(57)【要約】【課題】心事象を検出する際に、解析に用いられるものと同じ心周期からの心尖像を用いてＡＶＣを直接決定する方法および装置を提供する。【解決手段】心事象を検出する方法（２００〜２１６）および装置（１００）である。心周期を含む超音波データがプローブによって取得される。超音波データに関連する組織速度が検出される（２５０、４５４、６０４、６１２）。組織速度に基づいて最大値と最小値のうちの１つが検出される（２０８、４６０、６１０、６１６）。最大値または最小値に関連する心周期内での時間が決定され（４６０、６０８、６１６）、心事象が心周期内での時間および最大値または最小値に関して検出される。【選択図】図４
2006061691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心周期を含む超音波データを取得するステップ（２００）と、
前記超音波データに関連する組織速度を検出するステップ（２５０、４５４、６０４、６１２）と、
前記組織速度に基づいて最大値と最小値のうちの１つである値を検出するステップ（２８０、４６０、６１０、６１６）と、
前記値に関連する前記心周期内の時間を識別するステップ（４６０、６０８、６１６）と、
を備えており、心事象は前記値および前記時間に関して検出される、心事象を検出する方法（２００〜２１６）。
【請求項２】
前記心事象はさらに、僧帽弁開放（１６６）、僧帽弁閉鎖（１５４）、大動脈弁開放（１５８）および大動脈弁閉鎖（１６２）の１つを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
自動検索検出（２０６）と利用者入力（２０２）のうちの１つにより識別される心臓標認点を検出するステップと、
前記超音波データの部分集合を含んでおり、前記心臓標認点に関して位置決定される関心領域（５０２、５０８、５１０）を画定するステップ（４５２、６０２）と、
をさらに含んでおり、前記値は前記関心領域（５０２、５０８、５１０）内で検出される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記値に基づいて時間的な検索区間を識別するステップ（４５０、６００）と、
前記時間的な検索区間内で前記超音波データの前記組織速度に基づいて最大の正値と最大の負値のうちの１つである最大加速度値を識別するステップ（４６０、６１０、６１６）と、
前記最大加速度値に基づいて第二の心事象を検出するステップと、
をさらに含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項５】
超音波データを送受する超音波プローブ（１０６）と、
前記超音波データに関連して心電図（ＥＣＧ）データを取得する心電図装置（１２４）と、
前記超音波データを処理する信号プロセッサ（１１６）であって、前記超音波データに関連して組織速度に基づいて最大値と最小値のうちの１つを検出し（２８０、４６０、６１０、６１６）、前記最大値と最小値のうちの１つに関連する時間を識別し、前記時間、ならびに前記最大値と最小値のうちの１つに関して心事象を検出する信号プロセッサ（１１６）と、
前記超音波データと前記心電図データのうちの少なくとも１つを表示する表示器（１１８）と、
を備えた心事象を検出する装置。
【請求項６】
前記超音波データ内の点を画定する（２０２）利用者入力（１２０）をさらに含んでおり、前記最大値と最小値のうちの１つは前記点に基づいて検出される、請求項５記載の装置。
【請求項７】
心周期にわたって前記超音波データを取得することをさらに含んでいる前記プローブ（１０６）と、
前記超音波データ内で関心のある点を画定する（２０６、４５２、６０２）こと、および前記心周期にわたって前記関心のある点を追跡する（２０４）ことをさらに含み、前記関心のある点に基づいて前記組織速度を抽出する（２０８、４５４、６０４）前記信号プロセッサ（１１６）と、
をさらに含んでいる請求項５記載の装置。
【請求項８】
心周期にわたって僧帽弁を示すデータを含む前記超音波データを取得する（２００）ことをさらに含んでいる前記プローブ（１０６）と、
前記僧帽弁の少なくとも一部を含む超音波データの部分集合（４５０、６００）を含んでいる関心領域を画定する（４５２、６０２）ことをさらに含んでいる前記信号プロセッサ（１１６）と、
をさらに含んでおり、前記最大値と最小値のうちの１つは超音波データの前記部分集合（４５０、６００）に基づく、請求項５記載の装置。
【請求項９】
心周期にわたって僧帽弁を示すデータを含む前記超音波データを取得する（２００）ことをさらに含んでいる前記プローブ（１０６）と、
前記僧帽弁の開放を示す時間点（１６６）を識別し（４６０）、前記心周期内で前記時間点の前に位置する検索区間を識別する（６００）前記信号プロセッサ（１１６）と、
をさらに含んでおり、前記心事象は前記検索区間内で検出される、請求項５記載の装置。
【請求項１０】
心周期にわたって前記超音波データを取得することをさらに含んでいる前記プローブ（１０６）と、
Ｅ波（１６８）とＡ波（１７０）のうちの１つを識別し、前記心周期内で前記Ｅ波（１６８）と前記Ａ波（１７０）のうちの１つの前に検索区間を設定し（４６０、６００）、前記検索区間内で前記最大値と最小値のうちの１つを検出する（４６０）前記信号プロセッサ（１１６）と、
をさらに含んでいる請求項５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、心事象（カーディアック・イベント）を検出することに関し、さらに具体的には、大動脈弁の閉鎖を検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
心周期の特定の部分での事象を評価するためには、各時相の間の移行についての情報が重要である。大動脈弁閉鎖（ＡＶＣ）は左室の時間サイクルにおける重要な事象であり、駆出の末期から心拡張期の開始までの移行を区分する。ＡＶＣのタイミングを決定する幾つかの方法が存在する。心エコー法は、大動脈弁の傍胸骨Ｍモード、および大動脈弁を通る血流のパルスドプラ／連続ドプラを含んでいる。他の方法としては、第二心音による心音図法および心拍数に基づく経験的な回帰式がある。
【特許文献１】米国特許第６５９２５２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
心尖位置からの心エコー記録は、解析に用いられる組織ドプラ情報の殆どを与えるが、ＡＶＣのタイミングを決定する心エコー法は通常、他の像または記録モダリティを用い、従って別個の心周期のタイミングを与える。心拍数はサイクル間で異なり、この心拍数のばらつきによって心収縮期と心拡張期との間の関係が変化するため、心周期に対するＡＶＣのタイミングが変化する。
【０００４】
従って、解析に用いられるものと同じ心周期からの心尖像を用いてＡＶＣを直接決定する方法および装置が必要とされている。本発明の幾つかの実施形態は、これらの要求、ならびに以下の記載および図面から明らかになる他の課題を満たしている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
心事象を検出する方法は、心周期を含む超音波データを取得するステップを含んでいる。組織速度が超音波データに関連して検出される。組織速度に基づく値が検出される。値は最大値と最小値のうちの１つである。値に関連する時間が心周期内で識別される。心事象がこの値および時間に関して検出される。
【０００６】
心事象を検出する装置は、超音波データを送受する超音波プローブを含んでいる。ＥＣＧ装置が、超音波データに関連してＥＣＧデータを取得する。信号プロセッサが、超音波データを処理して、超音波データに関連して組織速度に基づいて最大値と最小値のうちの１つを検出する。信号プロセッサは、最大値と最小値のうちの１つに関連する時間を識別して、この時間および値に関して心事象を検出する。
【０００７】
心事象を検出する方法は、心周期を含む超音波データを取得するステップを含んでいる。第一の最大値または最小値が、超音波データに関連して組織速度に基づいて検出される。心周期の一部を含む検索区間が第一の最大値または最小値に基づいて位置決定される。第二の最大値または最小値が、検索区間内で組織速度に基づいて検出される。第二の最大値または最小値を用いて心事象を検出する。
【０００８】
以上の概要、および本発明の幾つかの実施形態についての以下の詳細な説明は、添付図面と併せて読むとさらに十分に理解されよう。尚、本発明は添付図面に示す構成および手段に限定されないことを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に従って形成される超音波システム１００のブロック図を示す。超音波システム１００は送信器１０２を含んでおり、送信器１０２はプローブ１０６内部のトランスデューサ１０４を駆動してパルス型超音波信号を体内に向かって放出する。多様な幾何学的構成を用いてよい。超音波信号は、血液細胞や筋肉組織のような体内の構造から後方散乱してエコーを発生し、エコーはトランスデューサ１０４に帰投する。エコーは受信器１０８によって受信される。受信されたエコーはビームフォーマ１１０を通過し、ビームフォーマ１１０はビーム形成を実行してＲＦ信号を出力する。次いで、ＲＦ信号はＲＦプロセッサ１１２を通過する。代替的には、ＲＦプロセッサ１１２は、ＲＦ信号を復調してエコー信号を表わすＩＱデータ対を生成する複素復調器（図示されていない）を含んでいてもよい。次いで、ＲＦ信号データまたはＩＱ信号データはＲＦ／ＩＱバッファ１１４に直接送られて一時的に記憶される。利用者入力１２０を用いて患者データ、走査パラメータ、走査モードの変更等を入力することができる。
【００１０】
超音波システム１００はまた、取得された超音波情報（すなわちＲＦ信号データまたはＩＱデータ対）を処理して表示システム１１８に表示するための超音波情報のフレームを準備する信号プロセッサ１１６を含んでいる。信号プロセッサ１１６は、取得された超音波情報に対して複数の選択可能な超音波モダリティに従って１または複数の処理演算を実行するように構成されている。取得された超音波情報は、走査セッション中にエコー信号が受信されると同時に実時間で処理されてもよい。加えてまたは代替的には、走査セッション中に超音波情報をＲＦ／ＩＱバッファ１１４に一時的に記憶して、ライブ動作またはオフライン動作で実時間に満たない速度で処理してもよい。
【００１１】
超音波システム１００は、肉眼の近似的な認知速度である秒当たり５０フレームを上回るフレームレートで超音波情報を連続的に取得することができる。取得された超音波情報は、より遅いフレームレートで表示システム１１８に表示される。画像バッファ１２２が、直ちに表示される予定になっていない取得された超音波情報の処理済みフレームを記憶するために含まれている。これらの画像フレームはデータセットとして記憶されてよい。好ましくは、画像バッファ１２２は少なくとも数秒間分の超音波情報のフレームを記憶するのに十分な容量を有する。超音波情報のフレームは、取得順または取得時間に従って検索を容易にする態様で記憶される。画像バッファ１２２は任意の公知のデータ記憶媒体を含んでいてよい。ＥＣＧ装置１２４による多数の誘導を介して患者からのＥＣＧデータのような追加データを取得してもよい。ＥＣＧデータはしばしば、超音波データと同時に取得される。
【００１２】
図２は、本発明の実施形態に従って心周期中の時間１７２にわたって異なる活動を表わす多数の波形を示す。大動脈圧波形１７４、心房圧波形１７６および心室圧波形１７８が示されている。大動脈圧波形、心房圧波形および心室圧波形１７４、１７６および１７８は血圧の尺度を表わす。大動脈弁波形１８０および僧帽弁波形１８２が、それぞれの弁の開放および閉鎖を時間１７２にわたって示している。心音図法によって記録される心音１８４が、第一心音１８６および第二心音１８８として参照のためにのみ示されている。ＥＣＧ装置１２４によって記録されるＥＣＧトレース１５２も示されている。
【００１３】
心周期は、僧帽弁（mitral valve）および大動脈弁(aortic valve)の開放および閉鎖によって画定される様々な相に分割され、これらの事象を心事象とも呼ぶ。左室収縮は、心室の電気的活動を表わすＥＣＧ１５２のＱＲＳコンプレクス１５０の略開始時に開始する。僧帽弁閉鎖（ＭＶＣ）１５４は、拡張期充満時間（ＤＦＰ）１９０の終了および等容性収縮期（ＩＶＣ）１５６の開始を区分する。図２では、ＭＶＣ１５４は２箇所の異なる位置に示されている。大動脈弁開放（ＡＶＯ）１５８は、ＩＶＣ１５６の終了および駆出期（ＥＰ）１６０の開始を区分する。大動脈弁閉鎖（ＡＶＣ）１６２はＥＰ１６０の終了および等容性拡張（ＩＶＲ）１６４の開始を区分する。ＩＶＲ１６４は僧帽弁開放（ＭＶＯ）１６６で終了して、ＤＦＰ１９０の開始を区分する。ＤＦＰ１９０は、継続的な心室弛緩による初期充満（Ｅ波）１６８、心拍静止期と呼ばれる純粋に受動的な流動相１９２、および心房収縮による後期充満（Ａ波）１７０の三つの相を有している。
【００１４】
ＱＲＳコンプレクス１５０は、ＭＶＣ１５４の同時近くで開始し、ＭＶＣ１５４の直前に開始しても直後に開始してもよい。ＱＲＳコンプレクス１５０の最初の部分の検出は、胸部での電極の位置に依存する。収縮サイクルの開始のおおよその参照点としてＲピークの前端を用いることができる。
【００１５】
超音波組織ドプラ撮像（ＴＤＩ）は、ドプラ効果を用いて組織速度を測定する。速度は、ドプラカラーフロー撮像（ＣＦＩ）に類似した二次元カラー画像で表わされるが、ＣＦＩと比較してＴＤＩではさらに高いフレームレートが可能である。例えば、左室全体をカバーする心尖画像のために４０フレーム／秒の白黒濃淡画像を用いて、ＴＤＩフレームレートを１６０フレーム／秒で同時に取得および表示することが達成可能である。このように、心尖像（四室像、二室像および長軸像）を用いて左室の基部全体においてＡＶＣ１６２を手動で検出することができ、このことについては、２００４年３月９日出願の米国特許出願第１０／７９６，８３４号“Trigger Extraction from Ultrasound Doppler Signals”に記載されている。尚、この出願の完全な主題を参照によりその全体として本出願に援用する。
【００１６】
図３は、本発明の実施形態による心尖画像に基づく左室のＴＤＩの速度グラフ４００および加速度グラフ４０２を示す。速度グラフ４００の速度曲線４０６および図２を参照して述べると、ＴＤＩによって測定された左室の通常の組織速度は、ＩＶＣ１５６およびＥＰ１６０では略正であり、Ｅ波１６８およびＡ波１７０では負であり、心拍静止期１９０にはゼロに近い。
【００１７】
ＴＤＩでは、画像の各々の点で各々の時間段階毎に組織ドプラ画像に用いられる定量的な速度を捕えて抽出することが可能である。組織標本のＴＤＩ速度は、超音波ビームの方向での組織の速度を表わす。ＡＶＣ１６２のような組織運動の方向の急変はＴＤＩを用いて視覚化可能である。開いた大動脈弁が急に閉じると、大動脈弁は心尖部に配置されたプローブ１０６に向かって短時間の運動を行う。プローブ１０６に向かう速度を正と定義すると、大動脈弁閉鎖は正の加速度となる。基部区画からの速度／時間曲線においては、このことは、速度曲線４０６が近似的に点４１４で上昇するときの図３に示すように典型的には正の加速度を有するＩＶＲ１６４の開始によって観察することができる。加速度グラフ４０２の加速度曲線４０８を併せて参照すると、僧帽弁はＡＶＣの点４１０とＥ波最小値４１２との間に開く。
【００１８】
図４は、本発明の実施形態に従って心尖像からのＴＤＩデータを用いてＡＶＣ１６２を検出する方法を示す。図５、図６および図７は、図４の方法の範囲内の詳細なステップを示す。図５は、本発明の実施形態に従ってＥ波１６８を検出する方法を示す。図６は、本発明の実施形態に従って空間的検索および時間的検索を用いて候補ＭＶＯ値を検出する方法を示す。図７は、本発明の実施形態に従ってＡＶＣ１６２を検索する方法を示す。
【００１９】
この方法の範囲内の幾つかのステップは完全に自動化されていてもよいし、他のステップは利用者入力１２０を介した利用者からの入力を要求してもよい。僧帽弁は、左房と左室との間で僧帽弁輪に装置した尖頭を有する。この方法は、全ての心尖像で位置決定され得る僧帽弁輪上で識別される点の運動を利用する。僧帽弁輪点は、心周期中に強いエコーを発生して大幅に移動する。従って、追跡されている僧帽弁輪点からの速度／時間曲線は、超音波画像内での心臓の他の部分に比べて雑音に関してロバストで、大きい速度値を含む。
【００２０】
ステップ２００では、超音波システム１００は、プローブ１０６を用いて１または複数の心周期にわたって患者の心臓データを取得する。患者の心臓データは、ＴＤＩを用いて取得された超音波データの心尖像を含んでいてよい。同時に、超音波システム１００は、ＥＣＧ装置１２４を介して患者の心周期のＥＣＧデータを取得する。患者の心臓データはバッファ１１４に保存されて、信号プロセッサ１１６による処理に供される。患者の心臓データは直ちに処理されてもよいし、または患者が検査から去った後に処理されてもよい。
【００２１】
図８は、本発明の実施形態による心周期中に取得された心尖ＴＤＩ超音波データのフレーム５００を示す。フレーム５００は表示システム１１８に表示され、所望のフレームを選択する前に、利用者入力１２０を用いて、取得されたデータのフレームの全部または一部を通じてスクロールすることができる。ＥＣＧトレース５１２をフレーム５００に示してもよい。ＥＣＧトレース５１２上の標識５１４が、心周期内の何処にフレーム５００が位置しているかを示す。
【００２２】
図４に戻り、利用者がデータを入力する場合には処理はステップ２０２に移る。ステップ２０２では、利用者が利用者入力１２０を用いて、２点の僧帽弁輪点５１６および５１８をＴＤＩ超音波データのフレーム５００上で選択する。
【００２３】
ステップ２０４では、信号プロセッサ１１６は、１回の心周期を通じて僧帽弁輪点５１６および５１８の運動を追跡する。例示のみのために述べると、信号プロセッサ１１６はスペックル追跡アルゴリズム（Ｂモード画像の）、組織ドプラまたは他の方法を用いて僧帽弁輪点５１６および５１８を追跡することができる。尚、僧帽弁輪点５１６および５１８以外の心臓標認点を識別して心周期を通じて追跡してもよいことを理解されたい。
【００２４】
ステップ２００に戻り、２点の僧帽弁輪点５１６および５１８を自動検出したい場合には、処理はステップ２０６へ移る。ステップ２０６では、信号プロセッサ１１６は２点の僧帽弁輪点５１６および５１８を検出して、僧帽弁輪検出器アルゴリズム（Torp等）を用いて１回の心周期を通じてこれら２点の僧帽弁輪点５１６および５１８の運動を追跡する。
【００２５】
方法はステップ２０４および２０６からステップ２０８へ移る。ステップ２０８では、信号プロセッサ１１６は僧帽弁輪点５１６および５１８に由来するＴＤＩ速度／時間曲線を抽出する。
【００２６】
図９は、本発明の実施形態による速度／時間グラフ３０４および関連する区間グラフ３０６を示す。ステップ２０８で抽出されたＴＤＩ速度／時間曲線が、第一の速度／時間曲線３００および第二の速度／時間曲線３０２として示されている。
【００２７】
ステップ２１０では、信号プロセッサ１１６はＥ波１６８（図２）を検出する。Ｅ波１６８を検出する方法を図５に示す。Ｅ波１６８を検出することにより、さらにロバストなＡＶＣ１６２検出を達成することができる。尚、他の方法を用いてＥ波１６８を検出してもよいことを理解されたい。
【００２８】
図９に移り、Ｅ波１６８は、僧帽弁輪点５１６および５１８の第一および第二の速度／時間曲線３００および３０２において時間３３６にわたる比較的大きい負の沈下部として表わされている。Ａ波１７０が心周期内に存在している場合には、Ｅ波の沈下部に続いて、時間３３８にわたるＡ波１７０を表わす第二の負の沈下部を観察することができる。時間３３６および３３８は参照のみのために掲げられているのであって、Ｅ波１６８およびＡ波１７０の正確な位置を示すために用いているのではない。
【００２９】
図５に移り、ステップ２５０では、信号プロセッサ１１６が、第一の速度／時間曲線３００と第二の速度／時間曲線３０２とを平均することにより平均速度／時間曲線３０８（図９）を算出する。第一および第二の速度／時間曲線３００および３０２を平均することにより、Ｅ波１６８が第一および第二の速度／時間曲線３００および３０２のうちの１つにのみ見える可能性のケースが回避される。
【００３０】
ステップ２５２では、信号プロセッサ１１６が、平均速度／時間曲線３０８上で負のピーク速度値３１２を識別する。ステップ２５４では、信号プロセッサ１１６は閾値ＶＮを算出する。閾値ＶＮは、速度／時間グラフ３０４の横線で閾値３１０として示されている。例えば、閾値ＶＮは負のピーク速度値３１２の１０％であってよい。尚、他の値の閾値ＶＮを用いてもよいことを理解されたい。従って、平均速度／時間曲線３０８がＥ波１６８とＡ波１７０との間でゼロよりも上に上昇しない場合に、二つの区間が単一の区間として検出される可能性のケースが回避される。
【００３１】
ステップ２５６では、信号プロセッサ１１６は、平均速度／時間曲線３０８の閾値３１０を下回る区間を検出する。区間グラフ３０６は、区間３１６、３１８、３２０、３２２および３２４を示す。
【００３２】
ステップ２５８では、信号プロセッサ１１６は、早期区間を廃棄する閾値ＴＥ３１４を算出する。例えば、閾値ＴＥ３１４は、全心周期長の１４％と算出することができ、図９の縦線として示されている。ＥＣＧトレース１５２のＱＲＳ１５０の近くで検出された区間は、ＩＶＣ１５６すなわち早期心収縮期相の事象に対応しており、Ｅ波１６８の識別には必要でない。従って、閾値ＴＥ３１４に先立って生ずる区間３１６および３１８は廃棄される。
【００３３】
ステップ２６０では、信号プロセッサ１１６は、区間３２０、３２２および３２４の時間長を算出する。時間長３２６、３２８および３３０が区間３２０、３２２および３２４にそれぞれ対応している。
【００３４】
ステップ２６２では、信号プロセッサ１１６は時間長３２６、３２８および３３０を区間長閾値すなわち区間閾値ＴＬと比較する。例示のみのために述べると、区間閾値ＴＬは０．０６５秒であってよい。従って、時間長３２６は区間閾値ＴＬよりも短いので廃棄される。時間長３２８および３３０は両方とも区間閾値ＴＬよりも大きい。
【００３５】
時間長３２８および３３０の２区間が区間閾値ＴＬよりも大きい場合には、処理はステップ２６４へ進む。ステップ２６４では、信号プロセッサ１１６は、時間的に最初に生ずる区間をＥ波区間と識別する。このため、図９では、区間３２２はＥ波区間と識別され、区間３２４はＡ波区間と識別される。
【００３６】
ステップ２６２に戻り、時間長３２６、３２８および３３０のいずれも区間閾値ＴＬよりも大きくない場合には、処理はステップ２６６へ進む。ステップ２６６では、信号プロセッサ１１６は、時間長３２６、３２８および３３０のうち最大区間二つを識別する。図９では、これら二つの最大区間は区間３２２および３２４である。
【００３７】
ステップ２６８では、信号プロセッサ１１６は、Ａ波１７０が心周期の後期に開始する場合のＡ波１７０を識別する後期開始閾値ＴＡを算出する。例示のみのために述べると、後期開始閾値ＴＡは、全心周期長の８０％として算出されてよい。
【００３８】
ステップ２７０では、信号プロセッサ１１６は、後期開始閾値ＴＡの後に生ずる区間３２２または３２４をＡ波区間と識別する。従って、ステップ２７２では、心周期の範囲内で最初に生ずる区間をＥ波区間と識別する。このように、区間３２２をＥ波区間と識別し、区間３２４をＡ波区間と識別する。
【００３９】
ステップ２６２に戻り、１つの区間３２２および３２４のみが区間閾値ＴＬを上回っている場合には、処理はステップ２７４へ進む。
【００４０】
図１０は、本発明の実施形態による速度／時間グラフ３５６および関連する区間グラフ３５８を示す。区間グラフは、区間閾値ＴＬを上回る単一の区間３５０を有している。図５に戻り、ステップ２７４では、信号プロセッサ１１６は区間３５０を分割閾値ＴＤと比較する。例えば、分割閾値ＴＤは０．１４０秒であってよい。区間３５０は分割閾値ＴＤよりも長いので、処理はステップ２７６へ進む。
【００４１】
ステップ２７６では、信号プロセッサ１１６は、区間３５０を心周期の時間軸に沿って二等分の部分に分割する。第一の検索区間３５２はＥ波区間であり、第二の検索区間３５４はＡ波区間である。
【００４２】
ステップ２７４に戻り、区間閾値ＴＬを上回る区間３５０が分割閾値ＴＤよりも小さい場合には、処理はステップ２７８へ進む。ステップ２７８では、信号プロセッサ１１６は、区間３５０をＥ波区間と識別する。Ａ波１７０は存在しない（図示されていない）。例えば、比較的高い心拍数を有する患者では、分割閾値ＴＤよりも短い単一の区間が、Ｅ波およびＡ波１６８および１７０が１つの波として連結されていることを示す。
【００４３】
一旦、Ｅ波区間およびＡ波区間（存在する場合）がステップ２６４、２７２、２７６および２７８において検出されたら、処理はこれらのステップの各々からステップ２８０へ進む。ステップ２８０では、信号プロセッサ１１６は、Ｅ波区間およびＡ波区間（存在する場合）の範囲内の負のピーク値を識別する。例えば、Ｅ波１６８に関連する区間を時間長３２８を有する区間３２２（図９）として識別した場合には、信号プロセッサ１１６は時間長３２８にわたって負のピーク値について平均速度／時間曲線３０８を検索する。負のピーク値は図９ではＥ波最小値３３２と識別される。Ａ波１７０に関連する区間を時間長３３０を有する区間３２４として識別した場合には、信号プロセッサ１１６は時間長３３０にわたって負のピーク値について平均速度／時間曲線３０８を検索する。負のピーク値はＡ波最小値３３４と識別される。同様に、図１０では、負のピーク値は第一の検索区間３５２ではＥ波最小値３６０と識別され、第二の検索区間３５４ではＡ波最小値３６２と識別される。
【００４４】
次いで、方法は図４のステップ２１２に戻る。ステップ２１２では、信号プロセッサ１１６は候補ＭＶＯ値のタイミングを検索する。
【００４５】
図１１は、本発明の実施形態による心尖像に基づくＴＤＩ速度グラフ５５０、５５２および５５４を示す。僧帽弁の少なくとも一部を含む関心領域内の値のＴＤＩ速度曲線５５６、およびスケーリングされたＥＣＧ５５８がＴＤＩ速度グラフ５５０に示されている。Ｅ波最小値５６０の位置は前述のようにして識別されている。ＴＤＩ速度グラフ５５２および５５４は、左右ＡＶＣの関心領域に基づく速度／時間曲線５７０および５７６を示す。関心領域は図８で画定されており、以下で詳述する。
【００４６】
図６に移り、ステップ４５０では、信号プロセッサ１１６が、候補ＭＶＯ値について検索すべき時間的な検索区間を設定する。時間的な検索区間を括弧５６４および５６６によって示す。括弧５６４は、Ｅ波区間の丁度開始時または開始の前に位置する時間的な検索区間の開始を示しており、括弧５６６はＥ波最小値５６０のタイミングでの時間的な検索区間の終了を示している。時間的な検索区間は心周期中の時間をカバーしており、図８のフレーム５００のような取得された超音波データの対応するフレームに変換される。
【００４７】
ステップ４５２では、信号プロセッサ１１６は、候補ＭＶＯ値の空間的検索のためのフレーム５００内部の領域を画定する関心領域（ＲＯＩ）５０２を設定する。従って、ＲＯＩ５０２は、フレーム５００内の超音波データの部分集合を画定する。ＭＶＯ１６６は、フレーム５００の全域に見える訳ではない。従って、フレーム５００全体を候補ＭＶＯ値５６８について検索する必要はない。ＲＯＩ５０２は、僧帽弁が開いている時間に開いている僧帽弁の部分をカバーすべきである。従って、ＲＯＩ５０２は、追跡された僧帽弁輪の点５１６と点５１８との間で空間的に中間に画定される。ＲＯＩ５０２の上辺５０４は、フレーム５００の下方３／５の部分に位置するように限定され、ＲＯＩ５０２の下縁５０６は、心周期内で追跡された僧帽弁輪点５１６および５１８の最も深い位置に配置される。ＲＯＩ５０２の幅は超音波ビームの幅に基づいていてよい。
【００４８】
ステップ４５４では、信号プロセッサ１１６は、図１１でカギ括弧５６４および５６６によって示すようなＴＤＩ超音波データの関心のある時間区間内で、全フレーム５００についてＲＯＩ５０２内の全セルについて速度を抽出する。
【００４９】
ステップ４５６では、信号プロセッサ１１６は、抽出された速度を微分して対応する加速度を得る。ステップ４５８では、信号プロセッサ１１６は、心周期内で各々のセルについて最大の負の加速度および関連する時間を識別する。
【００５０】
ステップ４６０では、信号プロセッサ１１６は、最大の負の加速度を有するＲＯＩ５０２内のセルを識別する。候補ＭＶＯ値５６８がＴＤＩ速度曲線５５６に図示されており、この値は識別されたセルのタイミングに対応している。従って、候補ＭＶＯ値５６８は、ＭＶＯ１６６のタイミングの近くで生ずるタイミング値を与える。
【００５１】
図４の方法に戻り、ステップ２１４では、信号プロセッサ１１６は、候補ＭＶＯ値５６８のタイミングに基づいてＡＶＣ１６２を検索する。候補ＭＶＯ値５６８のタイミングが判明したことにより、ＡＶＣ１６２の検出のための時間的な区間を設定して、ＭＶＯ１６６の時点またはその後に生ずる加速度値を回避することができる。
【００５２】
図７に移り、ステップ６００では、信号プロセッサ１１６は、左ＡＶＣについてのＴＤＩ速度曲線５７０（図１１）上でカギ括弧５７２および５７４によって示される検索区間を設定する。信号プロセッサ１１６はまた、ＴＤＩ速度曲線５７６上でカギ括弧５７８および５８０によって示される検索区間を設定する。カギ括弧５７２および５７８によって示されるＡＶＣ検索区間の開始は、心周期長の２２％といった第一の算出される百分率に基づいて候補ＭＶＯ値５６８の前に設定される。カギ括弧５７４および５８０によって示されるＡＶＣ検索区間の終了は、心周期長の５％といった第二の算出される百分率に基づいて候補ＭＶＯ値５６８の前に設定される。従って、心拍数が分当たり６０拍である場合には、心周期長は１０００ミリ秒となり、カギ括弧５７２および５７８は候補ＭＶＯ値５６８から２２０ｍｓ前に設定され、カギ括弧５７４および５８０は候補ＭＶＯ値５６８から５０ｍｓ前に設定される。尚、第一および第二の算出される百分率として２２％および５％以外の値を用いてよいことを理解されたい。
【００５３】
ＡＶＣ１６２の空間的検索を達成したい場合には、処理はステップ６０２へ進む。ステップ６０２では、信号プロセッサ１１６は、追跡された僧帽弁輪点５１６および５１８の位置に基づいて左室の左右壁の各々について空間的な関心領域を画定する。左壁についての左ＲＯＩ５０８および右壁についての右ＲＯＩ５１０を図８に示す。左右のＲＯＩ５０８および５１０は、フレーム５００の下方３／５の部分に限定され、僧帽弁輪点５１６および５１８の最大移動量または変位量に基づいている。
【００５４】
ステップ６０４では、信号プロセッサ１１６は、ＴＤＩ速度グラフ５５２のカギ括弧５７２および５７４ならびにＴＤＩ速度グラフ５５４のカギ括弧５７８および５８０によって示すＴＤＩ画像の関心のある時間区間内で、全フレーム５００についてＲＯＩ５０８および５１０内の全てのセルについて速度を抽出する。
【００５５】
ステップ６０６では、信号プロセッサ１１６は、抽出された速度を微分して対応する加速度を得る。ステップ６０８では、信号プロセッサ１１６は、各々のセルについて最大の正の加速度の時間値および正の加速度値を識別する。
【００５６】
ステップ６１０では、信号プロセッサ１１６は、ＲＯＩ５０８および５１０の各々の範囲内で最大の正の加速度を有するセルを識別する。このようにして、セルは、左右の壁についてそれぞれ候補点５８２および５８４を識別し、ＡＶＣ１６２のフレーム５００内での特定の空間的位置および心周期内での時間の両方を示す。
【００５７】
代替的には、ＡＶＣ１６２の時間推定値を僧帽弁輪点５１６および５１８の速度／時間曲線のみを用いて決定してもよい。ステップ６００に戻り、処理はステップ６１２へ進む。ステップ６１２では、信号プロセッサ１１６は、僧帽弁輪点５１６および５１８の各々について速度（図示されていない）を抽出する。ステップ６１４では、信号プロセッサ１１６は、ステップ６１２の抽出された速度をステップ６００で設定された時間区間内で微分して、対応する加速度を得る。
【００５８】
ステップ６１６では、信号プロセッサ１１６は、左右の壁の各々について最大の正の加速度値のタイミングを識別する。各々の壁についてのＡＶＣ１６２推定値が、ステップ６１０の候補点５８２および５８４のように識別される。
【００５９】
ＡＶＣ１６２についての空間的検索（ステップ６００〜６１０）およびＡＶＣ１６２についての僧帽弁輪に基づく検索（ステップ６００、６１２〜６１６）は各々別個の方法として実行してもよいが、各方法を結合することも可能である。従って、方法の各々が完了したら、処理はステップ６１０および６１６からステップ６１８へ進む。ステップ６１８において、各方法を結合したくない場合には、処理は図４のステップ２１６へ戻る。ステップ６１８において、各方法を結合したい場合には、処理はステップ６２０へ進む。尚、各方法のうちの１つまたは両方を自動算出するプロトコルを確立し得ることを理解されたい。また、いずれの方法を用いるかを定義する選択肢を入力するように利用者にプロンプトを出してもよい。
【００６０】
ステップ６２０では、信号プロセッサ１１６はステップ６１０および６１６の二つの推定値の間でタイミングを比較する。僧帽弁輪による方法の方がばらつきが小さいことが判明しており、このことは前述したように僧帽弁輪点５１６および５１８の位置に由来する速度が堅牢であることの結果であると考えられる。このことから、速度が僧帽平面に由来することが確実になるが、僧帽平面が如何なる場合にもＡＶＣ効果を検出するための最良の位置であるとは限らない。比較すると、空間的検索方法はより多数の位置で検索を行い、このことが解剖学的構造によっては有利な場合がある。
【００６１】
ステップ６２２では、これら二つの方法でのタイミング推定値の間の差が２０ｍｓを上回る場合には、信号プロセッサ１１６は、ステップ６１６の僧帽弁輪によるＡＶＣタイミングを選択する。二つの方法でのタイミング推定値の間の差が２０ｍｓ以下である場合には、信号プロセッサ１１６は、ステップ６１０の空間的検索によるＡＶＣタイミングを選択する。次いで、処理は図４のステップ２１６に戻る。尚、タイミング推定値の間の差を比較するのに２０ｍｓ以外の値を用いてよいことを理解されたい。
【００６２】
図４に戻り、ステップ２１６では、利用者による精査のためにデータを表示システム１１８に表示する。例えば、図８のフレーム５００を表示することができる。ＲＯＩ５０２、５０８および５１０を僧帽弁輪点５１６および５１８と共に表示する。検出された左ＡＶＣ５２０および検出された右ＡＶＣ５２２の空間的位置を検出された候補ＭＶＯ値５２４と共に示す。ＲＯＩ５０２、５０８および５１０、僧帽弁輪点５１６および５１８、ならびに検出された左ＡＶＣ５２０、検出された右ＡＶＣ５２２および検出された候補ＭＶＯ値５２４を示すために線、四角または他の標識をオーバレイとして用いてよい。利用者が多数のフレームを循環的に観察して精査している間に移動を経る超音波データとは対照的に、オーバレイは表示システム１１８に表示されて静止したままにしてよい。例示のみのために述べると、フレーム５００は、右ＡＶＣが検出される時間枠である。
【００６３】
超音波データ、オーバレイ、曲線、グラフ等を精査することにより、利用者は上述の方法の首尾を評価することができる。例えば、僧帽弁輪点５１６および５１８が正しい位置から１センチメートルを上回って離隔している場合には、僧帽弁輪点５１６および５１８の自動検出の失敗が表示システム１１８で利用者によって識別され得る。Ｅ波１６８検出の性能は、図９のような速度／時間曲線を観察することにより評価することができる。候補ＭＶＯ値５２４の検出は、図８および図１１のようなグラフを観察することにより評価することができる。
【００６４】
利用者に左右のＡＶＣ推定値の両方を提供するプロトコルをプログラムしてもよい。代替的には、左ＡＶＣ等のように１つの推定値のみを提供してもよい。選択随意で、利用者は、データを表示システム１１８で観察するときに大動脈弁に最も近い左室壁からの推定値を選択してもよい。
【００６５】
従って、上述の方法および装置を用いて、同じ心周期内で心事象および心臓の区間のタイミングを自動的にまたは半自動的に検出することができる。心事象およびタイミング区間が自動的に検出される場合には、患者データの自動または半自動の解析および診断を達成することができる。さらに、一旦、最初の心事象が見出されたら、さらなる心事象は第一の心事象に基づいて位置決定することができる。ＡＶＯ１５８およびＡＶＣ１６２のような心事象が自動的に検出されると、二次的なパラメータの検索区間を自動的に、且つ現在用いられている回帰式よりも遥かに正確に設定することができる。かかる二次的パラメータの例は、組織共時性撮像（ｔｉｓｓｕｅ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｃｉｔｙ  ｉｍａｇｉｎｇ、ＴＳＩ）に用いられるような時間対ピーク速度、および心収縮期変位であって、後者は組織追跡（ＴＴ）とも呼ばれる。自動ＡＶＣ１６２検出のその他の用途は、心収縮末期歪み値、心収縮期後の歪み指標、およびＩＶＲ／ＥＳ歪み指標を算出する場合であり、これら全てが収縮末期（ＡＶＣ１６２）の正確な画定を必要とする。
【００６６】
様々な特定の実施形態によって本発明を説明したが、当業者であれば特許請求の範囲の要旨および範囲内で改変を施して本発明を実施し得ることを認められよう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に従って形成されている超音波システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に従って心周期中の経時的に異なる活動を表わす多数の波形を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による心尖画像に基づく左室のＴＤＩ速度グラフおよび加速度グラフの図である。
【図４】本発明の実施形態に従って心尖像からＴＤＩデータを用いてＡＶＣを検出する方法を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に従ってＥ波を検出する方法を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に従って空間的検索および時間的検索を用いて候補ＭＶＯ値を検出する方法を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に従ってＡＶＣを検索する方法を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に従って心周期中に取得される心尖ＴＤＩ超音波データのフレームを示す図である。
【図９】本発明の実施形態による速度／時間グラフおよび関連する区間グラフの図である。
【図１０】本発明の実施形態による速度／時間グラフおよび関連する区間グラフの図である。
【図１１】本発明の実施形態による心尖像に基づくＴＤＩ速度グラフの図である。
【符号の説明】
【００６８】
１００  超音波システム
１０４  トランスデューサ
１０６  プローブ
１１４  ＲＦ／ＩＱバッファ
１２２  画像バッファ
１５０  ＱＲＳコンプレクス
１５２  ＥＣＧトレース
１５４  僧帽弁閉鎖（ＭＶＣ）
１５６  等容性収縮期（ＩＶＣ）
１５８  大動脈弁開放（ＡＶＯ）
１６０  駆出期（ＥＰ）
１６２  大動脈弁閉鎖（ＡＶＣ）
１６４  等容性拡張（ＩＶＲ）
１６６  僧帽弁開放（ＭＶＯ）
１６８  初期充満（Ｅ波）
１７０  後期充満（Ａ波）
１７２  時間
１７４  大動脈圧波形
１７６  心房圧波形
１７８  心室圧波形
１８０  大動脈弁波形
１８２  僧帽弁波形
１８４  心音
１８６  第一心音
１８８  第二心音
１９０  拡張期充満時間（ＤＦＰ）
１９２  心拍静止期
３００、３０２  速度／時間曲線
３０４、３５６  速度／時間グラフ
３０６、３５８  区間グラフ
３０８  平均速度／時間曲線
３１０  閾値ＶＮ
３１２  負のピーク速度値
３１４  早期区間を廃棄する閾値ＴＥ
３１６、３１８  ＴＥによって廃棄される区間
３２０、３２２、３２４  区間
３２６、３２８、３３０  各区間の時間長
３３２、３６０  Ｅ波最小値
３３４、３６２  Ａ波最小値
３３６  Ｅ波の負の沈下時間
３３８  Ａ波の負の沈下時間
３５０  閾値ＴＬを上回る単一の区間
３５２  Ｅ波検索区間
３５４  Ａ波検索区間
４００  左室ＴＤＩ速度グラフ
４０２  左室ＴＤＩ加速度グラフ
４０６  速度曲線
４０８  加速度曲線
４１０  ＡＶＣ
４１２  Ｅ波最小値
４１４  速度曲線の上昇点
５００  フレーム
５０２  関心領域
５０４  ＲＯＩの上辺
５０６  ＲＯＩの下辺
５０８  左ＲＯＩ
５１０  右ＲＯＩ
５１２  ＥＣＧトレース
５１４  標識
５１６、５１８  僧帽弁輪点
５２０  検出された左ＡＶＣ
５２２  検出された右ＡＶＣ
５２４  候補ＭＶＯ値
５５０、５５２、５５４  ＴＤＩ速度グラフ
５５６  ＴＤＩ速度曲線
５５８  スケーリングされたＥＣＧ
５６０  Ｅ波最小値
５６４、５６６  時間的検索区間
５６８  候補ＭＶＯ値
５７０  左ＡＶＣの速度／時間曲線
５７２、５７４  検索区間
５７６  右ＡＶＣの速度／時間曲線
５７８、５８０  検索区間
５８２、５８４  左右壁の候補点
【図１】
2006061691.tif 000003
【図２】
2006061691.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006061691.tif 000009
【図８】
2006061691.tif 000010
【図９】
2006061691.tif 000011
【図１０】
2006061691.tif 000012
【図１１】
2006061691.tif 000013