(57)【要約】【課題】  負荷心エコー検査法におけるガイダンスを提供する。【解決手段】  負荷停止後の回復時間が、各患者特有の情報を用いて、予測（２８）される。その予測は、負荷心エコー検査法における患者に関与する時間内での心臓の画像の取得に関してユーザを支援し、以て不必要なエラー画像および／または有用性の低い画像の取得を回避することができるようにするものである。【選択図】  図１
2016190028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷心エコー検査法におけるガイダンスのための方法であって、
心電図装置によって、患者から複数の心拍間隔を検出するプロセス（２４）と、
超音波イメージングシステムによって、前記複数の心拍間隔から前記患者の回復率を計算するプロセス（２６）と、
前記超音波イメージングシステムによって、負荷から回復する期間中の前記患者の心臓のイメージングのための時間を、前記回復率の関数として推定するプロセス（２８）と、
前記時間を、前記超音波イメージングシステムの表示部に出力するプロセス（３０）と、
を有することを特徴とする、負荷心エコー検査法におけるガイダンスのための方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記検出するプロセス（２４）が、Ｒ−Ｒ間隔を検出するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記検出するプロセス（２４）が、少なくとも３つの心拍間隔を検出するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記複数の心拍間隔を検出するプロセス（２４）が、心拍動サイクルの長さを検出するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記計算するプロセス（２６）が、指数関数曲線で以て前記心拍間隔を時間の関数として近似するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、
前記計算するプロセス（２６）が、前記患者に対応した時定数を計算するプロセスを含み、かつ、前記推定するプロセス（２８）が、心拍数の時間的な変化を前記患者の前記時定数として計算するプロセスを含み、ここに、前記時間は、現在の時刻に前記変化の時間を加算したものである
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記回復率を計算するプロセス（２６）が、線形回帰を実行するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記時間を推定するプロセス（２８）が、閾値の関数として前記時間を推定するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
前記閾値の関数として前記時間を推定するプロセスが、前記時間を回復率の閾値として推定するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、
前記時間を推定するプロセス（２８）が、前記時間を前記回復率から導き出される心拍数の関数として推定するプロセスを含み、ここに、前記回復率は、心拍間隔の変化を時間の関数として含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、
前記出力するプロセス（３０）が、前記時間を、テキスト、グラフ、または、テキストおよびグラフとして出力するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、
前記出力するプロセス（３０）が、評価期間中に表示される画像と関連付けて出力するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、
他の心拍間隔をさらに検出するプロセス（２４）を含み、かつ
前記他の心拍間隔を用いて、前記計算（２６）するプロセス、前記推定（２８）するプロセス、および、前記出力（３０）するプロセスを、繰り返す
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
プロセッサ（５２）によって実行可能な負荷心エコー検査法におけるガイダンスのための命令のデータが格納された、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体であって、前記命令が、
負荷心エコー検査法における超音波スキャナ（４０）を用いた患者の画像取得のための時間を計算（２０）するための命令と、
前記計算（２０）を心電図センサによって検出された前記患者の心電図信号の関数として適用（２２）するための命令と、
前記時間の提示を出力（３０）するための命令と、
を有することを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１５】
請求項１４記載のコンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体において、
前記計算（２０）が、前記患者の心拍数および時定数の関数としての計算（２０）を有し、かつ
前記適用（２２）が、前記患者の心電図信号から得られる時間の関数としての心拍数変化に基づく前記時定数の計算（２６）を有する
ことを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１６】
請求項１４記載のコンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体において、
前記計算（２０）が、心拍数の閾値の関数としての計算（２０）を含む
ことを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１７】
請求項１４記載のコンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体において、
前記適用（２２）が、前記患者の心電図信号に基づく情報に適合して前記患者の心拍数の回復を表す曲線の関数としての適用（２２）を含む
ことを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１８】
請求項１４記載のコンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体において、
前記提示の出力（３０）が、前記患者の心拍数の回復に対応した前記時間の、視覚的な提示、聴覚的な提示、または、視覚的ならびに聴覚的な提示の出力（３０）を含む
ことを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１９】
負荷心エコー検査法におけるガイダンスのためのシステムであって、
患者の負荷心エコー検査法の実施のための超音波スキャナ（４０）と、
心電図装置に接続可能な、前記超音波スキャナ（４０）の入力部（５０）と、
前記患者の負荷心エコー検査法の実施のための負荷後の時間窓を、前記入力部（５０）にて受信した心電図情報の関数として、計算するべく構成されたプロセッサ（５２）と、
を有することを特徴とする、負荷心エコー検査法におけるガイダンスのためのシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムにおいて、
前記負荷心エコー検査法の実施中における前記負荷後の時間窓に対応した時間を提示するべく構成された出力部（４８）を、さらに有する
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用超音波イメージングに係り、特に、被験者への負荷の終了後の限られた時間窓内で実行される負荷心エコー検査法における適応タイミングガイダンスに関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷心エコー検査法においては、肉体運動または薬剤によって生起せしめられる心臓壁運動および心臓壁厚に基づいて、心臓機能が評価される。運動負荷心エコー検査法においては、患者は、ランニングマシン（トレッドミル）または自転車運動マシンを用いて、心拍数が目標レベルに達するまで肉体運動を行う。その（例えばランニングマシンによる）運動中の撮像は不可能である。而して肉体運動に起因した異常な心臓壁運動は短時間しか継続せず、従って、その運動が停止された後、直ちに画像取得を行わなければならない。肉体運動に起因した異常な心臓壁運動の持続時間は、各患者ごとに異なるのであり、また、それは一般に運動停止後３分以下である。米国心エコー図学会では、運動停止後１〜２分以内の画像取得を推奨しており、他方、欧州心エコー図学会では、１分以下を推奨している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、実際問題として、上記のような負荷後の任意の１セットの画像取得に関しての規約事項は、１分〜１０分と、医療従事者ごとに異なったものとなっている。その規約として、例えば運動停止後１分間以内のような極めて短い持続時間が採用される場合には、質の高いデータの取得は困難となる。あるいは、その規約として、長い持続時間が採用される場合には、大量のデータが無駄になるか有用性の低いものとなる。而して心拍数が十分低くなった後に取得される画像では、異常な心臓壁運動を殆ど若しくは全く捉えられないこととなる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前置きとして述べると、以下に説明する望ましい実施の形態は、負荷心エコー検査法におけるガイダンスのための、方法、システム、そしてコンピュータ読取可能な媒体、を含んでいる。各患者特有の情報を用いて、負荷停止後の回復時間が予測される。その予測は、負荷心エコー検査法における各患者に適した時間内での、ユーザによる心臓画像の取得を支援して、不必要なエラー画像や有用性の低い画像の取得を回避することができる。
【０００５】
第１の態様として、負荷心エコー検査法におけるガイダンスのための方法が提供される。ＥＫＧ（心電図）装置によって、一人の患者における複数の心拍間隔が検出される。その心拍間隔に基づいて、超音波イメージングシステムが、患者の回復率を計算し、その患者の負荷から回復途中にある心臓のイメージングのための時間を推定する。その時間は、回復率の関数として推定される。その推定された時間は、超音波イメージングシステムの表示部に出力される。
【０００６】
第２の態様として、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体が、その内部に、負荷心エコー検査法におけるガイダンスのためにプログラムされたプロセッサ（演算処理装置）によって実行可能なインストラクションを表すデータを格納する。その記憶媒体には、一人の患者の負荷心エコー検査法における超音波スキャナを用いた画像取得に要する時間を計算し、その計算を心電図センサによって検出された患者の心電図信号の関数として適用するための、命令が格納されている。
【０００７】
第３の態様として、負荷心エコー検査法におけるガイダンスのためのシステムが提供される。一つの超音波スキャナが、一患者のための負荷心エコー検査法に用いられるように構成される。その超音波スキャナの入力部は、心電図装置に接続できるようになっている。プロセッサが、患者の負荷心エコー検査法のための負荷後の時間窓を計算するべく構成される。そのプロセッサは、前述の入力部で受信した心電図の情報の関数として、負荷後の時間窓を計算する。
【０００８】
添付の特許請求の範囲の各請求項において本発明が明確に規定される。而してそれら各請求項に記載の発明は、本項目の記載によって制限されるべきものではない。本発明の更に他の態様およびその技術的優位性については、以下、好適な実施の形態に関連付けて説明する。
【０００９】
なお、各構成要素の図示は、必ずしも正確な縮尺に従ったものではなく、その代わりに、本発明の基本的原理に重点を置いて、それを強調するものとなっている。さらには、それら各図面には、異なった視点からの描写であっても、それら全てに共通して、対応する構成部位には同様の符号を付してある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】負荷心エコー検査法におけるガイダンスのための方法の一実施の形態の流れ図である。
【図２】負荷期間中および回復期間中における時間の関数としての心拍間隔を示すグラフである。
【図３】時間の関数として計算された心拍間隔の曲線を示すグラフである。
【図４】時間の関数としての心拍数を示すグラフである。
【図５】負荷心エコー検査法におけるガイダンスのためのシステムの構成の一実施の形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
適応タイミングガイダンスが、負荷心エコー検査法のために提供される。そのタイミングの制御は、個々の患者ごとに独自の設定とされる。負荷後の異常な壁運動の持続時間は、通常、個々の患者ごとに異なる。そこで、一般化された規約に従って操作するのではなく、個々の患者のための有効なイメージングの時間窓が予測される。この予測を超音波検査者にガイダンスとして提供することは、有益なデータの取得に役立つと共に、負荷心エコー検査の精度を向上せしめることとなる。
【００１２】
負荷後のイメージング時間窓は、個々の患者の心電図（ＥＧＣ）データに基づいて計算される。すなわち、画像取得のためのイメージングの時間窓は、各患者特有の心電図データに基づいて、適応的に計算される。そのイメージング中において、時間窓の予測は、リアルタイムで更新される。その時間は、画像取得のガイドのために、視覚的または聴覚的に明示されるようにすることができる。その時間の情報は、取得されるデータの有効性をそのデータの取得中または取得後の評価の際に示すものであり、また、そのイメージングを直観的にガイドするものである。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る負荷心エコー検査法のための方法を示す。超音波検査者は、負荷心エコー検査法の実施の際に支援される。有効なデータを収集するための残り時間（例えば、心拍数が負荷から回復するまでの残り時間）を決定するため、またはその他の目的のための、タイミングの情報が、ユーザに提示される。そのタイミングの情報は、特定の患者を対象とする、というような各患者特有のものである。そのタイミング情報は、現在進行中という形で以て、一回および／または当該患者の心拍数が回復して行く期間中に複数回に亘って、リアルタイムに適応されるようにすることができる。
【００１４】
この方法は、図５のシステム、超音波スキャナ、プロセッサ、またはその他のシステムもしくは装置によって実行される。一実施の形態では、１つの超音波イメージングシステムが、負荷心エコー検査法の実施の際に図１の全ての動作（プロセス）を行う装置として機能するべく用いられる。他の実施の形態では、心電図装置に内蔵されているプロセッサが、第３の動作２４および／または他の動作（例えば、第１の動作２０、第２の動作２２、第４の動作２６、第５の動作２８、および／または、第６の動作３０）を実行する。
【００１５】
追加の、異なった、または、より少ない、動作が実行されるようにしてもよい。例えば、第３の動作２４〜第５の動作２８は、適応の一例であり、而して他の動作は、第１の動作２０のタイミング計算を患者に適応するために用いられるものである。第５の動作２８は、第１の動作２０の遂行の一例であり、而して別の推定であり得る。他の例として、負荷心エコー検査のための動作がある。さらに他の一例として、前述の時間の提示が、出力される代わりに、または出力にさらに加えて、記録されるか若しくは記憶される。
【００１６】
これらの動作は、図示されたとおりの順序で、またはその他の順序で、実行される。これらの動作は、図１において上から下に順を追って実行される。あるいは代替として、第２の動作２２の適応は、第１の動作２０における時間計算よりも前に行われるようにしてもよい。
【００１７】
これらの動作は、負荷心エコー検査の実施前および／または実施中に行われる。負荷心エコー検査法においては、超音波スキャナによって患者の心臓のＢモード画像が取得される。カラーフローおよび／またはスペクトラルドップラー画像が取得され得る。プロセッサによって、壁厚の測定またはその他の負荷心エコー法による測定を行うことができる。画像の取得または測定のために、超音波エネルギを用いて、患者の１次元場、２次元場、または、３次元場の視野でのスキャンが実行される。その視野内には、少なくとも患者の心臓の部位が捕捉される。一つ以上の画像が、そのスキャンから生成される。既に説明した、または以降に説明する、種々のイメージング手法が利用され得る。
【００１８】
第１の動作２０において、画像取得のための時間が計算される。その時間は、負荷心エコー検査における複数の画像の取得のための時間である。その時間は、負荷心エコー検査の実施前または実施中に計算されるようにすることができるが、いずれにしても、いつ画像を取得するかということに関するものである。その時間は、心拍数の回復すなわち十分な回復による有効性の低いイメージング結果に至る前に画像を取得するための、残り時間を示す。超音波スキャナは、負荷停止後から患者の心臓が回復するまでの間の所望の時間窓内で画像を取得する。すなわち、その時間は、患者の心臓が回復するまでの間に画像を取得するための時間である。
【００１９】
一実施の形態では、前述の時間は、残り時間すなわちスキャンのために残された時間量である。他の実施の形態では、前述の時間は、例えば時刻のような絶対時間であり、その時刻においては、有効でないイメージング結果となる、および／または、患者の心臓が十分に回復したために負荷心エコー検査法におけるイメージングの有用性が低くなる、というものである。他のアプローチでは、前述の時間は、エンドポイントまでの、すなわちイメージングの有効性が低くなることが予測される時点までの、時間差である。前述の時間は、正または負の値であり得る。例えば、回復時間後に取得される画像には、負の値の時間の標識が付与される。回復時間前に取得される画像には、正の値の時間の標識が付与される。
【００２０】
前述の時間は、患者の心拍数の関数として計算される。負荷によって、患者の心拍動は、通常の場合よりも速くなる。而してその負荷が停止されると、心拍動は回復し始める。心拍数は徐々に低減し、最終的に定常状態に至る。負荷心エコー検査法の目的とは、負荷の影響を計測することにあるから、イメージングは回復前に実行されなければならない。回復直前のイメージングは、負荷停止時に近い時点でのイメージングよりも、その有効性が低くなり得る。
【００２１】
心拍動の１サイクルは、心拍数の逆数である。なお、これ以降、心拍数が用いられる、というような記載は、心拍間隔が用いられる、ということをも意味している場合もあるものとする。また同様に、心拍間隔が用いられる、というような記載は、その逆数である心拍数が用いられる、ということをも意味している場合もあるものとする。
【００２２】
負荷心エコー検査法のための前述の時間の計算においては、幾種類かの変数を用いることができる。一実施の形態では、心拍数または心拍間隔、および時定数が用いられる。他の実施の形態では、重み付け定数、補正定数、あるいはさらに他の変数が用いられる。第３の動作２４〜第５の動作２８は、上述の時間を計算するための一例である。他の実施の形態では、各患者特有の回復に関するデータとして、例えば、回復と時間との線形的な相関関係を処理されたデータ、および／または、定常状態の開始時点での心拍数のデータを、用いることができる。いずれにしても、目的は、負荷心エコーイメージングが望ましいイメージングから望ましくないまたは十分に有効ではないイメージングに移行する時点を計算することにある。
【００２３】
第２の動作２２において、上述の時間の計算は、各患者の関数に対して適応する。その時間は、各患者特有の情報に応じて求まる。所与の患者の、血圧、心拍数、あるいはその他の情報が、変数としてその計算に用いられる。１つ以上の変数が、所与の患者に適応し得る。一実施の形態では、患者の心電図信号に基づいて取得される心拍間隔が用いられる。その心拍間隔またはその心拍間隔を導出するための心拍動サイクル波形を、心電図センサが検出する。他の実施の形態では、例えばカラーフローまたはスペクトラルドップラーを用いて心拍動の１サイクルを抽出するなどして心拍間隔または心拍数を測定するために、超音波スキャニングが用いられる。
【００２４】
図２は、時間の関数としての心拍間隔の一例を示すグラフである。その心拍間隔は、Ｒ波の反復周期に基づいて測定されるものであり、従って、Ｒ−Ｒ間隔（連続した２つのＲ波間の経過時間）である。心拍動サイクルの他の局面は、その心拍動サイクルの時間的間隔または時間的長さを測定するために用いられる、ということである。時間的間隔の代わりに、心拍数を用いることも可能である。
【００２５】
心拍間隔は、運動中（すなわち負荷が掛けられているとき）にも負荷停止後の回復中にも示される。負荷のない状態すなわち定常状態では、一人の患者の各心拍動の１サイクルは、通常、約１秒程度の持続時間を有する場合が多い。しかし一般に、異なった患者は異なった心拍間隔を持ち得る。同様に、所与の大きさの負荷が加えられる条件下では、個々の患者ごとに、心拍間隔、負荷に応じた心拍間隔の変化の割合、回復期間における心拍間隔の変化率、および／または、心拍間隔曲線におけるその他の特性が、異なったものとなる。
【００２６】
図２において、前述の曲線は、運動中の時刻５０秒付近から３５０秒付近までの間に、心拍数が上昇するにつれてＲ−Ｒ間隔が低下することを示している。而してこの心拍間隔曲線は、時刻３５０秒付近での負荷停止後の回復期間中に、心拍数が低下して行くにつれて増加する。この一例では、有効性の高い負荷心エコーイメージングが可能なタイミングは時刻３５０秒から４２５秒までの間に存在している。それ以外の心拍間隔または心拍間隔の変化率は、有効性の低いイメージングに変化するタイミングの判定のために用いることが可能である。
【００２７】
運動後の心拍数回復プロセスは、次の数式１によって数学的にモデル化することができる。
【数１】
2016190028.tif 000003
この数式１によって、オフセット定数ｂ、重み付け定数ａ、時間ｔ、および時定数τの関数として、心拍間隔ＲＲ(ｔ)が与えられる。この関数は、指数関数である。他にも、異なった、追加の、または幾つかの変数を用いたモデルを適用することも可能である。各患者ごとにそれほど変わりがない幾つかの変数については、定数として扱うようにすることが可能である。時定数や重み付け定数などのような１つまたは複数の定数にいては、各患者ごとに異なるものとして扱うようにすることが可能である。
【００２８】
心拍数の回復率は、心拍数の導関数である。例えば、回復率をｒ、時間をｔとすると、次の数式２によって表すことができる。
【数２】
2016190028.tif 000004
上式に所与の時間Ｔ0を代入すると、
【数３】
2016190028.tif 000005
上記の数式２、３は、所与の患者および／または所与の負荷が掛けられた患者に対して好適な定数を決定するために用いることができる。一実施の形態では、一人の患者に対する時定数は、心電図信号から得られる時間の関数としての心拍数変化に基づいて計算される。前述の時定数および／または他の変数は、心拍間隔の関数である上述の時間の計算を各患者特有の時間の関数として適応するために用いられる。前述の曲線は、患者の心拍数の回復の度合いを表す。その曲線またはモデルを、特定の患者に関して心拍数もしくは心拍間隔の測定結果の情報に適用することによって、当該患者に関する前述の曲線またはモデルの１つまたはそれ以上の特性を判定することができ、かつ、それを利用して上述の時間を計算することができる。
【００２９】
第３の動作２４、第４の動作２６、そして第５の動作２８は、上述の時間の計算の適応の一実施の形態を表している。なお、追加の、異なった、または、より少ない、動作が実行されるようにしてもよい。
【００３０】
第３の動作２４では、一人の患者の複数の心拍間隔が、心電図装置によって検出される。その心電図装置は、心拍数を出力し、その逆数である心拍間隔が用いられることとなる。あるいはその代替として、心電図装置が心拍動サイクル波形を出力するようにしてもよい。その波形に基づいて、超音波イメージングシステムのプロセッサが、心拍間隔または心拍数を算出する。
【００３１】
種々の心拍間隔または心拍数の計算方法が利用可能である。一実施の形態では、Ｒ波検出器が採用される。Ｒ波は、心拍動サイクル波形の傾きの変化に基づいて検出されるものであって、かつ、十分に高振幅なピーク値を有するものである。あるいは、その他のＲ波検出技術や、心拍動サイクルのさらに他の特質を利用した検出技術を利用するようにしてもよい。継続的な、もしくは連続したＲ波を検出することで、Ｒ−Ｒ間隔（例えば心拍動サイクルの長さ）および心拍数が測定される。
【００３２】
どのような数量の心拍間隔も心拍数も測定することができる。例えば、２つ乃至それ以上の（すなわち、少なくとも３つまたは４つの）心拍間隔が検出される。その検出は、負荷の停止後に実行される。患者が運動中またはその他の負荷の原因となる活動中にあるとき、当該患者の心拍数等を検出する心電図装置が用いられる。負荷が停止されると、心電図装置からの出力が、心拍間隔の検出のために用いられる。例えば、前述の運動の停止後、心電図装置から幾つかの心拍のデータが取得され、その心電図装置からのデータに基づいて、Ｒ−Ｒ間隔が計算される。
【００３３】
第４の動作２６では、回復率が計算される。各患者特有の回復率が、検出された心拍数または心拍間隔から計算される。その回復率は、各患者の心電図データに基づくものである。例えば、前述の検出された心拍間隔とは、回復曲線に沿ってサンプリングされたものである。心拍間隔の検出時間および心拍間隔の長さが測定される。その心拍間隔を時間の関数としてプロットすることにより、各患者の回復曲線に沿ってサンプルが得られる。
【００３４】
前述のサンプルに１つの曲線が当て嵌められて、各患者特有の回復曲線が求められる。指数曲線、多項式曲線などが、前述のサンプルに当て嵌められる。線形回帰曲線適合法などが行われる。あるいはその代替として、モデリングが用いられる。上述の回復率は、曲線適合を行うことなしに、前述のサンプルから計算される。
【００３５】
上述の適合曲線および／またはサンプルを用いて、各患者の回復モデルを形成するための定数が計算される。図３は、数式１で表されるモデルに基づいた計算結果として得られる回復曲線の一例である。この回復曲線では、各定数として、ｂ＝１．０９秒、ａ＝０．７６秒、τ＝６５秒が用いられている。図４は、図３に示した一例について、心拍数の回復曲線をシミュレートしたもの、すなわち図３に示した曲線の逆数の曲線である。モデルとして数式１を用いる代わりに、数式２を用いることも可能である。検出された時間変動する心拍間隔の微分係数すなわち変化率が用いられる。
【００３６】
各患者特有の定数を求めるために、検出されたサンプルまたは適合曲線が用いられる。例えば数式２が用いられる。「ａ」は、全ての患者に適用されるべく扱われるもので、例えば０．７５秒などのような数値である。各患者特有の時定数が計算される。Ｒ−Ｒ間隔を用いて、数式２によりτが求められる。数式１または他のモデルを用いることも可能である。Ｒ−Ｒ間隔の測定結果が２つ以上ある場合には、上述の時定数を複数回の計算によって求めるようにすることができる。各患者についての測定結果から得られる種々の時定数の平均値、中央値、あるいはその他の統計的手法の組み合わせを用いるようにしてもよい。
【００３７】
自然現象および／または測定ノイズは、Ｒ−Ｒ間隔の変動の要因となる。そのＲ−Ｒ間隔、その時間の関数としてのＲ−Ｒ間隔に適合する曲線、あるいはその他にもＲ−Ｒ間隔を導き出し得る心電図データ等が、フィルタリングされる。ローパスフィルタによって高周波数ノイズを除去することで、情報が平滑化され、時定数の変動が低減される。
【００３８】
他の実施の形態では、各患者のための１つ以上の変数が計算される。例えば、「ａ」および／または「ｂ」が、一人一人の患者ごとに計算される。検出されたＲ−Ｒ間隔によって与えられる変数の数値計算のための解法が用いられる。
【００３９】
上述の定数は、回復率を反映するべく用いられる。曲線適合法が用いられる場合には、それによって得られる曲線は、回復率を表すものとなる。その曲線または定数の一方もしくは両方を用いることができる。回復率は、数式２のようなモデルから得られた定数を用いて計算される。あるいはその代替として、回復率は、前述の曲線の傾きの変化として計算される。さらに他の実施の形態では、回復率は、特定の患者に対するものとしてではなく計算される。上述の定数または曲線は、回復率を表すものとして計算される。所与の患者に特有の、その他の回復特性を用いるようにしてもよい。
【００４０】
第５の動作２８では、患者の心臓のイメージングのための時間が推定される。心拍数が回復するまでの時間を、プロセッサが計算する。負荷の停止後、回復までの時間または回復の顕現を表す閾値が決定される。回復率がその閾値に到達するまでに要する時間が予測される。
【００４１】
上述の時間は、閾値の関数として推定される。その閾値は、例えばプログラミングによって設定されるなどして、予め定められた値であり、標準値または実験値を用いることができる。他の実施の形態では、超音波検査者によって定められたもの、医療機関の方針に基づいて定められたもの、または、医療団体によって定められたものなどが、その閾値として用いられる。
【００４２】
上述の心拍数の閾値は、イメージングが有効なものとなると考えられる心拍数を表している。例えば標準心拍数または超音波検査者による設定心拍数などのような種々の心拍数を利用することができる。他の実施の形態では、心拍数の変化が利用される。心拍数の変化量が所定量以下になると、そのときのイメージングは有効性が低いものと見做される。上述の閾値は、心拍間隔、心拍数、回復率、回復率の変化、または、上述のモデルもしくは回復曲線の特性である。
【００４３】
上述の閾値は、イメージングの有効性が十分なものから不十分なものへと回復率に沿って遷移する時点を規定する。すなわち任意に精度の低い画像を含む時間と意図的に精度の低い画像を排除できる時点との間の遷移である。種々の閾値を用いることができる。その閾値は、回復中に持続して生じ得る壁運動に対応して設定される。その閾値は、回復曲線に沿った、もしくは回復モデルに則した、１つの点であって、心拍数の回復率が異常な壁運動を表すものではなくなる数値領域に達する点、換言すれば、その患者にとって異常な壁運動が発生し始めることが想定される点として選定される。
【００４４】
数式２のモデルを用いた一例では、ｒは回復率の時間的変化である。数式３のＲ0は、前述の遷移を表す回復率の変化の閾値としての設定値である。その閾値的変化は、時刻Ｔ0 において発現する。この時刻Ｔ0 が推定される。
【００４５】
上述の時間の推定は、第４の動作２６で計算される回復率またはその他の各患者特有の回復特性の関数である。例えば、プロセッサが、心拍数の時間的変化を、各患者特有の時定数として計算する。上述の時間は、回復率から求められる心拍数の関数である。上述の時間は、時間の関数としての心拍間隔の変化に基づいて推定される。
【００４６】
上述の時刻は、現時点の時刻に上述の変化の時間を加算して推定される。そのような時刻（例えば「３時２５分４３秒の時点」のような）の推定の代わりに、または、それに加えて、上述の時間が、時間の経過、換言すれば、現時点からの時間差として（例えば「あと６８秒以内」のように）計算される。
【００４７】
一実施の形態では、上述の時間の経過、すなわちΔｔは、数式２と数式３とを組み合わせて、
【数４】
2016190028.tif 000006
という数式４によって求められる。
数式４は、Δｔ＞０の場合には、回復率が閾値に達するまでの、現時点ｔからの時間を示す。Δｔ＜０の場合には、その絶対値｜Δｔ｜が、閾値に達してからの経過した時間を示す。その他の時間推定を用いることも可能である。例えば、上述の閾値を患者の回復曲線に適用して、その時刻を求めるようにしてもよい。
【００４８】
第６の動作３０では、上述の時間または時刻の提示が出力される。その提示は、音声的および／または視覚的な提示である。音声的な提示手段としては、クリック音、ビープ音、チャープ音、バースト噪音、記録音声、もしくはそれらの組み合わせなどのような、種々の可聴音｛かちょうおん｝とすることができる。例えば、単独のビープ音、もしくは敏捷に連続した複数回のビープ音をスピーカから発することにより、その時間および／またはその時刻が近いことを報知する。
【００４９】
視覚的な提示手段としては、文字によるもの、またはその他の、表示部にて視覚的に出力されるものとすることができる。上述の時刻または残り時間は、超音波イメージングシステムの表示部に表示される超音波画像の中またはその脇に、文字情報として出力される。イメージングが実施されている間、上述の時間がカウントダウンされる。イメージングが継続されて、上述の時刻を過ぎると、それ以降は、上述の時間がカウントアップされる。
【００５０】
テキスト形式以外の視覚的な提示としては、点滅、着色、またはそれらとテキスト形式、グラフィック形式、もしくは他の記号との組み合わせ、などを用いることができる。その他の視覚的な提示としては、グラフが表示される。そのグラフは、上述の時刻が近付いていることをその長さの伸縮によって表すバー表示とすることができる。あるいはそのグラフは、上述の患者に対応してモデル化された回復曲線であって、マーカーまたはカラーコーデングによって現在時刻、時間閾値、および／または、時間差を提示するものとすることができる。点滅光を用いることも可能である。
【００５１】
上述の提示は、予め定められた、または設定可能な、特性を有する。代替として、１つ以上の特性が、時間またはその他の回復曲線もしくはモデル特性の関数として制御される。上述の提示は、例えば時間閾値の領域内に入ると、その色や点滅などが変化する、というように、上述の時刻が近づくにつれて変化する。
【００５２】
上述の提示手段は、患者の心拍数の回復に対応した時間の情報を提供する。その視覚的および／または音声的な提示手段は、負荷心エコー検査が行われている期間中、画像取得のガイドのために用いられる。例えば、Δｔは、文字またはグラフによって画面上に視覚的に表示され、リアルタイムに更新される。これにより、有効な画像の取得のための残り時間量が、超音波検査者に提示される。
【００５３】
既に取得された負荷心エコー検査の画像の評価は、上述の時間の提示の恩恵を受けることができる。その時間は、評価期間中に表示されている画像と共に出力される。その時間から、心拍数の回復との関連上どの時点で画像が取得されたものであるのかが把握される。評価期間中、提示手段は、いま評価の対象となっている画像が時間閾値の前後のどの時点で取得されたものであるのかを提示する。
【００５４】
図１には、第６の動作３０から第１の動作２０へのフィードバックが示されている。そのフィードバックは、第５の動作２８から、および／または、他の動作へと、ループさせるようにすることも可能である。そのフィードバックは、イメージング期間中の各動作の繰り返しを意味している。心拍数が回復するまでの間、時間の推定または計算は、最新の情報に基づいて更新される。他の心拍間隔が検出される。その最新に検出された心拍間隔が、既に検出された心拍間隔の代わりに、またはそれと共に、上述の時間を再計算するために用いられる。例えば、ｒ(ｔ)が、心電図データから測定される全ての心拍間隔に対して計算される。時定数、その他の定数、曲線、または、曲線の特性が、入手される一連の心電図データを用いて再計算される。心拍数の回復情報に対応した変化率又はタイミングが、繰り返し更新される数値および／または曲線を用いて推定される。第３の動作２４の検出、第４の動作２６の計算、第５の動作２８の推定、そして、第６の動作３０の出力が、回復およびイメージングの継続につれて追加される心拍間隔に対応して繰り返される。
【００５５】
図５は、負荷心エコー検査法におけるガイダンスのためのシステムの一実施の形態を示す。負荷心エコー検査の実施中、超音波検査者は、心拍数の負荷からの回復に対応した時間の提示によるガイドを受ける。負荷心エコー検査後の評価のために、画像の信頼性が、その一部分として、心拍数の回復に対する画像取得の相対的なタイミングに基づいて提示される。
【００５６】
このシステムは、図１に示した動作を実行する。例えば、プロセッサ（プロセッサ）５２が、上述の動作を実行し、第６の動作３０の出力の提示を、表示部４８の出力で以て実行する。他の一例として、心電図装置５６が、第３の動作２４を実行する。あるいは、このシステムが、追加の、異なった、または、より少ない、動作を実行するようにしてもよい。
【００５７】
このシステムは、医療検査用の超音波スキャナ４０および心電図装置５６を含んでいる。追加の、異なった、または、より少ない構成要素を設けるようにしてもよい。例えば、心電図信号を解析するためのプロセッサが、超音波スキャナ４０の外部に設けられる。他の一例として、心電図装置５６が、超音波スキャナ４０に内蔵される。さらに他の一例として、心電図装置５６は設けず、超音波スキャナ４０が、超音波データを用いて、心拍数に関する特性（例えば心拍間隔）を検出する。他の一例として、スピーカーが設けられる。
【００５８】
心電図装置５６は、プロセッサ、回路、および／または、電極である。現在知られている、または、今後開発される、心電図装置を用いることができる。上述の電極を患者に接触させると、患者の心拍動サイクルの出力波形が生成される。上述の心電図装置５６は、Ｒ波、他の様相、心拍間隔、および／または、上述の心拍動サイクルの心拍数を検出する。あるいは、超音波スキャナ４０は、心電図装置５６から受け取った波形信号に基づいて、心拍動サイクルの種々の様相を検出する。
【００５９】
超音波スキャナ４０は、医療検査用の超音波イメージングシステムである。他の実施の形態では、超音波スキャナ４０は、撮像も可能な治療システムである。現在知られている、または、今後開発される、診療用システムを用いることができる。超音波スキャナ４０は、プロセッサ５２を制御装置として用いると共に、ハードウェアおよび／またはソフトウェアを用いて、患者の負荷心エコー検査を実施するべく構成される。イメージング期間中、トランスデューサプローブ４２が、患者の心臓のスキャンのために配置されて、肉体運動などの負荷の停止後、心拍数の回復中に、画像が生成される。
【００６０】
超音波スキャナ４０は、トランスデューサプローブ４２と、ビームフォーマ４４と、イメージプロセッサ４６と、表示部４８と、入力部５０と、プロセッサ５２と、メモリ５４とを含んでいる。追加の、異なった、または、より少ない構成要素を設けるようにしてもよい。例えば、上述のイメージプロセッサ４６とプロセッサ５２とが一体化される。他の一例として、上述のメモリ５４は、別の場所に設けられたもの、または、超音波スキャナ４０の一部品ではないものとすることができる。さらに他の一例として、走査変換器、時間フィルタ、空間フィルタ、スピーカ、または、その他の超音波イメージング用の構成要素が設けられる。
【００６１】
トランスデューサプローブ４２は、ハウジングと変換素子アレイとを有している。そのハウジングは、患者の体表面上にハンドヘルドで使用されるべく設定または形成されている。あるいは、そのハウジングは、カテーテル、術中プローブ、腔内プローブ、経食道プローブとして、形成されたもの、または、その他の現在知られている、もしくは、今後開発される、トランスデューサプローブである。また、上述のアレイは、リニア、多次元、環状、または、その他の現在知られている、もしくは、今後開発される、圧電性素子または微小電子機械素子のアレイである。
【００６２】
トランスデューサプローブ４２は、ビームフォーマ４４からの電気信号に応じて音響エネルギを生成する。イメージングのために、トランスデューサプローブ４２によって受信された音響エコーは、電気信号に変換され、そしてその電気信号を、トランスデューサプローブ４２が、ビームフォーマ４４に送る。
【００６３】
ビームフォーマ４４は、送信ビームフォーマ、受信ビームフォーマ、または、送受信両用のビームフォーマである。送信ビームフォーマとしてのビームフォーマ４４は、波形発生器、もしくは、パルサー、ディレイ、相回転器、タイミング発生器、増幅器、それらの組み合わせ、または、その他の現在知られている、もしくは、今後開発される、多チャネルにおけるビームフォーマ素子等を含む。その送信のために、ビームフォーマ４４は、相対的な時間差（遅延）を有しかつアポダイズされた波形を、複数のトランスデューサ素子の各々に対応した複数のチャネルそれぞれのために生成する。トランスデューサプローブ４２は、複数の波形に応じた１つまたは複数の音響ビームを形成する。
【００６４】
受信ビームフォーマとして、ビームフォーマ４４は、時間差を有する複数チャネル、相回転器、増幅器、もしくはそれらの組み合わせを含むと共に、各チャネルからの信号を加算するための１つまたは複数の加算器を含む。受信のために、ビームフォーマ４４は、異なった空間的位置を表すサンプルを生成する。Ｂモード、フローモード、ドップラーモード、スペクトラルドップラーモード、ハーモニックイメージング、造影剤を用いた検出、または、その他のモードに対応したサンプルが生成される。
【００６５】
ビーム形成されたサンプルは、画像を生成するべくイメージプロセッサ４６に送られる。イメージプロセッサ４６は、検出器、フィルタ、スキャン変換器、三次元プロセッサ、それらの組み合わせ、または、その他の現在知られている、もしくは、今後開発される、画像生成器である。その検出は、Ｂモード（強度）、フローモード（速度、エネルギ、および／または、分散）、スペクトラルドップラー、および／または、その他の検出モードである。上述のサンプルは、検出され、スキャン変換されて、表示部４８に送られる。
【００６６】
表示部４８は、モニター、液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＬＥＤ表示装置、プリンタ、プロジェクタなどの、１つまたは複数の画像を可視化して出力するものである。現在知られている、もしくは、今後開発される、表示装置を用いることができる。この表示部４８は、超音波スキャナの一部分を成すものであるが、しかし、例えば壁掛型や遠隔ワークステーションの表示装置のような、別の場所に設けられたものとすることも可能である。
【００６７】
表示部４８は、患者の心臓の１つまたは複数の画像を表示する。その画像は、負荷心エコー検査の一環を成すものとして生成される。負荷心エコー検査の実行中、超音波スキャナ４０は、ガイダンスも出力する。そのガイダンスは、各患者特有の情報を用いて、心臓異常の発見のために提供され得る画像を取得するのに適した、または望ましい、タイミングを予測する。その心拍数回復に対応したタイミングは、超音波検査者にガイドを提供するため、または診断を支援するために、用いられる。
【００６８】
入力部５０は、心電図装置５６との電気的および物理的な接続のためのインターフェースである。心電図装置５６から延びたケーブルのプラグが入力部５０に差し込まれて、その入力部５０が、電極信号、心拍波形信号、および／または、検出された心拍動サイクルの情報（例えば、Ｒ波タイミング、および／または、Ｒ波間隔）を受信する。そのプラグインは解除可能となっており、従って、入力部５０は心電図装置５６に対して接続もその解除も可能となっている。その心電図装置５６から受信したデータは、現時点で負荷心エコー検査の対象となっている特定の患者から検出されたものであり、従って、その患者特有のものである。
【００６９】
プロセッサ５２は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、タイマー、アナログ回路、デジタル回路、それらの組み合わせ、または、その他の現在知られている、もしくは、今後開発される、心拍数の回復に対応した時間を計算するための装置である。このプロセッサ５２は、心電図データを受信し、患者の心拍数の負荷からの回復に関する各患者特有の特性を計算し、その回復に対応したタイミングを計算する。このプロセッサ５２は、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、および／または、ファームウェアで以て、患者の負荷心エコー検査のための負荷後の時間窓を計算するべく構成される。その負荷後の時間窓は、心拍数がまだ回復途中にある時間である。心臓の異常は、心拍数が殆どまたは完全に回復したときに取得された画像中とは対照的に、回復途中の期間内に取得された画像中においてこそ、より容易に発見され得る。プロセッサ５２は、入力部５０で受けた心電図検査情報を用いて、上述の時間窓を計算する。例えば、心電図データに基づくまたは入力部５０で受信したＲ−Ｒ間隔を用いて、変数の値が決定される。その変数は、上述の時間窓の計算に用いられる。
【００７０】
プロセッサ５２は、その出力をスピーカーまたは表示部４８に出力するように構成されている。負荷心エコー検査が行われている期間中、負荷後の時間窓に対応した時間が出力される。その回復までに残された時間、および／または、診断学上より有効なイメージングが可能である時間は、ユーザに対して、視覚的または聴覚的に提示される。イメージプロセッサ４６は、例えば、患者の心臓を捉えた１つの画像または一連の画像を出力する。プロセッサ５２は、その画像中またはその画像に添えて、テキスト、グラフ、またはその他の種類の指標を追加する。そのテキスト、グラフ、またはその他の種類の指標は、上述のタイミングの情報を表すものである。表示部４８は、負荷心エコー検査中、負荷後の時間窓に対応した時間をプロセッサ５２からの出力によって提示するべく構成されている。その出力は、他の実施の形態では、既に取得された画像の評価のために用いることができる。
【００７１】
メモリ５４は、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体であって、例えばキャッシュ、バッファ、ＲＡＭ、リムーバブル記憶媒体、固定磁気ディスク装置、または、その他の種類のコンピュータ読取可能な記憶媒体である。コンピュータ読取可能な記憶媒体としては、種々の揮発性または不揮発性の記憶媒体が含まれる。このメモリ５４には、心電図データ、回復情報、回復モデル、各患者特有の情報、画像、指標、または、その他の種類の負荷心エコー検査のガイダンスのための情報が記憶される。入力された情報、出力された情報、および／または、処理された情報が、記憶される。
【００７２】
メモリ５４またはその他のメモリは、プロセッサ５２および／またはその他のプロセッサに対して与えられる命令を記憶する。そのメモリに、負荷心エコー検査のガイダンスのためにプログラムされたプロセッサによって実行可能な命令を担持してなるデータが、記憶される。その命令は、本明細書において説明されているプロセス、方法、および／または、技術を、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶されている１つまたは複数組の命令に対応して実行するためのものである。本明細書に記載または図示されている機能、動作、または、タスクは、特定の既存のタイプの、命令の組み合わせ、記憶媒体、プロセッサ、または、情報処理戦略とは無関係なものであって、ソフトウェア、ハードウェア、集積回路、ファームウェア、マイクロコードなどの各々の動作またはそれらの組み合わせの動作によって、実行され得る。同様に、情報処理戦略には、多重処理、多重タスキング、並行処理などが含まれ得る。一実施の形態では、上述の命令は、ローカルシステムまたはリモートシステムによって読み出されるべく、リムーバブル記憶媒体に記憶される。他の実施の形態では、上述の命令は、コンピュータ・ネットワークまたは電話回線を介して転送されてリモート位置にて記憶される。さらに他の実施の形態では、上述の命令は、所与のコンピュータ内、ＣＰＵ内、ＧＰＵ内、または、システム内に記憶される。
【００７３】
以上、種々の実施の形態を参照しつつ本発明について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更または変化が可能である。従って、以上詳細に記述した説明は、本発明の例示であって、本発明を限定するものではないと考えられるべきであり、また、添付の特許請求の範囲に記載の各請求項に記載の発明、およびその均等物こそが、発明の精神および範囲を定義するものであると理解されるべきである。
【符号の説明】
【００７４】
２０  第１の動作
２２  第２の動作
２４  第３の動作
２６  第４の動作
２８  第５の動作
３０  第６の動作
４０  超音波スキャナ
４２  トランスデューサプローブ
４４  ビームフォーマ
４６  イメージプロセッサ
４８  表示部
５０  入力部
５２  プロセッサ
５４  メモリ
５６  心電図装置
【図１】
2016190028.tif 000007
【図２】
2016190028.tif 000008
【図３】
2016190028.tif 000009
【図４】
2016190028.tif 000010
【図５】
2016190028.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月16日(2016.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷心エコー検査法におけるガイダンスのための方法であって、
心電図装置によって、患者から複数の心拍間隔を検出するプロセス（２４）と、
超音波イメージングシステムによって、前記複数の心拍間隔から前記患者の回復率を計算するプロセス（２６）と、
前記超音波イメージングシステムによって、負荷から回復する期間中の前記患者の心臓のイメージングのための時間を、前記回復率の関数として推定するプロセス（２８）と、
前記時間を、前記超音波イメージングシステムの表示部に出力するプロセス（３０）と、
を有することを特徴とする、負荷心エコー検査法におけるガイダンスのための方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記検出するプロセス（２４）が、Ｒ−Ｒ間隔を検出するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記検出するプロセス（２４）が、少なくとも３つの心拍間隔を検出するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記複数の心拍間隔を検出するプロセス（２４）が、心拍動サイクルの長さを検出するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記計算するプロセス（２６）が、指数関数曲線で以て前記心拍間隔を時間の関数として近似するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、
前記計算するプロセス（２６）が、前記患者に対応した時定数を計算するプロセスを含み、かつ、前記推定するプロセス（２８）が、心拍数の時間的な変化を前記患者の前記時定数として計算するプロセスを含み、ここに、前記時間は、現在の時刻に前記変化の時間を加算したものである
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記回復率を計算するプロセス（２６）が、線形回帰を実行するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記時間を推定するプロセス（２８）が、閾値の関数として前記時間を推定するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
前記閾値の関数として前記時間を推定するプロセスが、前記時間を回復率の閾値として推定するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、
前記時間を推定するプロセス（２８）が、前記時間を前記回復率から導き出される心拍数の関数として推定するプロセスを含み、ここに、前記回復率は、心拍間隔の変化を時間の関数として含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、
前記出力するプロセス（３０）が、前記時間を、テキスト、グラフ、または、テキストおよびグラフとして出力するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、
前記出力するプロセス（３０）が、評価期間中に表示される画像と関連付けて出力するプロセスを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、
他の心拍間隔をさらに検出するプロセス（２４）を含み、かつ
前記他の心拍間隔を用いて、前記計算するプロセス（２６）、前記推定するプロセス（２８）、および、前記出力するプロセス（３０）を、繰り返す
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
プロセッサ（５２）によって実行可能な負荷心エコー検査法におけるガイダンスのための命令のデータが格納された、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体であって、前記命令が、
負荷心エコー検査法における超音波スキャナ（４０）を用いた患者の画像取得のための時間を計算するプロセス（２０）のための命令と、
前記計算（２０）を心電図センサによって検出された前記患者の心電図信号の関数として適用するプロセス（２２）のための命令と、
前記時間の提示を出力するプロセス（３０）のための命令と、
を有することを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１５】
請求項１４記載のコンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体において、
前記計算するプロセス（２０）が、前記患者の心拍数および時定数の関数としての計算するプロセス（２０）を有し、かつ
前記適用するプロセス（２２）が、前記患者の心電図信号から得られる時間の関数としての心拍数変化に基づく前記時定数の計算するプロセス（２６）を有する
ことを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１６】
請求項１４記載のコンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体において、
前記計算するプロセス（２０）が、心拍数の閾値の関数として計算するプロセス（２０）を含む
ことを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１７】
請求項１４記載のコンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体において、
前記適用するプロセス（２２）が、前記患者の心電図信号に基づく情報に適合して前記患者の心拍数の回復を表す曲線の関数として適用するプロセス（２２）を含む
ことを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１８】
請求項１４記載のコンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体において、
前記提示を出力するプロセス（３０）が、前記患者の心拍数の回復に対応した前記時間の、視覚的な提示、聴覚的な提示、または、視覚的ならびに聴覚的な提示の出力するプロセス（３０）を含む
ことを特徴とする、コンピュータ読取可能な持続性の記憶媒体。
【請求項１９】
負荷心エコー検査法におけるガイダンスのためのシステムであって、
患者の負荷心エコー検査法の実施のための超音波スキャナ（４０）と、
心電図装置に接続可能な、前記超音波スキャナ（４０）の入力部（５０）と、
前記患者の負荷心エコー検査法の実施のための負荷後の時間窓を、前記入力部（５０）にて受信した心電図情報の関数として、計算するべく構成されたプロセッサ（５２）と、を有することを特徴とする、負荷心エコー検査法におけるガイダンスのためのシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムにおいて、
前記負荷心エコー検査法の実施中における前記負荷後の時間窓に対応した時間を提示するべく構成された出力部（４８）を、さらに有する
ことを特徴とするシステム。
【外国語明細書】
[TITLE OF INVENTION]
ADAPTIVE TIMING GUIDANCE IN STRESS ECHOCARDIOGRAPHY
[BACKGROUND]
[0001]
The present embodiments relate to medical ultrasound imaging.  In particular, stress echocardiography is performed within a limited time window after ending the stress on the patient.
[0002]
Stress echocardiography evaluates cardiac function by studying the cardiac wall motion and thickness in response to stress caused by physical exercise or medical agents.  During exercise echocardiography, the patient exercises on a treadmill or a bicycle machine until their heart rate reaches a targeted level.  Imaging during exercise (e.g., on a treadmill) may not be feasible.  Because exercise induced abnormal wall motion only lasts for a short amount of time, images have to be acquired immediately after the cessation of exercise.  The duration of exercise-induced abnormal wall motion is patient dependent and generally less than three minutes after the cessation of exercise.  The American Society of Echocardiography recommends image acquisition within one to two minutes after the cessation of exercise, while the European Association of Echocardiography recommends less than one minute.
[0003]
In practice, the protocol varies from one health provider to another, with the duration of post stress imaging arbitrarily set from one to ten minutes post-stress image acquisition.  When a protocol uses a very short duration, for example within 1 minute after the cessation of exercise, obtaining quality data is challenging.  When a protocol uses a longer duration, a large amount of data may be useless or less useful.  Images acquired after the heart rate has dropped low enough show no or little abnormal wall motion.
[BRIEF SUMMARY]
[0004]
By way of introduction, the preferred embodiments described below include methods, systems, and computer readable media for stress echocardiography guidance.  The recovery time after cessation of the stress is predicted using patient-specific information.  The prediction may assist the user in acquiring images of the heart for stress echocardiography during the patient-relevant period, avoid unnecessary rush, and/or avoid acquisition of less useful images.
[0005]
In a first aspect, a method is provided for stress echocardiography guidance.  A plurality of heart rate intervals of a patient are detected from an EKG device.  An ultrasound imaging system calculates a rate of recovery for the patient from the heart rate intervals and estimates a time for imaging a heart of the patient while recovering from stress.  The time is estimated as a function of the rate of recovery.  The time is output on a display of the ultrasound imaging system.
[0006]
In a second aspect, a non-transitory computer readable storage medium has stored therein data representing instructions executable by a programmed processor for stress echocardiography guidance.  The storage medium includes instructions for computing a time for image acquisition during stress echocardiography of a patient with an ultrasound scanner, adapting the computing as a function of an electrocardiography signal for the patient and from an electrocardiography sensor, and outputting an indication of the time.
[0007]
In a third aspect, a system is provided for stress echocardiography guidance.  An ultrasound scanner is configured for performing stress echocardiography of a patient.  An input of the ultrasound scanner is connectable with an electrocardiography device.  A processor is configured to calculate a post-stress time window for the stress echocardiography of the patient.  The processor calculates the post-stress time window as a function of electrocardiography information received at the input.
[0008]
The following claims define the present invention, and nothing in this section should be taken as a limitation on those claims.  Further aspects and advantages of the invention are discussed below in conjunction with the preferred embodiments.
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS]
[0009]
The components and the figures are not necessarily to scale, emphasis instead placed upon illustrating the principles of the invention.  Moreover, in the figures, like reference numerals designate corresponding parts throughout the different views.
[0010]
Figure 1 is a flow chart of one embodiment of a method for stress echocardiography guidance; 
[0011]
Figure 2 is a graph showing a heart interval as a function of time during stress and recovery;
[0012]
Figure 3 is a graph showing a calculated curve of heart interval as a function of time;
[0013]
Figure 4 is a graph showing a heart rate as a function of time; and
[0014]
Figure 5 is a block diagram of one embodiment of a system for stress echocardiography guidance.
[DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS AND PRESENTLY PREFERRED EMBODIMENTS]
[0015]
Adaptive timing guidance is provided for stress echocardiography.  The timing control is personalized to individual patients.  The duration of post-stress abnormal wall motion may be different depending on individual patients.  Rather than operating on a generalized protocol, the valid time window of imaging for individual patients is predicted.  Providing this predication as guidance to a sonographer may help obtain valuable data and improve diagnostic accuracy of stress echocardiography.
[0016]
The post-stress imaging time window is calculated based on electrocardiography (ECG) data of an individual patient.  The time window for image acquisition is adaptively computed based the patient-specific ECG data.  During imaging, the time window prediction may be updated in real-time.  The time may be visually or audibly indicated to guide image acquisition.  The timing information indicates the usefulness of acquired data during acquisition or post acquisition review and intuitively guides the imaging.
[0017]
Figure 1 shows a method for stress echocardiography guidance.  The sonographer is assisted in performing stress echocardiography.  Timing information is presented to the user for determining a remaining time to collect useful data (e.g., remaining time during which the heart rate has not yet recovered from stress) or for another purpose.  The timing information is patient specific, such as adapting to a given patient.  The timing information may adapt in real-time in an ongoing manner, once, and/or while the heart rate of the patient is recovering.
[0018]
The method is performed by the system of Figure 5, an ultrasound scanner, a processor, or different systems or device.  In one embodiment, an ultrasound imaging system also being used to perform the stress echocardiography performs all of the acts of Figure 1.  In other embodiments, a processor of an ECG device performs act 24 and/or other acts (e.g., 20, 22, 26, 28, and/or 30).
[0019]
Additional, different or fewer acts may be performed.  For example, acts 24-28 provide one example for adapting, but other acts may be used to adapt the timing computation of act 20 to the patient.  Act 28 is one instance of performance of act 20, but may be a separate estimation.  As another example, acts for performing the stress echocardiography are provided.  In yet another example, the indication of the time is recorded or stored rather than or in addition to being output.
[0020]
The acts are performed in the order shown or a different order.  The acts are performed from top to bottom of Figure 1.  Alternatively, the adaptation of act 22 occurs before the computation of the time in act 20.
[0021]
The acts are performed prior to and/or during stress echocardiography.  In stress echocardiography, an ultrasound scanner acquires B-mode images of a patient’s heart.  Color flow and/or spectral Doppler images may be acquired.  A processor may determine wall thickness or perform another stress echocardiography measurement.  To acquire images or measure, ultrasound energy is used to scan a one, two, or three-dimensional field of view of the patient.  The field of view includes at least a portion of the heart of the patient.  One or more images are generated from the scan.  Any now known or later developed modes of imaging may be used.
[0022]
In act 20, a time for image acquisition is computed.  The time is for acquisition of images during stress echocardiography.  The time may be calculated prior to or during the stress echocardiography, but relates to when to acquire images.  The time indicates a remaining time for acquiring images before less effective imaging results from recovery or sufficient recovery of the heart rate.  The ultrasound scanner is to acquire images within a desired time window during recovery of the heart of the patient after cessation of stress.  The time is for acquisition of the images during the recovery.
[0023]
In one embodiment, the time is a remaining time or amount of time left to scan.  In other embodiments, the time is an absolute time, such as a clock time at which less effective imaging results and/or recovery of the patient’s heart rate is sufficient to make imaging less useful in stress echocardiography.  In other approaches, the time is a difference from an end point or from when imaging is predicted to be less effective.  The time may be a positive or negative value.  For example, images acquired after the recovery time are labeled with negative times.  Images acquired before the recovery time are labeled with positive times.
[0024]
The time is computed as a function of a heart rate of the patient.  Due to stress, the patient’s heart rate is more rapid than normal.  After the stress ceases, the heart rate begins to recover.  The heart rate becomes less over time, eventually reaching a steady state.  Since the goal of stress echocardiography is to measure the effects of the stress, the imaging is to be performed prior to recovery.  Imaging just before recovery may not be as effective as imaging closer in time to the cessation.
[0025]
The length of a heart cycle is an inverse of the heart rate.  Where heart rate is used herein, the interval may instead be used.  Similarly, where the interval is used, the heart rate may be used instead.
[0026]
Any of various variables may be used in calculating the time for stress echocardiography imaging.  In one embodiment, the heart rate or interval and a time constant are used.  In other embodiments, weighting constants, offset constants, or other variables are used.  Acts 24-28 provide one example for computing the time.  Other examples using data representing recovery specific to a patient may be used, such as treating recovery as a linear relationship with time and/or using a starting steady state heart rate.  The goal is to compute a time at which stress echocardiography imaging transitions from desired imaging to undesired or not sufficiently effective imaging.
[0027]
In act 22, the computation of the time adapts as a function of the patient.  The time is a function of patient specific information.  The blood pressure, heart rate, or other information acquired from or representing a given patient is used as a variable in the computation.  More than one variable may adapt to a given patient.  In one embodiment, the interval of the heart cycle acquired from electrocardiography (ECG) signals for the patient is used.  An ECG sensor indicates the interval or a heart cycle trace from which the interval is derived.  In other embodiments, ultrasound scanning is used to measure the interval or heart rate, such as using color flow or spectral Doppler to extract the heart cycle.
[0028]
Figure 2 shows an example graph of a heart cycle interval as a function of time.  The interval is measured from R-wave repetition, so is the R-R (the time elapsing between two consecutive R waves) interval.  Other phases of the heart cycle may be used to measure the interval or length of the heart cycle.  Heart rate may be used instead of interval.
[0029]
The interval is shown during both exercise (i.e., application of stress) and recovery after ceasing the stress.  Each heart cycle of a patient without stress or in steady state may last about one second.  Different patients have different steady state heart intervals.  Similarly, different patients may have different intervals under a given amount of stress, rate of interval change due to stress, rate of interval change during recovery, and/or other characteristic of the interval curve.
[0030]
In Figure 2, the curve shows that the R-R interval decreases during exercise as the heart rate goes up from about 50 seconds to 350 seconds.  The interval curve then increases during the recovery as the heart rate goes down after ceasing the stress at about 350 seconds.  In this example, effective stress echocardiography imaging occurs between 350 seconds and 425 seconds.  Other intervals or rate of change of the interval may be used for the change to less effective imaging.
[0031]
The heart rate recovery process after exercise may be modeled by equation 1:
2016190028.tif 000012
Equation 1 gives the interval as a function of an offset constant, b, a weight constant a, the time t, and a time constant τ.  The function is an exponential.  Other models may be used, such as using different, additional, or fewer variables.  Any of the variables may be treated as constants that do not vary among patients.  One or more of the constants may be treated as varying among patients, such as the time constant and the weight constant.
[0032]
The recovery rate of the interval is a derivative of the interval.  For example, the recovery rate, r, as a function of time, t, is:
2016190028.tif 000013
Solving for a given time, T0, the recovery rate at that time is:
2016190028.tif 000014
Equations 2 or 3 may be used to determine a constant appropriate for a given patient and/or a given patient for a given stress.  In one embodiment, the time constant for a patient is calculated from a change in the heart rate as a function of time from the electrocardiography signal of the patient.  The time constant and/or other variable is used to adapt the computation of the time as a function of the curve of interval as a function of time specific to the patient.  The curve represents the recovery of the heart rate of the patient.  By fitting a curve or model to the measured heart rate or interval information for a specific patient, one or more characteristics of the curve or model for that patient may be determined and used to calculate the time.
[0033]
Acts 24, 26, and 28 represent one embodiment for adapting the computation of the time.  Additional, different, or fewer acts may be provided.
[0034]
In act 24, a plurality of heart rate intervals of a patient are detected from an ECG device.  The ECG device outputs a heart rate, so the inverse of the heart rate is used.  Alternatively, the ECG device outputs a heart cycle trace.  A processor of the ultrasound imaging system determines the heart interval or rate from the trace.
[0035]
Any heart interval or rate calculation may be used.  In one embodiment, an R-wave detector is applied.  The R-wave is detected from a change in slope of the heart cycle trace that also has a sufficiently high magnitude peak.  Other R-wave detection techniques may be used.  Other phases of the heart cycle may be used.  By detecting successive or sequential R-waves, the R-R interval (e.g., length of the heart cycle) and heart rate are measured.
[0036]
Any number of intervals or heart rate measurements may be detected.  For example, two or more (e.g., at least three or four) intervals are detected.  The detection occurs upon cessation of the stress.  A patient is connected to the ECG device during the exercise or other stress-inducing activity.  Upon ceasing the stress, output from the ECG device is used to detect the heart rate intervals.  For example, upon the cessation of the exercise, a few beats of ECG data (e.g. 4 beats) are acquired, and the R-R intervals are calculated from the ECG data.
[0037]
In act 26, a rate of recovery is calculated.  The rate of recovery specific to the patient may be calculated from the detected heart rates or heart rate intervals.  The recovery rate is based on the ECG data of the patient.  For example, the detected intervals are samples along the recovery curve.  The time of detection of the interval and the length of the interval are measured.  By plotting the interval as a function of time, samples along the recovery curve for the patient are provided.
[0038]
A curve is fit to the samples to determine the recovery curve specific to the patient.  An exponential, polynomial, or other curve is fit to the samples.  Linear regression or other curve fitting is performed.  Alternatively, a model is used.  The rate of recovery is calculated from the samples without curve fitting.
[0039]
Using the fit curve and/or samples, the constants forming the model of the recovery are calculated for the patient.  Figure 3 shows an example recovery curve resulting from the model represented by equation 1.  The curve uses b = 1.09s, a = 0.76s, and τ = 65s.  Figure 4 shows the corresponding simulated recovery curve of heart rate, the inverse of the curve of Figure 3.  Instead of using equation 1 as the model, equation 2 may be used as the model.  A derivative or change in the detected intervals with change in time is used.
[0040]
To determine the patient-specific constant, the detected samples or fit curve are used.  For example, the model of equation 2 is used.  “a” is treated as constant for all patients, such as a value of 0.75s or other value.  The time constant for the specific patient is calculated.  Using the R-R intervals, τ is found using equation 2.  Equation 1 or other model may be used.  Where more than two measures of the interval are provided, the time constant may be calculated multiple times.  An average, median or other statistical combination of the different time constants resulting from the measures for the patient may be used.
[0041]
Natural phenomenon and/or measurement noise cause variability in the intervals.  The intervals, curve fit to the intervals as a function of time, or other ECG data used to derive the intervals may be filtered.  A low pass filter removes higher frequency noise to smooth the information, reducing variability of the time constant.
[0042]
In other embodiments, more than one variable is calculated for the patient.  For example, “a” and/or “b” are calculated for a specific patient.  Any solution for the number of variables given the number of detected intervals may be used.
[0043]
The constants are used to reflect the rate of recovery.  Where a curve fitting is used, the curve represents the rate of recovery.  Either or both of the curve fitting or constants may be used.  The rate of recovery is calculated using the constants from the model, such as equation 2.  Alternatively, the rate of recovery is calculated as a change in slope of the curve.  In yet other embodiments, the rate of recovery is not specifically calculated.  The constant or curve is calculated to represent the rate of recovery.  Other characteristics of the recovery specific to a given patient may be used.
[0044]
In act 28, the time for imaging of the heart of the patient is estimated.  The processor estimates the time until the heart rate recovers.  After ceasing the stress, the time until recovery or a threshold amount of recovery occurs is determined.  The time it takes for the rate of recovery to drop to a threshold is predicted.
[0045]
The time is estimated as a function of a threshold.  The threshold is a predetermined value, such as set by programming.  A typical or experimental value may be used.  In other embodiments, a sonographer, policy of an institution, or recommendation of a medical group is used.
[0046]
The threshold heart rate indicates the heart rate at which imaging is considered effective.  Any threshold heart rate may be used, such as a standard rate or sonographer set rate.  In other embodiments, the change in heart rate is used.  When the amount of change in heart rate becomes less, then the imaging is considered less effective.  The threshold is an interval, heart rate, a recovery rate, a change in recovery rate, or other characteristic of the model or recovery curve.  
[0047]
The threshold defines a time along the recovery curve at which imaging transitions from sufficient to insufficient.  The transition may be arbitrary or set to include less accurate images or avoid inclusion of less accurate images.  Any threshold may be used.  The threshold is set relative to expected abnormal wall motion persistence in recovery.  The threshold is selected to be at a point along the recovery curve or in the model where the rate of the heart rate recovery decreases to be less representative of abnormal wall motion, assuming abnormal wall motion occurs for the patient.
[0048]
In an example using the model of equation 2, r is the change in the recovery rate over time.  R0 of equation 3 is set as the threshold amount of change in the recovery rate to represent the transition.  The threshold change occurs at time T0.  The time T0 is estimated.  
[0049]
The estimation of the time is a function of the rate of recovery or other patient-specific recovery characteristic calculated in act 26.  For example, the processor calculates a change in time of a heart rate as a function of the patient-specific time constant.  The time is a function of a heart rate derived from the rate of recovery.  The time is estimated from change in the heart rate intervals as a function of time.  
[0050]
The time is estimated as a current time plus the change.  Instead of or in addition to estimating an absolute time (e.g., 3:25:43), the time is estimated as a change in time or time difference from a current time (e.g., in 68 seconds).
[0051]
In one embodiment, the change in time, Δt, is determined by combining equations 2 and 3, giving:
2016190028.tif 000015
Equation 4 shows the time it takes the recovery rate to reach the threshold value from the current time t, when Δt>0.  When Δt<0, the absolute value |Δt| shows the time that has passed since the threshold value.  Other estimates of the time may be used.  For example, the threshold is applied to the recovery curve for the patient to find the absolute time.
[0052]
In act 30, an indication of the time is output.  The indication is an audio and/or visual indication.  The audio indicator may be any audible sound, such as a click, beep, chirp, noise burst, voice recording, or combination thereof.  For example, a beep or sequence of more rapid beeps are generated by a speaker to signify the time and/or approaching the time.
[0053]
Visual indicators may be text or other visible output on a display.  The time or remaining time is output as text on or beside ultrasound images on a display of an ultrasound imaging system.  As the imaging continues, the time may count down.  If imaging continues past the time, the time may count up.
[0054]
For non-textual visual indication, blinking, coloring or combinations thereof of textual, graphical, or other symbols may be used.  In other visual indications, a graph is displayed.  The graph may be a bar that shrinks or expands to represent approaching the time.  The graph may be the modeled recovery curve for the patient with a marker or color-coding to indicate the current time, the threshold time, and/or a time difference.  A blinking light may be used.
[0055]
The indication has predetermined or set characteristics.  Alternatively, one or more characteristics are controlled as a function of the time or other recovery curve or model characteristic.  The indication may vary as the time is closer, such as changing color or flashing when the time is within a threshold period.
[0056]
The indicator provides a time relative to the recovery of the heart rate of the patient.  The visual and/or auditory indicators may be used to guide the image acquisition during stress echocardiography.  For example, Δt is visually displayed using text or a graph on the screen and updated in real time to show the sonographer the amount time left for acquiring useful images.  
[0057]
Review of previously acquired stress echocardiography images may benefit from indication of the time.  The time is output with an image displayed during review.  The time is for when the image was acquired relative to the recovery.  During reviewing, an indicator indicates where the current image was acquired before or after the threshold time.
[0058]
Figure 1 shows a feedback from act 30 to act 20.  The feedback may be from act 28 and/or to another act.  The feedback represents repetition of the acts during an imaging session.  While the recovery is occurring, the time estimation or computation may be updated based on more recent information.  Other heart rate intervals are detected.  The more recently detected intervals are used instead or in addition to previously detected intervals to again compute the time.  For example, r(t) is calculated for every interval measured from ECG data.  The time constant, other constant, curve, or curve characteristic is re-calculated using the set of available ECG data.  The change in rate or other timing relative to the recovery information is estimated using the repetition updated values and/or curves.  The detecting of act 24, calculating of act 26, estimating of act 28, and outputting of act 30 are repeated with additional heart rate intervals as the recovery and imaging continue.
[0059]
Figure 5 shows one embodiment of a system for stress echocardiography guidance.  During stress echocardiography, the sonographer is guided by an indication of time relative to recovery of the heart rate from stress.  For review after stress echocardiography, the reliability of images is indicated, in part, by timing of the acquisition of the image relative to the recovery.
[0060]
The system implements the acts of Figure 1.  For example, the processor 52 implements the acts with output of the indication of act 30 being to the display 48.  As another example, the ECG device 56 implements act 24.  Alternatively, the system implements different, additional, or fewer acts.
[0061]
The system includes a medical diagnostic ultrasound scanner 40 and an ECG device 56.  Additional, different, or fewer components may be provided.  For example, a processor outside the ultrasound scanner 40 for analyzing ECG signals is provided.  As another example, the ECG device 56 is integrated within the ultrasound scanner 40.  In yet another example, the ECG device 56 is not provided as the ultrasound scanner 40 uses ultrasound data to determine the heart cycle characteristics (e.g., interval).  For another example, a speaker is provided.
[0062]
The ECG device 56 is a processor, circuit, and/or electrodes.  Any now known or later developed ECG device may be used.  By placing the electrodes on a patient, the heart trace of the patient’s heart cycle is generated.  The ECG device 56 detects the R-waves, other phases, interval, and/or heart rate of the heart cycle.  Alternatively, the ultrasound scanner 40 detects the phases of the heart cycle from a trace signal received from the ECG device 56.
[0063]
The ultrasound scanner 40 is a medical diagnostic ultrasound imaging system.  In other embodiments, the ultrasound scanner 40 is a therapy system that may also image.  Any now known or later developed system for stress echocardiography may be used.  The ultrasound scanner 40, using the processor 52 as a controller, with hardware, and/or with software is configured for performing stress echocardiography of a patient.  During an imaging session, the transducer probe 42 is positioned to scan the heart of the patient, and images are generated during recovery of the heart rate after cessation of stress, such as exercise.
[0064]
The ultrasound scanner 40 includes a transducer probe 42, a beamformer 44, an image processor 46, a display 48, an input 50, a processor 52, and a memory 54.  Additional, different or fewer components may be provided.  For example, the image processor 46 and processor 52 are combined.  As another example, the memory 54 is remote or not part of the ultrasound scanner 40.  As yet another example, a scan converter, temporal filter, spatial filter, speaker, or other ultrasound imaging components are provided.
[0065]
The transducer probe 42 has a housing and an array of transducer elements.  The housing is adapted or shaped for handheld use on the exterior of the patient.  Alternatively, the housing is shaped as a catheter, intraoperative probe, intercavity probe, transesophageal probe or other now known or later developed transducer probe.  The array is a linear, multidimensional, annular or other now known or later developed array of piezoelectric or microelectromechanical elements.
[0066]
The transducer probe 42 generates acoustic energy in response to electrical signals from the beamformer 44.  For imaging, acoustic echoes received by the transducer probe 42 are transduced into electrical signals, and the transducer probe 42 provides the electrical signals to the beamformer 44.
[0067]
The beamformer 44 is a transmit beamformer, receive beamformer or both transmit and receive beamformer.  As a transmit beamformer, the beamformer 44 includes waveform generators or pulsers, delays, phase rotators, timing generators, amplifiers, combinations thereof or other now known or later developed transmit beamformer components in a plurality of channels.  For transmission, the beamformer 44 generates relatively delayed and apodized waveforms for each of a plurality of channels for a corresponding plurality of transducer elements.  The transducer probe 42 forms an acoustic beam or beams in response to the waveforms.
[0068]
As a receive beamformer, the beamformer 44 includes channels with delays, phase rotators, amplifiers, or combinations thereof and includes a summer or summers for adding the signals from each channel together.  For reception, the beamformer 44 generates samples representing different spatial locations.  Samples for B-mode, flow mode, Doppler mode, spectral Doppler mode, harmonic imaging, contrast agent detection or other modes are generated.
[0069]
The receive beamformed samples are provided to the image processor 46 for generating an image.  The image processor 46 is a detector, filter, scan converter, three-dimensional processor, combinations thereof or other now known or later developed image generator.  The detection is B-mode (intensity), flow-mode (velocity, energy, and/or variance), spectral Doppler and/or other detectors.  The samples are detected, scan converted and provided to the display 48.
[0070]
The display 48 is a monitor, liquid crystal display, plasma display, light emitting diode display, printer, projector, or other device for outputting one or more images for viewing.  Any now known or later developed display device may be used.  The display 48 is part of the ultrasound scanner 40, but may be a remote device, such as a wall mounted or remote workstation display.
[0071]
The display 48 shows one or more images of the patient’s heart.  The images are generated as part of stress echocardiography.  During the stress echocardiography, the ultrasound scanner 40 also outputs guidance.  The guidance uses patient-specific information to predict when adequate or desired images for detecting heart abnormality are acquired.  The timing relative to recovery of the heart rate is used to guide the sonographer and/or assist in diagnosis.
[0072]
The input 50 is an interface for electrical and physical connection with the ECG device 56.  A cable from the ECG device 56 plugs into the input 50 for receiving electrode signals, a heart trace signal, and/or detected heart cycle information (e.g., R wave timing and/or interval).  The plug-in is releasable so that the input 50 is connectable with the ECG device 56.  The received ECG data is from a specific patient during the stress echocardiography, so is patient specific.
[0073]
The processor 52 is a general processor, digital signal processor, controller, application specific integrated circuit, field programmable gate array, timer, analog circuit, digital circuit, combinations thereof, or other now known or later developed device for computing a time relative to heart rate recovery.  The processor 52 receives the ECG data, calculates patient-specific characteristic of the recovery of the patient’s heart rate from stress, and computes timing information relative to the recovery.  For example, the processor 52 is configured by hardware, software, and/or firmware to calculate a post-stress time window for the stress echocardiography of the patient.  The post-stress time window is a period during which the heart rate is still recovering.  Abnormalities of the heart may be more easily detected in images during the recovery period as opposed to times when the heart rate is mostly or completely recovered from the stress.  The processor 52 calculates the time window using the electrocardiography information received at the input 50.  For example, the R-R interval based on ECG data or received at the input 50 is used to determine a value for a variable.  The value is used in calculating the time window.
[0074]
The processor 52 is configured to output to a speaker or the display 48.  The time relative to the post-stress time window is output during the stress echocardiography.  The time remaining before recovery and/or during which more diagnostically useful imaging occurs is indicated to the user visually or audibly.  For example, the image processor 46 outputs an image or image sequence representing the heart of the patient.  The processor 52 adds text, graph, or other indicator to or by the images of the heart.  The text, graph, or other indicator shows the timing information.  The display 48 is configured by the output from the processor 52 to indicate a time relative to the post-stress time window during the stress echocardiography.  The output may be for review of previously acquired images in other embodiments.
[0075]
The memory 54 is a non-transitory computer readable storage medium, such as a cache, buffer, RAM, removable media, hard drive or other computer readable storage media.  Computer readable storage media include various types of volatile and nonvolatile storage media.  The memory 54 stores ECG data, recovery information, recovery model, patient-specific information, images, indicators, or other information for guidance of stress echocardiography.  Input, output, and/or information being processed is stored.
[0076]
The memory 54 or another memory stores instructions for the processor 52 and/or other processors.  Data representing instructions executable by a programmed processor for stress echocardiography guidance is stored in the memory.  The instructions are for implementing the processes, methods and/or techniques discussed herein.  The functions, acts or tasks illustrated in the figures or described herein are executed in response to one or more sets of instructions stored in or on the computer readable storage media.  The functions, acts or tasks are independent of the particular type of instructions set, storage media, processor or processing strategy and may be performed by software, hardware, integrated circuits, firmware, micro code and the like, operating alone or in combination.  Likewise, processing strategies may include multiprocessing, multitasking, parallel processing and the like.  In one embodiment, the instructions are stored on a removable media device for reading by local or remote systems.  In other embodiments, the instructions are stored in a remote location for transfer through a computer network or over telephone lines.  In yet other embodiments, the instructions are stored within a given computer, CPU, GPU or system.
[0077]
While the invention has been described above by reference to various embodiments, it should be understood that many changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention.  It is therefore intended that the foregoing detailed description be regarded as illustrative rather than limiting, and that it be understood that it is the following claims, including all equivalents, that are intended to define the spirit and scope of this invention.
CLAIMS
1. A method for stress echocardiography guidance, the method comprising:
detecting (24) a plurality of heart rate intervals of a patient from an EKG device;
calculating (26), by an ultrasound imaging system, a rate of recovery for the patient from the heart rate intervals;
estimating (28), by the ultrasound imaging system, a time for imaging a heart of the patient while recovering from stress, the time estimated as a function of the rate of recovery; and
outputting (30) the time on a display of the ultrasound imaging system.
2. The method of claim 1 wherein detecting (24) comprises detecting (24) RR intervals.
3. The method of claim 1 wherein detecting (24) comprises detecting (24) at least three heart rate intervals.
4. The method of claim 1 wherein detecting (24) the heart rate intervals comprises detecting (24) lengths of heart cycles.
5. The method of claim 1 wherein calculating (26) comprises fitting an exponential curve to the heart rate intervals as a function of time.
6. The method of claim 1 wherein calculating (26) comprises calculating (26) a time constant for the patient, and wherein estimating (28) comprises calculating (26) a change in time of a heart rate as a function of the time constant, the time being a current time plus the change.
7. The method of claim 1 wherein calculating (26) the rate of recovery comprises performing a linear regression.
8. The method of claim 1 wherein estimating (28) the time comprises estimating (28) the time as a function of a threshold.
9. The method of claim 8 wherein estimating (28) the time as a function of the threshold comprises estimating (28) as a function of a recovery rate threshold.
10. The method of claim 1 wherein estimating (28) the time comprises estimating (28) the time as a function of a heart rate derived from the rate of recovery, the rate of recovery comprising a change in the heart rate intervals as a function of time.
11. The method of claim 1 wherein outputting (30) comprises outputting (30) the time as text, a graph, or text and a graph.
12. The method of claim 1 wherein outputting (30) comprises outputting (30) the time as associated with an image displayed during review.
13. The method of claim 1 further comprising:
detecting (24) other heart rate intervals;
repeating the calculating (26), estimating (28), and outputting (30) using the other heart rate intervals.
14. A non-transitory computer readable storage medium having stored therein data representing instructions executable by a programmed processor (52) for stress echocardiography guidance, the storage medium comprising instructions for:
computing (20) a time for image acquisition during stress echocardiography of a patient with an ultrasound scanner (40);
adapting (22) the computing (20) as a function of an electrocardiography signal for the patient and from an electrocardiography sensor; and
outputting (30) an indication of the time.
15. The non-transitory computer readable storage medium of claim 14, wherein computing (20) comprises computing (20) as a function of a heart rate of the patient and a time constant, and wherein adapting (22) comprises calculating (26) the time constant from a change in the heart rate as a function of time from the electrocardiography signal of the patient.
16. The non-transitory computer readable storage medium of claim 14, wherein computing (20) comprises computing (20) as a function of a threshold heart rate.
17. The non-transitory computer readable storage medium of claim 14, wherein adapting (22) comprises adapting (22) as a function of a curve representing recovery of a heart rate of the patient fit to information from the electrocardiography signal of the patient.
18. The non-transitory computer readable storage medium of claim 14, wherein outputting (30) the indication comprises outputting (30) a visual, auditory, or visual and auditory indication of the time relative to recovery of a heart rate of the patient.
19. A system for stress echocardiography guidance, the system comprising:
an ultrasound scanner (40) configured for performing stress echocardiography of a patient;
an input (50) of the ultrasound scanner (40) connectable with an electrocardiography device; and
a processor (52) configured to calculate a post-stress time window for the stress echocardiography of the patient, the post-stress time window calculated as a function of electrocardiography information received at the input (50).
20. The system of claim 19 further comprising an output (48) configured to indicate a time relative to the post-stress time window during the stress echocardiography.
ABSTRACT
Guidance is provided in stress echocardiography.  The recovery time after cessation of the stress is predicted (28) using patient-specific information.  The prediction may assist the user in acquiring images of the heart for stress echocardiography during the patient-relevant period, avoid unnecessary rush, and/or avoid acquisition of less useful images.
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2016190028.tif 000017
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