschließend eine der Schleifen für eine vollständige ABD-Verarbeitung auswählen und wie oben beschrieben anzeigen. Somit dient der ABD-Prozessor dazu, den Arzt bei der Handhabung der Sonde zu unterstützen, um erfolgreich Bilder und Schleifen zu erfassen, die vom ABD-Prozessor erfolgreich zur Grenzdefinition verarbeitet werden können.
  • Eine andere Möglichkeit, dem Arzt mitzuteilen, dass für eine ABD-Verarbeitung akzeptable Bilder erfasst werden, ist ein grafischer ABD-Erfolgsindikator. Ein derartiger Indikator kann qualitativ, quantitativ oder beides sein, wie in 10 dargestellt. Rechts von der Anzeige aus 10 befindet sich eine Pegelanzeige 110 mit einer Skala von Null bis 100%. Wenn der Arzt Bilder erfasst, die für die ABD-Verarbeitung ungeeignet sind, ist die Pegelanzeige 110 leer. Werden jedoch zunehmend geeignete Bilder erfasst, beginnt vom unteren Rand der Pegelanzeige aus ein Farbbalken 112 zu steigen. Die Skalierung der Pegelanzeige gibt entweder den Prozentsatz von Grenzverläufen an, die ausprobiert und erfolgreich gezeichnet wurden, oder die Veränderungen bei den Gesamtkonfidenzmaßen, wie oben erörtert. In der Zeichnung befindet sich ein grüner Balken bei 80% und deutet damit an, dass der ABD-Prozessor 80% der Bilder erfolgreich verarbeiten konnte, die während eines kürzlichen Intervalls wie den letzten paar Herzzyklen ausprobiert wurden, oder dass die gezeichneten Grenzverläufe ein Konfidenzmaß an Genauigkeit von 80% erreicht haben.
  • Eine dritte Möglichkeit, dem Arzt einen ABD-Erfolg anzuzeigen, besteht darin, in Echtzeit in den Echtzeitbildern 10 eingezeichnete Grenzverläufe darzustellen. Der ABD-Prozessor kann versuchen, für jeden Herzzyklus einen Grenzverlauf in einem einzelnen Bild zu zeichnen, wie beispielsweise dem enddiastolischen Bild, wobei der erfolgreich gezeichnete Grenzverlauf für die Dauer dieses Herzzyklus bis zum nächsten endsystolischen Bild über dem Echtzeitbild angezeigt wird. Ist genügend Verarbeitungsgeschwindig keit verfügbar, werden alternativ die Grenzverläufe berechnet und für jedes Bild im Herzzyklus angezeigt. In beiden Fällen erscheinen die gezeichneten Grenzverläufe nicht, oder sie werden nur kurz ein- und wieder ausgeblendet, wenn sie ungeeignet sind oder marginale Herzbilder erfasst werden; sie erscheinen jedoch konstant, wenn eine Abfolge geeigneter Bilder erfasst wird; in diesem Fall weiß der Arzt, dass die Sonde so ausgerichtet ist, dass gute 4-Kammer-Ansichten für die ABD-Verarbeitung erfasst werden.
  • Zusätzlich zum LV bei 4-Kammer-Ansichten kann der ABD-Prozessor der vorliegenden Erfindung auch Grenzverläufe in anderen Arten von Ultraschallbildern definieren. Zur automatischen Grenzdefinition können Kurzachsenansichten verarbeitet werden, wobei es sich bei den verwendeten Merkpunkten um den Ring (Annulus) oder den Ausflusstrakt handeln kann. Alternativ lässt sich die Mitte der Herzkammer anhand ihres Kontrastes zur umgebenden Herzwand finden; anschließend wird der gewünschte Grenzverlauf durch radiale Erweiterung und Anpassung einer kreisförmigen Standardform lokalisiert. Auf ähnliche Weise können die Wände von Blutgefäßen wie der Halsschlagader verfolgt werden, indem man die Mittellinie des Gefäßes identifiziert und dann von gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie aus geradlinige Formen verlängert, um kleine Liniensegmente an die Endothelwand anzupassen. Auch fetale Anatomie, wie beispielsweise der fetale Schädel, kann mit Hilfe einer elliptischen Form automatisch verfolgt werden.
  • Mit der Fähigkeit, bei einer vollständigen Bilderschleife automatisch Grenzverläufe von Herzstrukturen wie dem Endokard einzuzeichnen, werden eine Reihe von Diagnoseverfahren durchführbar. 11 beispielsweise veranschaulicht ein Verfahren zum Bewerten einer regionalen Wandbewegung mittels automatisierter Grenzdetektion. Die Zeichnung in 11 stellt eine Ultraschallanzeige dar, bei der die kontinuierliche Bewegung des Endokards oder Myokards über verschiedene vollständige Herzzyklen gezeigt wird. Der ABD-Prozessor arbeitet wie oben beschrieben, um eine Spur entlang der endokardialen Grenze oder fortlaufend durch das Myokard der Bilder einer oder mehrerer Schleifen zu zeichnen. Letzteres erfolgt, indem die endokardiale Grenze wie oben beschrieben verfolgt und anschließend eine Kurve gezeichnet wird, die parallel zum endokardialen Grenzverlauf verläuft und etwas größer als dieser ist. Eine derartige Kurve wird den Herzmuskel zuverlässig kontinuierlich durchqueren. Der Grenzverlauf 100 für ein derartiges Bild ist links in der Zeichnung dargestellt, wobei die Merkpunkte und Kontrollpunkte um die Grenze herum von eins bis acht der Reihe nach nummeriert sind. Zur Analyse der Wandbewegung werden die Bildpunkte unterhalb der Grenze einer Doppler-Verarbeitung unterzogen, um die Geschwindigkeit, Doppler-Energie oder Varianz entlang der definierten Grenze zu ermitteln. Auf diese Weise wird eine Gewebe-Doppler-Bildlinie entlang des Endokards oder Myokards an Stellen berechnet, die durch den automatisch gezeichneten Grenzverlauf definiert werden. Diese Doppler-Verarbeitung wird für den definierten Grenzverlauf jedes Bildes in der Schleife bzw. den Schleifen vorgenommen. Bei den mittels der Doppler-Verarbeitung gewonnenen Informationen von dem sich bewegenden Gewebe kann es sich um Grundfrequenzsignale oder harmonische Signale handeln, die, wie in der US-amerikanischen Patentschrift 6.036.643 beschrieben, verarbeitet werden können. Die Linien von Doppler-Werten für alle Bilder werden als gerade, vertikale Linien angezeigt, wie rechts in 11 dargestellt und durch die vertikale Zahlenreihe 1–8 angedeutet. Die Linien sind aufeinanderfolgend, nebeneinander in der Zeitabfolge der Bilder angeordnet. Die Doppler-Werte werden vorzugsweise farbig dargestellt und bilden so einen M-Mode-Farbanzeigebereich 102. Die Anzeige im Bereich 102 kann als eine ABD-TDI (ABD mit Gewebe-Doppler-Abbildung) bezeichnet werden. Bei der dargestellten Anzeige sind die Farb-Doppler-Linien für die erste Schleife über den durch die Klammer L1 angegebenen Bereich, die Farb-Doppler-Linien für die nächste Schleife über den durch die Klammer L2 angegebenen Bereich, und die Farb-Doppler-Linien für die dritte Schleife über den durch die Klammer L3 angegebenen Bereich angeordnet, usw. Wie der Pfeil unten im Anzeigebereich 102 angibt, setzen sich die Dopper-Linien zeitlich in horizontaler Richtung fort. Die Anzeige 102 zeigt somit in einem Kontinuum über den Herzzyklus die Bewegung des LV-Myokards. Mit Hilfe dieser Anzeige kann der Arzt der Bewegung eines Punktes oder einer Region der Herzwand über einen vollständigen Herzzyklus folgen, indem er eine horizontale Reihe der Anzeige beobachtet. Beispielsweise ist die Herzwand am Apex des Herzens links vom Bereich 102 mit 5 markiert, entsprechend dem Apex-Merkpunkt 5 auf dem Grenzverlauf 100. Indem er die Doppler-Daten (Farben) rechts von 5 im Bereich 102 betrachtet, kann der Arzt die Geschwindigkeit oder Geschwindigkeitsänderung oder Bewegungsintensität der Herzwand am Apex des Herzens sehen, während sie sich über den vollständigen Herzzyklus bzw. Herzzyklen verändert. Falls sich eine Region der Wand aufgrund eines Infarktes oder eines anderen Fehlers nicht bewegt, kann sie durch eine veränderte oder unterschiedliche Farbe in einer bestimmten horizontalen Höhe in der ABD-TDI-Anzeige kenntlich gemacht werden.
  • Es ist zu beachten, dass sich, da sich die LV-Herzwand ständig ausdehnt und wieder zusammenzieht, während das Herz schlägt, die Länge der Linie 100 vom MMA um den Apex und zurück zum LMA entsprechend fortwährend ändert. Sind die Kontrollpunkte einfach in gleichen Abständen um die Linie 100 herum voneinander abgegrenzt, stimmen sie eventuell nicht über einen vollständigen Herzzyklus hinweg kontinuierlich mit denselben Punkten der Herzwand überein. Dies wird überwunden, indem die Anatomie von einer Grundlinie von Kontrollpunkten aus über den Herzzyklus hinweg nachverfolgt wird, beispielsweise indem jeder lokale Punkt der Herzwand entlang der ABD-Spur von Einzelbild zu Einzelbild einem Speckle-Tracking-Verfahren unterzogen wird, wie oben beschrieben. Die unterschiedlichen Linienlängen werden auf eine gemeinsame Länge neu skaliert oder normalisiert, so dass sich eine von jeder Zahl links in der Anzeige 102 nach rechts verlängerte horizontale Line über das Kontinuum von Gewebe-Doppler-Linien hinweg auf denselben Punkt oder dieselbe Region der Herzwand bezieht.
  • Eine ABD-TDI-Anzeige kann auch aus Kurzachsenansichten des Herzens gebildet werden. In Kurzachsenansichten weist die Herzwand eine Ringform auf. Wie zuvor beschrieben, kann das Endokard für jedes Einzelbild des Herzzyklus automatisch verfolgt und ein paralleler, etwas größerer Kreis als die Verfolgung durch den Herzmuskel in den Bildern gezogen werden. Um jeden dieser Kreise herum werden Doppler-Werte erfasst, die in einem Kontinuum von Linien in dem Format angezeigt werden, wie es im Bereich 102 in 11 dargestellt ist. Somit kann das Anzeigeformat 102 entweder für Kurzachsenansichten oder Langachsenansichten des Herzens verwendet werden.
  • Eine weitere Anwendung für automatisch gezeichnete Herzgrenzen ist in 12 dargestellt. In dieser Darstellung stellt der Grenzverlauf 300 die durch die oben beschriebene automatische Grenzdetektion definierte Herzgrenze dar, mit einer Linie 306 für die Mitralklappenebene an der Basis. Um den ersten Grenzverlauf 300 ist ein zweiter, etwas größerer Grenzverlauf 302 gezogen. Dieser zweite Grenzverlauf kann eine ABD-erzeugte Grenze des Epikards oder eine Spur sein, die in einem vorgegebenen lateralen Abstand d senkrecht zum endokardialen Grenzverlauf 300 abgesetzt verläuft. In diesem letzteren Fall kann die Spur 302 kontinuierlich durch das Myokard verlaufen. Somit würden Doppler-Werte entlang der Spur 302 Bewegungsmesswerte ergeben, die in einem zentralen Bereich des Herzmuskels aufgenommen wurden. Der Abstand zwischen den beiden Spuren kann in kleine Bereiche 304 unterteilt werden und die Doppler-Werte innerhalb jedes Bereichs können integriert werden, um ein Maß für die regionale Wandbewegung an einem bestimmten Punkt der LV-Wand zu erzeugen. Diese Messungen werden vorgenommen, indem zahlreiche oder alle Bilder der Herzschleife einer ABD-Verarbeitung unterzogen werden, um schnell und präzise quantifizierte Messwerte für die Herzleistung über die meisten oder alle Herzzyklen hinweg bereitzustellen.
  • Die in den Bereichen 304 vorgenommenen Messungen können verwendet werden, um automatisch ein anatomisch entsprechendes Wertungsdiagramm für die Herzleistung auszufüllen. 13a beispielsweise zeigt eine grafische Darstellung 310 des LV in einer 4-Kammer-Ansicht, bei der das Myokard in nummerierte Bereiche unterteilt ist. Die Region 6 auf dem anatomischen Wertungsdiagramm 310 entspricht den kleinen Bereichen 304a304d, die durch automatisch gezeichnete Grenzverläufe definiert wurden. Die in diesen Bereichen 304a304d vorgenommenen Messungen können zusammengefasst und verwendet werden, um auf dem Wertungsdiagramm 310 automatisch eine Wertung für die Region 6 zu platzieren, die numerisch oder qualitativ sein kann, beispielsweise eine Farbcodierung. Die Wertung kann ein Spitzen- oder Durchschnittswert sein, der für eine Phase des Herzzyklus gemessen oder über alle Einzelbilder des vollständigen Herzzyklus hinweg aufgenommen wurde. 13b veranschaulicht ein ähnliches anatomisches Wertungsdiagramm 312 für eine Kurzachsenansicht des Herzens, das verwendet werden kann, um Bilder mit automatisch gezeichneten Grenzverläufen zu bewerten, die aus dieser Ansicht erfasst wurden. Ein Wertungsdiagramm kann lediglich für ein Einzelbild, für eine Gruppe von Einzelbildern oder für jedes Einzelbild einer Herzsequenz vollständig ausgefüllt werden. Im letzteren Fall können farbcodierte Wertungsdiagramme in rascher Abfolge in einer Echtzeitschleife (oder langsamer oder schneller) von Bildern der Wertungsdiagramme wiedergegeben werden, so dass der Arzt die Zeitveränderung einer Herzregion in einem Segment des Wertungsdiagramms betrachten kann, das von Einzelbild zu Einzelbild auf dem Anzeigebildschirm stationär ist.
  • Automatisch gezeichnete Herzgrenzen können auch verwendet werden, um den myokardialen Bereich in kontrastverstärkten Bildern oder Schleifen zu definieren. Durch Hinzufügen eines Kontrastmittels zur Herzbildgebungsuntersuchung kann der Arzt beurteilen, wie gut der Herzmuskel durchblutet wird. Automatisch errechnete Grenzverläufe können als Eingabewert für eine Reihe von Durchblutungsquantifizierungsalgorithmen herangezogen werden. Automatisch gezeichnete Herzgrenzen und Durchblutungsinformationen, die gleichzeitig in einem Bild oder einer Schleife dargestellt werden, bilden eine aussagekräftige Kombination, weil der Arzt Wandbewegung, Verdickung und Durchblutung gleichzeitig beurteilen kann. Angenommen, die Grenzverläufe sind bekannt, dann kann man auf einer Segment-für-Segment-Basis die Dicke der myokardialen Wände zwischen den endokardialen und epikardialen Rändern ermitteln, wie in 12 gezeigt. Durch einen unabhängigen Algorithmus quantifizierte Durchblutungsinformationen können ebenfalls neben den quantitativen Wandstärkeinformationen angezeigt werden. Quantitative Durchblutungsinformationen und Wandstärkeinformationen können auch parametrisch miteinander kombiniert und auf einer Segment-für-Segment-Basis in einer farbcodierten Anzeige für eine Doppler- und Wandbewegungsintegration dargestellt werden.
  • Ein weiteres durch die automatische Grenzdetektion durchführbar gemachtes diagnostisches Verfahren ist die Analyse der Verformungsrate (Strain Rate) der Herzleistung. Die Verformungsrate ist ein Maß, das als die axiale Ableitung der Geschwindigkeit von Gewebe errechnet wird und zu einer Darstellung der relativen Verformung von Gewebe während der Kontraktion oder Expansion (ihren kann. Das herkömmliche Verfahren zur Berechnung der Verformungsrate in einem Ultraschallbild besteht darin, Doppler-Geschwindigkeitswerte entlang der Ultraschallstrahlenbündel zu finden, und dann mit Hilfe aufeinanderfolgender Geschwindigkeitswerte entlang des Strahlenbündels den räumlichen Gradienten als eine Ableitung zu berechnen. Dieser räumliche Geschwindigkeitsgradient ist somit stark abhängig von der veränderlichen Beziehung zwischen den Strahlenbündelrichtungen und der Anatomie im Bild, was bedeutet, dass sich die Werte der Verformungsrate ändern können, wenn sich die Sonde bewegt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung bevorzugen es, eine Verformungsratenberechnung zu verwenden, die von der Richtung der Gewebebewegung anstatt von einer willkürlichen Strahlenbündelrichtung abhängig ist. Folglich berechnen die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Verformungsrate in der Richtung des Geschwindigkeitsvektors der Gewebebewegung. Dazu benötigt man nicht nur Geschwindigkeitswerte für die Gewebepixel in einem Bild, sondern auch die Richtung oder die vektorielle Komponente der Bewegung, die mittels bekannter Doppler-Verfahren erlangt werden kann. Der Unterschied zwischen benachbarten Pixeln in der Bewegungsrichtung wird dann als Verformungsrate berechnet. Die Verformungsrate kann anhand von Grundfrequenz-Echoinformationen oder anhand von harmonischen Signalen berechnet werden, die störungsfreier sein können als die Grundfrequenzsignale.
  • 14a zeigt zwei Spuren, die automatisch über die Grenzverläufe einer 4-Kammer-Ansicht des LV gezeichnet wurden. Der Grenzverlauf 250 wurde gezeichnet, um das Endokard zu definieren, und der Grenzverlauf 252 wurde gezeichnet, um das Epikard des LV zu definieren. Zwischen dem endokardialen und dem epikardialen Grenzverlauf wurde eine dritte Spur 260 automatisch eingezeichnet. Diese dritte Spur 260 wird zu verlässig das Myokard kontinuierlich durchqueren. Mit Hilfe dieser Spuren lässt sich die Verformungsrate für die beiden Hauptkomponenten der LV-Bewegung berechnen. Eine dieser Komponenten ist die Kontraktion und Expansion benachbarter Zellen im Herzmuskel. Diese Bewegung erfolgt im Allgemeinen entlang der Richtung der Spur 260. Eine Darstellung der Verformungsrate dieser Zellenbewegung kann durch Differenzieren der Geschwindigkeitswerte von aufeinanderfolgenden Punkten A-A' entlang der Spur 260 gefunden werden, wie in der Zeichnung gezeigt. Die Gesamtbewegung der Herzkammer beim Zusammenziehen und Ausdehnen der Muskelzellen ist zur Mitte der Herzkammer und von ihr weg gerichtet. Eine Darstellung der Verformungsrate dieser zweiten Bewegungskomponente wird berechnet, indem man Geschwindigkeiten in einer Richtung senkrecht zu den gezeichneten Grenzverläufen differenziert, wie beispielsweise an den Punkten B-B' über den Herzmuskel. Die so entlang des Myokards berechnete Verformungsrate wird vorzugsweise in einer farbcodierten Darstellung angezeigt. Eine ähnliche Reihe von Verformungsratenmessungen kann mit Hilfe der in Kurzachsenansichten des Herzens gezeichneten Grenzverläufe 270 (Endokard), 272 (Epikard) und der Spur 280 (Myokard) vorgenommen werden, wie in 14b gezeigt. In dieser Zeichnung wird die Muskelzellenkontraktion und -expansion benutzt, um die Verformungsrate in der Umfangsrichtung zu berechnen, wie sie beispielsweise anhand der Geschwindigkeiten an den Punkten A-A' im Bild berechnet würde. Radiale Expansions- und Kontraktionskomponenten werden in einer Verformungsratenanzeige dargestellt, indem in radialer Richtung differenziert wird, wie beispielsweise mit Hilfe der Geschwindigkeiten an den Punkten B-B', C-C' und D-D'. Die Verformungsrate über den vollständigen Herzzyklus kann angezeigt werden, in dem man die Verformungsrate um den gesamten Grenzverlauf herum für jedes Einzelbild im Herzzyklus berechnet und dann die Verformung für jedes Einzelbild als vertikale Linie in einer Zeitfolge von Linien anzeigt, wie durch die Anzeige 102 in 11 dargestellt.
  • Die 15a und 15b veranschaulichen die Verwendung einer automatischen Grenzdetektion in einer dreidimensionalen Abbildung. Die vorhergehenden Beispiele haben gezeigt, wie Grenzverläufe in zweidimensionalen Herzbildern automatisch gezeichnet werden können. Das oben beschriebene Verfahren ist wirkungsvoll, um auch die Grenzverläufe von dreidimensionalen Herzbildern zu definieren. Wird ein dreidimensionales Herzbild durch Erfassen einer Reihe räumlich benachbarter, zweidimensionaler Bildebenen des Herzens erzeugt, kann der oben beschriebene ABD-Prozess bei jedem Komponentenbild durchgeführt werden, um eine Reihe von Grenzverläufen zu definieren, die zu sammen eine Oberfläche des Herzens definieren, wie beispielsweise die endokardiale Oberfläche. Wird das dreidimensionale Herzbild anhand von Ultraschallstrahlenbündeln erzeugt, die in drei Richtungen gelenkt wurden, um das Herz dreidimensional in Echtzeit abzutasten, lässt sich der resultierende dreidimensionale Datensatz in eine Reihe paralleler Ebenen unterteilen, die wie oben beschrieben verarbeitet werden, um eine Reihe planarer Grenzverläufe zu definieren, die zusammengesetzt werden können, um eine Grenze wie beispielsweise die Herzwand liefern. Vorzugsweise wird der dreidimensionale Datensatz dreidimensional verarbeitet, wobei die zusammenhängende Beschaffenheit der Herzwand in drei Dimensionen im Datensatz genutzt wird, um die dreidimensionale Grenze zuverlässiger zu definieren. In jedem Fall kann der resultierende dreidimensionale Grenzverlauf des LV-Endokards wie in 15a gezeigt erscheinen, als etwas längliche, beutelähnliche Oberfläche, die am Apexende A geschlossen und in der Mitralklappenebene A' geöffnet ist. 15a stellt die in einer Phase des Herzzyklus verfolgte dreidimensionale endokardiale Oberfläche dar. In jedem 3D-Bild einer 3D-Herzschleife wird die endokardiale Oberfläche etwas unterschiedlich sein, da sich das LV während des Herzzyklus ständig zusammenzieht und ausdehnt. Somit lässt sich für jedes dreidimensionale Bild in der Schleife eine andere Grenzoberfläche 200 berechnen. Da es die Schallgeschwindigkeit eventuell nicht zulässt, die Ultraschalldaten für ein vollständiges 3D-Bild mit der gewünschten 3D-Bildwechselfrequenz zu erfassen, können die 3D-Bilder im Zeitablauf aufgebaut werden, indem ein von der EKG-Kurve ausgelöstes Herz-Gating verwendet wird, um die Daten für einen Teil eines 3D-Bildes in bestimmten Phasen des Herzens über mehrere Herzzyklen hinweg zu erfassen, bis der vollständige Datensatz erlangt wurde, der zur Erzeugung von 3D-Bildern mit dem gewünschten zeitlichen Abstand über den gesamten Herzzyklus benötigt wird.
  • Das 3D-Bild des Endokards in 15a kann mittels Doppler-Verarbeitung erzeugt werden, wobei die Geschwindigkeit, Varianz oder Doppler-Energie an jedem Punkt der LV-Wand aufgedeckt wird, indem die endokardiale Gewebe-Doppler-Oberfläche 200 gedreht und untersucht wird. Eine andere Möglichkeit, die Doppler-Information für das gesamte Endokard zu betrachten, besteht darin, die Gewebe-Doppler-Oberfläche 200 zu einer zweidimensionalen Form „auszubreiten", wie in 15b gezeigt. In dieser Darstellung befindet sich der Apex an A, und die Mitralklappenebene erstreckt sich entlang der Unterkante zwischen A und A'. In dieser Anzeige kann der Arzt die Bewegung des gesamten Endokards auf einen Blick untersuchen. Eine derartige Anzeige zeigt Bewegung in nur einer Phase des Herzzyklus, derjenigen Phase, die durch den Positionsanzeiger 14 unterhalb der EKG-Kurve 12 der Anzeige angegeben wird, weshalb es wünschenswert ist, alle endokardialen Oberflächen in allen 3D-Bildern des Herzzyklus auszubreiten und als „Stapel" anzuordnen, damit sie sich der Arzt in beliebiger Reihenfolge nacheinander ansehen kann. Sollte der Arzt in einem der ausgebreiteten Bilder eine Bewegungsanomalie erkennen, wie beispielsweise in dem durch den Kasten 202 angegebenen Bereich, kann er sich auf diese Stelle der Herzwand konzentrieren, an der die Anomalie zu sehen ist. Anschließend kann er den Stapel von Bildern im Kasten 202 in jeder der beiden zeitlichen Reihenfolgen durchsehen, um die Anomalie über den gesamten Herzzyklus näher zu untersuchen. Alternativ kann der Arzt eine Linie durch die Anomalie im Kasten 202 ziehen und dann die Gewebe-Doppler-Werte entlang dieser Linie von allen Bildern in der Sequenz in einer ABD-TDI-Anzeige 102 anzeigen, wie oben beschrieben.
  • Wenn keine Echtzeit-3D-Bildgebungsmöglichkeit verfügbar ist, kann dennoch eine 3D-Diagnose durchgeführt werden, indem mehrere Bildebenen einer Herzkammer in unterschiedlichen Ausrichtungen erfasst und dann mittels automatischer Grenzdetektion verarbeitet werden. 15c ist eine Darstellung des endokardialen Grenzverlaufs 200 vom Apex A in der Mitte der Zeichnung aus gesehen, so wie das Herz möglicherweise durch eine für eine apikale Ansicht platzierte Wandlersonde gesehen wird, wie oben beschrieben. Mit der so platzierten Sonde werden Ultraschallinformationen von drei Ebenen erfasst, die durch die Herzkammer verlaufen, in der Zeichnung mit 204, 206 und 208 bezeichnet. In dieser Zeichnung sind die Ebenen hochkant zu sehen, wobei sich in diesem Beispiel die drei Ebenen in der Nähe des LV-Apex schneiden. Die Ultraschallinformationen von den drei Ebenen können in einer bestimmten, durch ein EKG-Herz-Gating ausgewählten Phase des Herzzyklus oder über den gesamten Herzzyklus erfasst werden, was ebenfalls durch eine EKG-Gating-Erfassung über eine Reihe von Herzzyklen unterstützt werden kann. Die endokardialen LV-Grenzverläufe in den Bildern der drei Ebenen werden automatisch eingezeichnet, wie oben beschrieben, und analysiert.
  • Ein schnelles Verfahren zum Identifizieren einer Herzregion, die einer ausführlicheren Untersuchung bedarf, besteht darin, anhand einer symbolischen Darstellung des Herzens die Herzleistung zu bewerten. Eine derartige symbolische Darstellung ist das in 15d gezeigte Zielscheiben-Wertungsdiagramm 210. Das Zielscheiben-Wertungsdiagramm 210 stellt den Herzmuskel einer Herzkammer dar, als wäre das Myokard in einer einzigen Ebene ausgebreitet, wobei sich der Apex in der Mitte des Wertungs diagramms und die Verbindungsstelle des Myokards und die Mitralklappenebene um den Umfang des Wertungsdiagramms herum befinden. Jeder sich von der Mitte zum Umfang des Wertungsdiagramms 210 erstreckende Sektor stellt einen anderen Abschnitt des sich vom Apex zur Mitralklappenebene erstreckenden Herzmuskels dar. Die Bereiche in dem Wertungsdiagramm sind nummeriert und beziehen sich auf bestimmte Bereiche der Herzwand. Beispielsweise würde die Bildebene 204 aus 15c die Bereiche 1, 7, die Mitte des Wertungsdiagramms sowie die Bereiche 10 und 4 schneiden. Die Bildebene 206 aus 15c würde die Bereiche 6, 12, 16, 14, 9 und 3 des Wertungsdiagramms schneiden, und die Bildebene 208 aus 15c würde die Bereiche 5, 11, 15, 13, 8 und 2 des Wertungsdiagramms schneiden. Die Doppler-detektierte Bewegung an einem automatisch gezeichneten Grenzverlauf in einem oder mehreren Einzelbildern in den Bildebenen wird verwendet, um Daten in das Wertungsdiagramm 210 einzugeben. Mit Hilfe der Bewegungsinformationen der automatisch gezeichneten Grenzverläufe wird das Wertungsdiagramm automatisch ausgefüllt, um Bereiche des Herzens anzugeben, in denen eine ausführliche Diagnose gewährleistet ist. Ist beispielsweise das Herzverhalten in der Ebene 204 des LV normal, können die Bereiche 1, 7, 10 und 4 auf der Anzeige des Ultraschallsystems in grün angezeigt werden. Wird in der Nähe der Verbindungsstelle des Myokards und der Mitralklappenebene ein ungewöhnliches Merkmal wie eine Bewegungsanomalie festgestellt, kann der Bereich 1 in gelb (für eine leichte Unregelmäßigkeit) oder in rot (für eine ernste Unregelmäßigkeit) angezeigt werden, um den Arzt darauf aufmerksam zu machen, sich diesen Bereich genauer anzusehen. Zusätzlich oder alternativ zur Farbcodierung können numerische Wertungen verwendet werden. Ein bevorzugtes vierstufiges Wertungssystem für die Herzleistung besteht darin, Regionen des Herzmuskels als normal, hypokinetisch, dyskinetisch oder akinetisch zu bewerten. Somit weist das angezeigte Zielscheiben-Wertungsdiagramm mit seinen farbcodierten oder numerisch bewerteten Bereichen den Arzt auf Regionen des Herzens hin, in denen eine ausführlichere Diagnose vorgenommen werden sollte.
  • Natürlich ist es wünschenswert, einen vollständigen 3D-Datensatz zu verwenden, um das Wertungsdiagramm 210 auszufüllen. Beispielsweise kann die definierte Herzwand 200 aus 15a „abgeflacht" und kreisförmig um den Apex herum ausgebreitet werden, so dass jeder Bereich des Myokards im Datensatz einem Bereich des Wertungsdiagramms entspricht. Die Bewegungsdaten über einen Abschnitt der abgeflachten Herzwand 200 können gemittelt werden, um einen entsprechenden Abschnitt des Zielscheiben- Wertungsdiagramms 210 auszufüllen. Beispielsweise können die Bewegungsdaten über Abschnitt 212 der endokardialen Daten 200 gemittelt werden, um automatisch eine Wertung (entweder quantitativ oder qualitativ) für den entsprechenden Bereich 5 des Wertungsdiagramms 210 zu berechnen. Die Wertungen für Abschnitt 212 von mehreren endokardialen Datensätzen, die über den vollständigen Herzzyklus erfasst wurden, können ebenfalls gemittelt werden oder außerhalb liegende Werte detektiert werden, um ein Wertungsdiagramm mit Mittelwerten der Herzleistung oder dem stärksten Grad von Leistungsanomalie zu erstellen.
  • In 16 ist ein gemäß vorliegender Erfindung konstruiertes Ultraschallsystem dargestellt. Eine Sonde oder ein Schallkopf 410 mit einem 1D- oder 2D-Array-Wandler 312 sendet Ultraschallwellen aus und empfängt Ultraschallechosignale. Dieses Senden und Empfangen erfolgen unter Steuerung eines Strahlformers 420, der empfangene Echosignale verarbeitet, um anhand der abgetasteten Anatomie kohärente Strahlenbündel von Echosignalen zu formen. Sollten ABD-TDI-Informationen oder Verformungsraten-Informationen darzustellen sein, werden die Echoinformationen von einem Doppler-Prozessor 430 einer Doppler-Verarbeitung unterzogen und die verarbeiteten Doppler-Informationen einem Bildprozessor 440 zugeführt, der zweidimensionale oder dreidimensionale Graustufen- oder Doppler-Bilder erzeugt. Die Bilder durchlaufen einen Cineloop-Speicher 460, von wo sie direkt einem Videoprozessor 470 zur Anzeige auf einer Bildanzeigevorrichtung 480 zugeführt werden können. Die Bilder können auch einem ABD-Prozessor zugeführt werden, der die 2D- oder 3D-Bilder wie oben verarbeitet, um die anatomischen Grenzen und Grenzverläufe in den Bildern zu definieren. Die definierten Grenzverläufe werden den Bildern überlagert, die dem Videoprozessor 470 zur Anzeige zugeführt werden. Das System kann Grenzverläufe in Bildschleifen, die im Cineloop-Speicher 460 gespeichert sind, definieren und anzeigen, oder Grenzverläufe anzeigen, die in Echtzeitbildern eingezeichnet sind, welche bei der Direktabtastung eines Patienten erzeugt wurden.
  • Text in der Zeichnung
  • 7a, b, c
    • Pixel value – Pixelwert
    • Qutside LV – Außerhalb LV
    • Inside LV – Innerhalb LV
    • Depth – Tiefe
  • 16
    • BF – Strahlformer
    • Doppler processor – Doppler-Prozessor
    • Image processor – Bildprozessor
    • Cineloop memory Cineloop-Speicher
    • Video processor Videoprozessor
    • ABD processor – ABD-Prozessor
    • Display – Anzeigevorrichtung

Claims (21)

  1. Verfahren zum Analysieren von Ultraschallbildern des Herzens durch Grenzverlaufsermittlung, das Folgendes umfasst: – Erfassen einer Sequenz von Bildern eines Herzzyklus, die mindestens ein enddiastolisches und ein endsystolisches Bild beinhaltet, wobei die Sequenz von Bildern eine Vielzahl von Zwischenbildern einschließt, die zwischen den Erfassungszeiten der enddiastolischen und endsystolischen Bilder erfasst wurden; – Anzeigen sowohl des enddiastolischen als auch des endsystolischen Bildes auf einer Bildanzeigevorrichtung; und – automatisches Definieren eines Grenzverlaufs für das endsystolische Bild; – automatisches Definieren von Grenzverläufen für die Zwischenbilder anhand der Ergebnisse vom Definieren des Grenzverlaufs für das endsystolische Bild; und dann – automatisches Definieren eines Grenzverlaufs für das enddiastolische Bild.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der automatisch definierte Grenzverlauf des Herzens die endokardiale Grenze ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend das Berechnen der Auswurffraktion des Herzens anhand der automatisch definierten endokardialen Grenzen der enddiastolischen und endsystolischen Bilder.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin umfassend das Anzeigen der berechneten Aufwurffraktion zusammen mit den enddiastolischen und/oder endsystolischen Bildern.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin umfassend das manuelle Anpassen des automatisch definierten Grenzverlaufs in einem der Bilder; und automatisches Aktualisieren der angezeigten berechneten Auswurffraktion als Reaktion auf eine manuelle Anpassung eines automatisch definierten Grenzverlaufs.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend das Erfassen einer EKG-Kurve des Herzzyklus, während dessen eine Sequenz von Bildern erfasst wird; und Verwenden der erfassten EKG-Kurve, um die enddiastolischen und/oder endsystolischen Bilder automatisch zur Anzeige auszuwählen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: das Überprüfen eines oder mehrerer Bilder, die zeitlich an die automatisch ausgewählten enddiastolischen und endsystolischen Bilder angrenzen; und das Ersetzen eines der automatisch ausgewählten Bilder durch eines der überprüften Bilder.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Analysieren von Ultraschallbildern des Herzens mittels Grenzverlaufsermittlung, das Folgendes umfasst: Erfassen einer Sequenz von Bildern eines Herzzyklus, die mindestens entweder ein enddiastolisches oder ein endsystolisches Bild beinhaltet: Anzeigen von mindestens entweder dem enddiastolischen oder dem endsystolischen Bild auf einer Bildanzeigevorrichtung; Anzeigen einer Markierung eines Grenzverlaufs des Herzens auf dem angezeigten Bild; und Wiedergeben zumindest eines Teils der Sequenz von Bildern hintereinander, während die Markierung weiterhin angezeigt bleibt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die wiedergegebene Sequenz von Bildern in Echtzeit hinter der angezeigten Markierung wiedergegeben wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die wiedergegebene Sequenz von Bildern mit einer Bildwechselfrequenz wiedergegeben wird, die langsamer als Echtzeit hinter der wiedergegebenen Markierung ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei sich das Myokard in den wiedergegebenen Bildern von der Grenzverlaufsmarkierung eines enddiastolischen Bildes nach innen und dann wieder nach außen zu bewegen scheint.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei sich das Myokard in den wiedergegebenen Bildern von der Grenzverlaufsmarkierung eines endsystolischen Bildes nach außen und dann wieder nach innen zu bewegen scheint.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur automatischen Grenzverlaufsermittlung von Gewebe in Ultraschallbildern, das Folgendes umfasst: Erfassen einer Sequenz von Herzschleifen in Ultraschallbildern mit einer Ultraschallsonde; Bedienen der Sonde, bis das Herz in den Bildern eine für die automatische Grenzverlaufsermittlung geeignete Ausrichtung hat; Verarbeiten mindestens eines Bildes jeder Herzschleife, während die Sonde bedient wird, um zu versuchen, einen gewünschten kardialen Grenzverlauf automatisch zu ermitteln; und Anzeigen des mindestens einen Bildes zusammen mit einem erfolgreich ermittelten kardialen Grenzverlauf.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei nur ein Bild jeder Herzschleife verarbeitet wird; und wobei eine Abfolge von Bildern entsprechender Herzschleifen nacheinander mit den Ergebnissen der versuchten automatischen Grenzverlaufsermittlung angezeigt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Abfolge von Bildern als Miniaturbilder angezeigt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Bilder der erfassten Herzschleifen in Echtzeit angezeigt werden; wobei alle Bilder einer jeden Herzschleife verarbeitet werden; und wobei auf erfolgreich ermittelten Grenzverläufen in Echtzeit Markierungen angezeigt werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16 zur automatischen Grenzver laufsermittlung von Gewebe in Ultraschallbildern, das Folgendes umfasst: Erfassen einer Sequenz von Herzschleifen in Ultraschallbildern mit einer Ultraschallsonde; Anzeigen der Bilder der Herzschleifen in Echtzeit; Verarbeiten mindestens eines Bildes jeder Herzschleife, um zu versuchen, einen kardialen Grenzverlauf des Bildes automatisch zu ermitteln; und gleichzeitiges Anzeigen eines den Erfolg der Verarbeitung angebenden Indikators.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Indikator eine Auswurffraktionsmessung umfasst.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei der Indikator ein subjektiver Indikator und/oder ein objektiver Indikator ist.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Indikator den Erfolg durch einen Farbhinweis und/oder den Prozentsatz des Erfolgs angibt und/oder eine Balkenanzeige umfasst.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, das die folgenden vorausgehenden Schritte umfasst: – Erfassen einer Sequenz von Echtzeit-Ultraschallbildern des Herzens mit einer Ultraschallsonde; – Anzeigen der Bilder in Echtzeit; – Verarbeiten mindestens eines Bildes, um zu versuchen, automatisch einen Grenzverlauf für das Bild zu definieren; – Anzeigen eines Maßes für den Verarbeitungserfolg; – Bedienen der Sonde, bis das angezeigte Maß über einem gewünschten Niveau liegt; und – Speichern einer gewählten Sequenz von Bildern in einem Bildspeicher, wenn der Verarbeitungserfolg über dem gewünschten Niveau liegt.
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