Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Festlegen eines Doppler-Abtastpunkts in einem Ultraschalltomographen. Insbesondere ermöglicht die vorliegende Erfindung das automatische Festlegen eines gewünschten Doppler-Abtastpunkts.

Ein herkömmlicher Ultraschalltomograph, auf dem der kennzeichnende Teil von Anspruch 1 basiert, umfasst einen Prüfkopf zum Übertragen und Empfangen von Ultraschallwellen zu und von einem Objekt, eine Ultraschallwellen-Übertragungs- und Empfangseinheit zum Übertragen der Ultraschallwellen in einen Untersuchungsbereich des Objekts durch Betreiben des Prüfkopfs und zum Eingeben und Verarbeiten der vom Prüfkopf empfangenen reflektierten Echosignale, eine Anzeigeeinheit zum Eingeben von Empfangssignalen von der Ultraschallwellen-Übertragungs- und Empfangseinheit und zum Anzeigen eines Ultraschalltomogramms des Untersuchungsbereichs, eine Festlegungseinheit für Doppler-Abtastpunkte zum Festlegen und Anzeigen eines Doppler-Abtastpunkts für einen Blutstromabschnitt des auf der Anzeigeeinheit angezeigten Ultraschalltomogramms, eine Doppler-Arbeitseinrichtung zum Erfassen von Strömungsgeschwindigkeitsinformationen für den Blutstrom an dem mit der Festlegungseinheit für Doppler-Abtastpunkte festgelegten Doppler-Abtastpunkt und eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs jeder dieser Teileinheiten. Dieser Ultraschalltomograph führt eine Doppler-Funktion zum Beobachten der Blutstrom-Strömungsgeschwindigkeit an einem beliebigen Punkt auf dem Ultraschalltomogramm des Untersuchungsbereichs sowie eine farbige Strömungsvisualisierungsfunktion zum Überlagern der Blutstrombewegung, die die Strömungsrichtung des Blutstroms, die Strömungsgeschwindigkeit und die zeitabhängige Änderung im Untersuchungsbereich umfasst, mit dem Ultraschalltomogramm und zum Anzeigen der Bewegung in Farbe durch. Diese Technik ist zum Beispiel in Navin C. Nanda, „Textbook of Color Doppler Echocardiography", Seiten 7 bis 17 (1989), beschrieben.

Bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Ultraschalltomographen wird der Doppler-Abtastpunkt für den Blutstromabschnitt des auf der Anzeigeeinheit angezeigten Ultraschalltomogramms durch manuelles Bewegen einer Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke an eine Position in einem Untersuchungsbereich, an der der Blutstrom existiert, mit einer Bewegungseinrichtung wie zum Beispiel einem Trackball festgelegt. Die Einstellungs- und Untersuchungsverfahren in diesem Fall sind wie folgt:

• (1) Das Ultraschalltomogramm wird beobachtet.
• (2) Die Bewegung des Blutstroms wird durch Überlagern farbiger Blutstrominformationen auf dem Ultraschalltomogramm beobachtet.
• (3) Wenn die Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke auf das Blutgefäß eingestellt ist, dessen Doppler-Bild angezeigt werden soll, wird das Doppler-Bild an diesem Punkt angezeigt, und das Doppler-Bild wird beobachtet.

In diesem Fall wird der Beobachtungsmodus im Verfahren (3) auf den Doppler-Bild-Beobachtungsmodus umgeschaltet. Die Anzeigeposition der Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke existiert jedoch an der Mitte auf dem Ultraschalltomogramm unter dem anfänglichen Zustand und ändert sich danach auf die Position, die zuvor angezeigt worden ist. Danach legt der Bediener den Untersuchungsbereich für das Doppler-Bild auf der Grundlage des Ultraschalltomogramms und des farbigen Blutstrombilds fest und bewegt dann die Position des Doppler-Abtastpunkts mit einer Bewegungseinrichtung wie zum Beispiel dem Trackball. Auch nachdem der Doppler-Abtastpunkt in den Untersuchungsbereich gebracht worden ist, muss der Bediener diesen bewegen und manuell die Position festlegen, die für die Beobachtung der Doppler-Informationen im Untersuchungsbereich geeignet ist, an der das Doppler-Bild zufriedenstellend angezeigt werden kann, während er gleichzeitig das Ultraschalltomogramm, das farbige Blutstrombild und den Anzeigezustand des Doppler-Bilds beobachtet.

Das Dokument EP-A-0 562 634 beschreibt eine Ultraschall-Diagnosevorrichtung, bei der ein Bediener eine Messlinie auf einem angezeigten Ultraschalltomogramm (des Herzens) festlegt und die Doppler-Abtastpunkte automatisch in regelmäßigen Intervallen auf der Messlinie gesetzt werden.

Das Dokument US-A-5 443 071 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit des Blutstroms und zum Bestimmen eines Maximums des Geschwindigkeitsmaßes im Untersuchungsbereich.

Bei einem solchen herkömmlichen Ultraschalltomographen wird jedoch der Doppler-Abtastpunkt für den Blutstromabschnitt des auf der Anzeigeeinheit angezeigten Ultraschalltomogramms durch manuelles Bewegen der Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke mit der Bewegungseinrichtung wie zum Beispiel dem Trackball auf die Position, an der der Blutstrom im Untersuchungsbereich existiert, auf der Grundlage der in Überlagerung mit dem Ultraschalltomogramm angezeigten farbigen Blutstrominformationen festgelegt. Daher erfordert es Zeit, um die Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke in den Untersuchungsbereich auf dem Anzeigebild zu bringen oder sie auf die Position im Untersuchungsbereich einzustellen, an der die Doppler-Informationen zufriedenstellend beobachtet werden können.

In Anbetracht dieser Probleme ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Ultraschalltomographen, der den Doppler-Abtastpunkt entweder automatisch oder halbautomatisch auf den Blutstromabschnitt in dem als Bild angezeigten Ultraschalltomogramm einstellen kann.

Ein Tomograph nach der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 festgelegt.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ultraschalltomographen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2A und 2B zeigen erklärende Ansichten einer Farbverteilung in einem Blutgefäß und eine schematische Ansicht eines Anzeigebeispiels für eine Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm der Detektionsoperation für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche.

4A bis 4D zeigen erklärende Ansichten zu der in 3 gezeigten Operation.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm der Detektionsoperation für den schnellsten Punkt.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm der Detektionsoperation für den schnellsten Punkt nach einer manuellen Operation.

7A bis 7D zeigen erklärende Ansichten zu der in 6 gezeigten Operation.

8 zeigt ein Ablaufdiagramm der Detektionsoperation für den schnellsten Punkt nach dem Detektieren eines Blutgefäßes mit weiter Schnittfläche.

9A und 9B zeigen erklärende Ansichten zu der Operation in 8.

10 zeigt ein Ablaufdiagramm der Detektionsoperation für den schnellsten Punkt in Kombination mit einem Elektrokardiogramm.

11A und 11B zeigen erklärende Ansichten zu der Operation in 10.

12 zeigt ein Ablaufdiagramm der Operation zum Festlegen eines Detektionsbereichs.

13 zeigt eine erklärende Ansicht zu der Operation in 12.

14 und 15 zeigen Ablaufdiagramme der Operation zum seriellen Ändern des Doppler-Abtastpunkts durch Betätigen einer Taste.

16 zeigt ein Ablaufdiagramm der Operation zum Festlegen einer anfänglichen Anzeigeposition des Doppler-Abtastpunkts.

17 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.

18 zeigt ein Ablaufdiagramm der Operation zum Abrufen des Blutstromabschnitts in einer Bewegungsrichtung des Doppler-Abtastpunkts.

19A und 19B zeigen erklärende Ansichten zu der Operation in 18.

20 zeigt ein Ablaufdiagramm einer erweiterten Abrufoperation in der Bewegungsrichtung des Doppler-Abtastpunkts.

21 zeigt eine erklärende Ansicht zu der Operation in 20.

22 zeigt ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.

23 zeigt ein Ablaufdiagramm der Operation zum Beurteilen des Vorhandenseins des Blutstromabschnitts für jede Bewegung.

24 zeigt eine erklärende Ansicht zu der Operation in 23.

Nachstehend werden mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ultraschalltomographen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser Ultraschalltomograph überträgt und empfängt Ultraschallwellen zu und von einem Objekt, erfasst ein Ultraschalltomogramm eines Untersuchungsbereichs, zeigt das Bild an und führt eine Doppler-Funktion sowie eine farbige Strömungsvisualisierungsfunktion durch. Wie in 1 gezeigt, umfasst der Ultraschalltomograph einen Prüfkopf 1, eine Ultraschallwellen-Übertragungs- und Empfangseinheit 2, eine Anzeigeeinheit 3, eine Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte, eine Doppler-Arbeitseinheit 5, eine Farbdoppler-Arbeitseinheit 6, eine Hauptsteuerung 7, eine Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche und eine Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt. Der Prüfkopf 1 überträgt die Ultraschallwellen zum Untersuchungsbereich im Inneren eines Objekts 12 und empfängt die reflektierten Echosignale aus dem Inneren des Objekts 12. Der Prüfkopf 1 weist einen eingebauten Ultraschallwandler als Erzeugungsquelle für Ultraschallwellen und zum Empfangen der reflektierten Echosignale auf, obwohl der Wandler in der Zeichnung nicht gezeigt ist. Die Ultraschallwellen-Übertragungs- und Empfangseinheit 2 steuert den Prüfkopf 1 an und lässt ihn die Ultraschallwellen zum Untersuchungsbereich im Inneren des Objekts 12 übertragen, und erfasst und verarbeitet die vom Prüfkopf 1 empfangenen reflektierten Echosignale. Die Ultraschallwellen-Übertragungs- und Empfangseinheit 2 weist einen eingebauten Impulsgenerator, einen Empfangsverstärker und eine Detektionsschaltung auf, auch wenn diese in der Zeichnung nicht gezeigt sind. Die Anzeigeeinheit 3 gibt die von der Ultraschallwellen-Übertragungs- und Empfangseinheit 2 ausgegebenen Empfangssignale ein und zeigt das Ultraschalltomogramm des Untersuchungsbereichs an. Die Anzeigeeinheit 3 umfasst zum Beispiel einen A/D-Wandler zum Umwandeln der analogen Videosignale in digitale Signale, einen Bildspeicher zum Speichern der digitalen Bildsignale, einen D/A-Wandler zum Umwandeln der digitalen Bildsignale in analoge Videosignale und eine Elektronenstrahlröhre zum Anzeigen der Bilder aus den analogen Videosignalen. Im Übrigen ist bei dem in 1 gezeigten Beispiel das auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigte Ultraschalltomogramm das Bild, das die Blutstrominformationen enthält.

Die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte legt den Doppler-Abtastpunkt für den Blutstromabschnitt des auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigten Ultraschalltomogramms fest und zeigt die Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke auf der Anzeigeeinheit 3 an. Diese Einheit 4 ist so aufgebaut, dass der Bediener den Doppler-Abtastpunkt manuell einstellen kann. Mit anderen Worten, während das Ultraschalltomogramm einschließlich der Blutgefäße auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt wird, wird der Doppler-Abtastpunkt durch eine Operation mit einer Tastatur 13, die mit der Hauptsteuerung 7 verbunden ist, zum Beispiel mit einem Trackball, auf den Blutstromabschnitt als Untersuchungsbereich bewegt. Diese Position wird auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt, und gleichzeitig wird diese Position als die Position zur Durchführung der Doppler-Operation an die nachgeschaltete Doppler-Arbeitseinheit 5 angewiesen.

Die Doppler-Arbeitseinheit 5 führt eine Operation zum Erfassen der Geschwindigkeitsinformationen des Blutstroms für den durch die vorstehend beschriebene Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte festgelegten Doppler-Abtastpunkt durch und ist bekannt. Die Doppler-Arbeitseinheit 5 legt einen bestimmten Ultraschallstrahl auf dem auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigten Ultraschalltomogramm fest, legt einen oder mehrere Doppler-Abtastpunkte auf diesem bestimmten Strahl fest, bestimmt die zeitliche Änderung der Geschwindigkeit des Blutstroms an dem (den) Doppler-Abtastpunkt(en) und veranlasst die Anzeigeeinheit ihn als Doppler-Bild anzuzeigen. Die Breite der Zeitachse zum Anzeigen dieses Doppler-Bilds beträgt im Allgemeinen wenige Sekunden.

Um das Ultraschalltomogramm zu bilden, stellt die Farbdoppler-Arbeitseinheit 6 Farbdoppler-Bilder durch Ausführen eines Pseudo-Einfärbens der Geschwindigkeitsinformationen aller Pixelpunkte für alle Ultraschallstrahlen in einer solchen Weise zusammen, dass sie jeweils der Strömungsgeschwindigkeit entsprechen, und zeigt sie in Überlagerung mit dem Ultrasehalltomogramm an. Eine solche Farbdoppler-Arbeitseinheit wird auch als Einheit zur Strömungsvisualisierung bezeichnet. In einem Blutstromabschnitt, das heißt in dem Blutgefäß, zeigt die Farbdoppler-Arbeitseinheit 6 zum Beispiel den Abschnitt mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit in einer Richtung mit einer roten Farbe höherer Dichte und den Abschnitt mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung mit einer blauen Farbe höherer Dichte an, wie in 2A gezeigt. Allgemein gilt, je näher an der Mitte des Blutgefäßes, desto höher wird die Strömungsgeschwindigkeit. Daher wird die Farbe in Bereichen näher an der Mitte dichter. Im Gegensatz dazu ist es auch möglich, diese Einheit so auszulegen, dass die Farbe mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit heller wird. 2B zeigt auf der rechten Seite das Doppler-Bild an einem Doppler-Abtastpunkt D4, wenn der Doppler-Abtastpunkt von einem Punkt D3 auf den Blutstromabschnitt D4 mit der höchsten Strömungsgeschwindigkeit bewegt wird. Die Abszisse des Doppler-Bilds gibt die Zeit an und die Ordinate die Strömungsgeschwindigkeit. Senkrechte gestrichelte Linien stellen die für die Doppler-Beobachtung verwendeten Ultraschallstrahlen dar.

Die Hauptsteuerung 7 dient als die Steuereinheit zum Steuern des Betriebs aller vorstehend beschriebenen Teileinheiten und umfasst zum Beispiel eine CPU (Zentraleinheit). Eine Tastatur 13 ist zur Eingabe verschiedener Befehle an die Hauptsteuerung 7 angeschlossen. Wenn der Doppler-Abtastpunkt auf dem synchron mit den Herzschlägen des Objekts 12 aufgebauten Farbdoppler-Bild bestimmt wird, ist eine Elektrokardiogramm-Erfassungsschaltung 14 zum Detektieren der Wellenform der EKG-Signale des Objekts 12 vorgesehen. Eine R-Welle der von dieser Elektrokardiogramm-Erfassungsschaltung 14 erhaltenen EKG-Welle wird detektiert und als Auslösesignal in die Hauptsteuerung 7 eingegeben.

Die Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche unterscheidet eine große Anzahl von Blutstromabschnitten auf der Grundlage des auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigten Doppler-Bilds und bestimmt den Blutstromabschnitt mit der größten Schnittfläche unter diesen. Die Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt detektiert den Blutstrompunkt mit der höchsten Strömungsgeschwindigkeit als Koordinatenpunkt auf dem Anzeigebildschirm unter den Blutstromabschnitten mit der größten Fläche, die von der Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche detektiert werden, und sendet ihn an die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte. Die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte legt den Koordinatenpunkt als den Doppler-Abtastpunkt fest.

Die Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche und die Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt arbeiten unabhängig voneinander unter der Steuerung der Hauptsteuerung 7. Die Funktionen dieser Detektionseinheiten 8 und 9 können in die Hauptsteuerung 7 integriert sein. Die Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche und die Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt können so aufgebaut sein, dass sie jeweils getrennt und unabhängig von der Hauptsteuerung arbeiten. In diesem Fall, wenn die Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche den Blutstromabschnitt mit der größten Fläche detektiert, wird ein beliebiger Punkt oder ein Mittelpunkt dieses Blutstromabschnitts festgelegt, und die Koordinaten dieses Punkts werden an die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte gesendet. Wenn die Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt so aufgebaut ist, dass sie unabhängig arbeitet, detektiert sie das Pixel mit der höchsten Strömungsgeschwindigkeit in allen Bildern und sendet dessen Koordinatenpunkt an die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte.

Die Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche detektiert das Blutgefäß mit der größten Blutgefäßschnittfläche unter einer großen Anzahl von Blutgefäßen. Wenn der Doppler-Abtastpunkt zum Beispiel auf die Halsschlagader eingestellt werden soll, kann der Blutstromabschnitt mit der größten Fläche abgerufen werden, weil die Halsschlagader im Allgemeinen eine größere Schnittfläche als andere Blutgefäße aufweist. Die Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche wird in einem solchen Fall verwendet.

Die individuelle Operation der Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche wird anhand des Ablaufdiagramms in 3 erläutert.

Weil die farbigen Blutstrominformationen in dem Bildspeicher in der Anzeigeeinheit 3 gespeichert sind, werden in Schritt 21 in 3 die Bildspeicher seriell von einem ihrer Enden in der Pixeleinheit geprüft, und die bestehende Position des Blutstromabschnitt wird abgerufen. Im nächsten Schritt 22 wird auf der Grundlage der farbigen Blutstrominformationen das Profil des Blutstromabschnitts für den Blutstromabschnitt festgelegt, der während dieser Abrufoperation zuerst abgerufen wird. Mit anderen Worten, die Konturpunkte zwischen dem Pixel mit den farbigen Blutstrominformationen und dem Pixel ohne farbige Blutstrominformationen werden nacheinander detektiert, und diese Detektionsoperation ist nach Rückkehr an den Startpunkt abgeschlossen. Folglich wird der Bereich, in dem die farbigen Blutstrominformationen existieren, fortlaufend als eine Masse des Blutstromabschnitts detektiert. Das Extraktionsverfahren für dieses Profil ist in „Recognition and Learning", Seiten 106 bis 109, herausgegeben von Iwanami Shoten, 20. Mai 1991, beschrieben.

Im nächsten Schritt 23 wird die Anzahl der Pixel, die innerhalb des von dem Profil umrissenen Bereichs existieren, gezählt und im Speicher gespeichert. Die Adresse eines beliebigen Punkts innerhalb des Profils, zum Beispiel der Punkt, an dem der Blutstromabschnitt in Schritt 21 zuerst detektiert wird, oder die Adresse auf dem Bild am Mittelpunkt in dem Profil, wird im Speicher gespeichert.

In Schritt 24 wird beurteilt, ob die Abrufoperation das Ende des Bildspeichers erreicht hat oder nicht. Lautet das Ergebnis der Prüfung NEIN, kehrt der Ablauf zu Schritt 21 zurück, und die Blutstromabschnitte werden anschließend für die Abschnitte mit Ausnahme des Bereichs für das zuvor gebildete Profil von dem nächsten Pixel bis zu dem Pixel abgerufen, an dem der Blutstromabschnitt zuletzt detektiert wird. Lautet das Ergebnis der Prüfung in Schritt 24 JA, ist das Abrufen der Blutstromabschnitte für den gesamten Bildschirm der Anzeigeeinheit 3 beendet. Folglich zeigt der Blutstromabschnitt das Bild ohne das Profil, wie in 4A gezeigt, vor dem Start der Operation in 2, aber das Profil ist nach Abschluss der Operation rund um den Blutstromabschnitt repräsentiert, wie in 4B gezeigt. In Schritt 23 wird die Anzahl der Pixel für die Größe jedes Blutstromabschnitts im Speicher gespeichert. Die Anzahl der Pixel kann wie in 4C gezeigt dargestellt werden.

Lautet das Ergebnis der Prüfung in Schritt 24 JA, wird der Ablauf mit Schritt 25 fortgesetzt. In diesem Schritt 25 wird der in Schritt 23 bestimmte Zählwert, der die Fläche des jeweiligen Blutstromabschnitts angibt, ausgelesen, und diese Blutstromabschnitte werden ab den höheren Zählwerten abwärts geordnet. Im Fall der in 4C gezeigten Zählwerte werden sie zum Beispiel in der Reihenfolge 25, 7 und 5 geordnet. In Schritt 26 wird der Blutstromabschnitt mit der größten Pixelanzahl ausgewählt, und die in Schritt 23 erfasste Adresse wird an die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte gesendet, und nur der Blutstromabschnitt mit der größten Fläche kann angezeigt werden, wie in 4D gezeigt. Die Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke wird an dem gespeicherten Adressabschnitt angezeigt. Danach kann der erforderliche Doppler-Abtastpunkt manuell durch Betätigen des Trackballs auf der Tastatur 13 eingestellt werden.

Als Nächstes wird der Fall erläutert, bei dem die Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt unabhängig arbeitet.

In 5 sind die Abläufe der Schritte 31 und 32 identisch mit denen der Schritte 21 und 22 in 3. In Schritt 33 werden die Strömungsgeschwindigkeitsinformationen für jedes Pixel innerhalb des von dem Profil umrissenen Bereichs aus dem Bildspeicher ausgelesen, und das Pixel mit der höchsten Geschwindigkeit in den Strömungsgeschwindigkeitsinformationen wird als der Blutstrompunkt höchster Geschwindigkeit ausgewählt. Die Strömungsgeschwindigkeit und die Adresse werden im Speicher gespeichert, und danach wird der Ablauf mit Schritt 34 fortgesetzt. Der Ablauf in Schritt 34 ist derselbe wie in Schritt 24 in 3.

Lautet das Ergebnis der Prüfung in Schritt 34 JA, vergleicht die Operation in Schritt 35 die Blutstrom-Strömungsgeschwindigkeit des Blutstrompunkts höchster Geschwindigkeit für jeden in Schritt 33 bestimmten Blutstromabschnitt und ordnet die Blutstrompunkte ab dem Punkt mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit. In Schritt 36 wird die Adresse des Blutstrompunkts mit dem höchsten Ordnungswert an die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte gesendet. Als Ergebnis wird der Blutstrompunkt höchster Geschwindigkeit als der Doppler-Abtastpunkt festgelegt.

Die in 5 gezeigte Detektionsoperation für den schnellsten Punkt ruft den Blutstrompunkt höchster Geschwindigkeit innerhalb des gesamten Bildschirms ab. Wird die Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke in Schritt 41 jedoch manuell auf einen gewünschten Blutstromabschnitt auf dem Bildschirm (den in 7A gezeigten Abschnitt) bewegt, wird in Schritt 42 das Profil des Blutstromabschnitts definiert, wie in 7B gezeigt. Die Operation in Schritt 43 ruft den Blutstromabschnitt höchster Geschwindigkeit innerhalb des Blutstromabschnitts ab, wie in 7C gezeigt, und in Schritt 44 wird die Adresse dieses Punkts an die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte gesendet. Als Ergebnis wird die Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke an dem so abgerufenen Blutstromabschnitt höchster Geschwindigkeit angezeigt, wie in 7D gezeigt.

Diese Ausführungsform kann den Doppler-Abtastpunkt automatisch auf den Blutstrompunkt höchster Geschwindigkeit einstellen, indem die Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke einfach manuell auf einen gewünschten Blutstromabschnitt bewegt wird, während das farbige Ultraschalltomogramm beobachtet wird. Daher kann. diese Ausführungsform einen Ultraschalltomographen mit einem sehr hohen Betriebsfaktor bereitstellen.

8 zeigt ein Ablaufdiagramm, bei dem zuerst die Detektionseinheit 8 für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche betrieben wird und den Blutstromabschnitt mit der größten Fläche abruft, wie in 1 gezeigt. Danach wird die Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt betrieben und ruft den Blutstrompunkt höchster Geschwindigkeit in dem Blutstromabschnitt mit der größten Fläche ab. In 8 wird, wenn die in Schritt 51 abgerufene Adresse des Blutstromabschnitts größter Fläche am äußersten linken Ende existiert, wie in 7A gezeigt, der von dem entsprechenden Profil umrissene farbige Blutstromabschnitt unter Verwendung der Adresse dieses einen Punkts als Parameter extrahiert. Danach werden die Abläufe in der gleichen Weise wie die Schritte 42 bis 44 in 6 ausgeführt (Schritt 52).

Daher wird, wenn drei Blutstromabschnitte – ein großer, ein mittlerer und ein kleiner – existieren, wie in 9A gezeigt, zum Beispiel der Blutstromabschnitt mit der größten Schnittfläche, etwa die Halsschlagadern, abgerufen, und der Blutstrompunkt höchster Geschwindigkeit in den Halsschlagadern wird im nächsten Schritt 52 als Doppler-Abtastpunkt festgelegt. Als Ergebnis wird das Doppler-Bild dieses eingestellten Punkts angezeigt.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von 11A bis 11C erläutert. Wenn die Geschwindigkeit des Blutstroms des Mitralklappenabschnitts im Herzen gemessen wird, befindet sich die Mitralklappe zwischen der linken Herzkammer und dem linken Herzvorhof und expandiert bei Ausdehnung der linken Herzkammer, wodurch der Blutstrom erzeugt wird. Beim Zusammenziehen der linken Herzkammer ist der linke Herzvorhof geschlossen und erzeugt keinen Blutstrom. Daher kann die Messung des Blutstroms der Mitralklappe nur in der Expansionsphase der linken Herzkammer durchgeführt werden.

11A zeigt eine Schnittansicht des linken Herzvorhofs in der Richtung einer Längsachse, und die Mitralklappe ist an einem Verbindungsabschnitt mit der linken Herzkammer angeordnet. Das in 11C gezeigte Elektrokardiogramm wird von dem Objekt 12 mit der Elektrokardiogramm-Erfassungsschaltung 14 abgeleitet. Die Hauptsteuerung 7 legt die Zeitphase für die Expansionsphase der linken Herzkammer synchron mit der R-Welle des Elektrokardiogramms fest und steuert die Vorrichtung so, dass sie nur die Blutstrominformationen in dieser Zeitphase erfasst. Die Blutstrom-Strömungsgeschwindigkeit an der Mitralklappe wird hoch, die in der Expansionszeitphase der linken Herzkammer nur einen engen Durchgang aufweist. Daher kann der Blutstrom der Mitralklappe durch Abrufen des höchsten Blutstrompunkts in der Expansionszeitphase der linken Herzkammer gemessen werden.

In 10 wird in Schritt 61 das Elektrokardiogramm mit der Elektrokardiogramm-Erfassungsschaltung 14 erfasst, und die Expansionszeitphase der linken Herzkammer wird auf der Grundlage der R-Welle des EKGs eingestellt. Im nächsten Schritt 63 werden die Arbeitseinheiten 5 und 6 so gesteuert, dass nur die in der Expansionszeitphase erfassten Blutstrominformationen von der Doppler-Arbeitseinheit 5 und der Farbdoppler-Arbeitseinheit 6 verarbeitet werden können. In Schritt 64 wird die Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt veranlasst, das Detektieren des schnellsten Punkts in Übereinstimmung mit dem in 5 gezeigten Ablauf durchzuführen. In Schritt 65 wird die Detektionseinheit 9 veranlasst, das Detektieren des schnellsten Punkts mit einer bestimmten Häufigkeit durchzuführen, und im nächsten Schritt 66 wird der Doppler-Abtastpunkt mit der höchsten Häufigkeit oder ein mittlerer Doppler-Abtastpunkt berechnet, und das Ergebnis wird als der Doppler-Abtastpunkt an die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte gesendet. Als Folge wird der Doppler-Abtastpunkt auf dem Mitralklappenabschnitt positioniert, wie in 11B gezeigt, und das Doppler-Bild für diesen Abschnitt wird angezeigt.

Wie vorstehend beschrieben, können andere Klappenabschnitte im Herzen gemeinsam mit dem Elektrokardiogramm gemessen werden, oder die Regurgitation des Blutstroms am Klappenabschnitt kann nach dem Auswahlverfahren der Zeitphase gemessen werden.

Im Übrigen werden die Blutstrominformationen für jeden Blutstromabschnitt und die Analyse des Farbbildes im Allgemeinen immer vor dem Start des Doppler-Modus gemessen. Daher kann, sobald der Doppler-Abtastpunkt eingestellt ist, das Doppler-Bild am Doppler-Abtastpunkt sofort angezeigt werden.

Wenn der Doppler-Abtastpunkt automatisch eingestellt wird, ist es in bestimmten Fällen nützlich, den automatischen Einstellbereich im Voraus auf einen vorbestimmten Bereich zu begrenzen und das automatische Einstellen des Doppler-Abtastpunkts nur innerhalb dieses Bereichs durchzuführen. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein solches Verfahren.

In 12 wird in Schritt 71 eine Bereichsfestlegungsmarke + mit dem Trackball auf der Tastatur 13 auf die Position 1 in 13A gebracht und an dieser Position mit einer Einstelltaste fixiert. Wenn danach die Marke + mit dem Trackball auf die Position 2 in 13B gebracht wird, wird die mit einer gestrichelten Linie dargestellte Größe des Bereichsauswahlrahmens angezeigt. Hat dieser eine geeignete Größe, wird die Größe durch Betätigen der Einstelltaste festgelegt, und der Bereichsauswahlrahmen R1 ist festgelegt, wie in 13C gezeigt. In Schritt 72 wird die in 3 gezeigte Detektion für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche, die in 5 gezeigte Detektion für den schnellsten Punkt, die in 8 gezeigte Detektion für den schnellsten Punkt nach dem Detektieren eines Blutgefäßes mit weiter Schnittfläche oder die in 10 gezeigte Detektion für den schnellsten Punkt in Kombination mit dem Elektrokardiogramm innerhalb des angegebenen Zeitrahmens R1 durchgeführt. Als Ergebnis wird der Doppler-Abtastpunkt D5 wie in 13D gezeigt eingestellt.

14 zeigt ein Ablaufdiagramm für die Operation zum seriellen Bewegen des Doppler-Abtastpunkts in der Richtung entsprechend der Reihenfolge der Blutstromabschnitte mit einer größeren Schnittfläche oder entsprechend den Blutstromabschnitten mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit zu den Blutstromabschnitten mit kleineren Werten.

In 14 wird die in 3 gezeigte Detektion für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche, die in 5 gezeigte Detektion für den schnellsten Punkt, die in 8 gezeigte Detektion für den schnellsten Punkt nach dem Detektieren eines Blutgefäßes mit weiter Schnittfläche oder die in 12 gezeigte vorläufige Einstellung des Detektionsbereichsauswahlrahmens in Schritt 74 durchgeführt. In Schritt 75 wird das Doppler-Bild für den zuerst eingestellten Doppler-Abtastpunkt angezeigt. Wenn das Abrufen der nächsten Sequenz erforderlich ist, wird eine Suchtaste gedrückt, und dann kehrt der Ablauf zu Schritt 75 zurück, so dass der Doppler-Abtastpunkt der nächsten Sequenz festgelegt wird, und das Doppler-Bild wird angezeigt. Ist in Schritt 76 kein Abruf mehr erforderlich, wird eine ENDE-Taste gedrückt, und das Verfahren ist beendet. Diese Sequenzen werden in Übereinstimmung mit der einen Einstellung in Schritt 25 in 3 oder in Schritt 35 in 5 bestimmt.

15 zeigt ein Ablaufdiagramm für die Operation zum seriellen Bewegen der Position des Doppler-Abtastpunkts für jeden Blutstromabschnitt, so dass jeweils diese Abtastpunkte beobachtet werden können.

In 15 sind die Schritte 81 und 82 identisch mit den Schritten 21 und 22 in 3. In Schritt 83 wird die Anzahl der Pixel in den Profilen gezählt. In Schritt 84 wird der Blutstromabschnitt als ein unerwünschtes Rauschen eingestuft, wenn der Zählwert kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, und dieser Blutstromabschnitt wird ignoriert. Der Ablauf kehrt dann zu Schritt 81 zurück, um den nächsten Blutstromabschnitt abzurufen. Lautet das Ergebnis in Schritt 84 JA, wird der Doppler-Abtastpunkt für den Blutstromabschnitt in Schritt 85 angezeigt, und das Doppler-Bild wird angezeigt. In diesem Fall kann die Bewegung auf den Blutstrompunkt, der weiter nötig ist, manuell erfolgen. Der Ablauf in Schritt 86 ist derselbe wie in Schritt 76 in 14.

Die vorstehende Beschreibung erläutert die verschiedenen Einstellverfahren für den Doppler-Abtastpunkt. Als Nächstes wird das Einstellen der anfänglichen Anzeigeposition des Doppler-Abtastpunkts unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 16 erläutert.

In 16 wird der Doppler-Modus durch Betätigen der Tastatur 13 aktiviert (Schritt 77), um das Doppler-Bild in dem Ultraschalltomogramm mit dem Ultraschalltomographen zu beobachten. Im nächsten Schritt 78 wird das Menü für die Doppler-Abtastpunkt-Detektionsverfahren ausgelesen und eines davon wird eingestellt. Das Doppler-Abtastpunkt-Abrufverfahren umfasst Möglichkeiten wie zum Beispiel die Detektion für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche, die Detektion für den schnellsten Punkt, die Detektion für den schnellsten Punkt für Blutgefäße mit weiter Schnittfläche, die Detektion für den schnellsten Punkt in Kombination mit dem Elektrokardiogramm, die Detektion für die Detektionsbereichsauswahl usw. In Schritt 78 wird eines dieser Verfahren ausgewählt. Das so eingestellte Doppler-Abtastpunkt-Detektionsverfahren wird in Schritt 79 ausgeführt, und die anfängliche Anzeigeposition des Doppler-Abtastpunkts wird in Schritt 80 eingestellt.

Nach dem Einstellen der anfänglichen Anzeigeposition des Doppler-Abtastpunkts können die Doppler-Abtastpunkte einer nach dem anderen mit dem seriellen Abrufverfahren oder dem seriellen Positionsabrufverfahren geändert werden, wie unter Bezugnahme auf 14 und 15 beschrieben. Anderenfalls kann die Einstellmarke manuell auf den interessierenden Doppler-Abtastpunkt gebracht werden. In diesem Fall kann, nachdem die Einstellmarke manuell auf den interessierenden Blutstromabschnitt gebracht worden ist, der Doppler-Abtastpunkt automatisch auf den schnellsten Blutstrompunkt eingestellt werden.

Wenn der Bediener beginnt, die Doppler-Abtastpunkt-Einstellmarke in der vorliegenden Richtung des interessierenden Blutstromabschnitts zu bewegen, können die in dieser Richtung existierenden Blutstromabschnitte automatisch abgerufen werden, und der gewünschte Doppler-Abtastpunkt kann eingestellt werden. Nachstehend wird ein solches Abrufverfahren unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.

17 zeigt ein Blockdiagramm eines Ultraschalltomographen nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Ultraschalltomograph bei dieser Ausführungsform ist gebildet durch Verbinden einer Abrufeinheit 10 für Bereichsbegrenzungs-Farbinformationen mit der Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt in dem Ultraschalltomographen nach der in 1 gezeigten Ausführungsform. Die Abrufeinheit 10 für Bereichsbegrenzungs-Farbinformationen erfasst die Bewegungsrichtung des Doppler-Abtastpunkts, wenn dessen Bewegung gestartet wird, um den Doppler-Abtastpunkt mit der Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte festzulegen. Diese Abrufeinheit 10 dient auch als Detektionseinrichtung für die Bewegungsrichtung des Blutstroms zum Detektieren des Vorhandenseins / Fehlens von farbigen Blutstrominformationen in dieser Bewegungsrichtung. Diese Abrufeinheit 10 wird verwendet, wenn der Abtastpunkt in der Bewegungsrichtung des Trackballs auf der Tastatur 13, die zum Beispiel mit der Hauptsteuerung 7 verbunden ist, detektiert wird.

18 zeigt den Betriebsablauf in einer Abrufeinheit 10 für Bereichsbegrenzungs-Farbinformationen. Wird der Doppler-Abtastpunkt mit dem Trackball auf der Tastatur 13 von Position D₀ nach D₁ bewegt, wie in 19A gezeigt, wird in Schritt 81. die Bewegungsrichtung detektiert. Im nächsten Schritt 82 wird der Blutstromabschnitt in der Verlängerung der Bewegungsrichtung abgerufen. Wird der Blutstromabschnitt in Schritt 83 als existierend eingestuft, wird der Blutstromabschnitt in Schritt 84 als der Doppler-Abtastpunkt festgelegt, wie durch Punkt D₂ in 19B gezeigt. Wenn er nicht existiert, kehrt der Ablauf zu Schritt 81 zurück, und der Abruf wird in gleicher Weise ab der Position D₁ für die nächste Bewegung vorgenommen. Im Übrigen kann der Abtastpunkt in Schritt 84 durch Ausführen der Detektion für den schnellsten Punkt festgelegt werden.

Ein weiteres Beispiel für die in 17 gezeigte Abrufeinheit 10 für Bereichsbegrenzungs-Farbinformationen wird anhand. des Ablaufdiagramms in 20 beschrieben.

In 20 führen die Schritte 91 und 92 dieselben Operationen wie die Schritte 81 und 82 in 18 durch. Hier wird der Blutstromabschnitt auf der Verlängerung in der Bewegungsrichtung P des Doppler-Abtastpunkts abgerufen, wie in 21A gezeigt. Wenn der Blutstromabschnitt existiert, springt der Ablauf von Schritt 93 zu Schritt 96, und der Doppler-Abtastpunkt wird eingestellt. Lautet das Ergebnis der Prüfung in Schritt 93 NEIN, wird der Blutstromabschnitt in Schritt 94 von der nächsten Position D_B abgerufen, indem der Abrufbereich um einen vorbestimmten Bereich, wie durch das Symbol Q angegeben, erweitert wird, wie in 21B gezeigt. Lautet das Ergebnis der Prüfung in Schritt 95 JA, wird der Doppler-Abtastpunkt in Schritt 96 festgelegt. Lautet das Ergebnis NEIN, kehrt der Ablauf zu Schritt 94 zurück, und der Blutstromabschnitt wird durch weitere Erweiterung des Abrufbereichs um einen vorbestimmten Bereich abgerufen. Danach wird das Verfahren in gleicher Weise durchgeführt.

Auf diese Weise wird das Abrufen des Doppler-Abtastpunkts halbautomatisch durchgeführt, und der Abtastpunkt kann durch Detektieren des schnellsten Punkts in Schritt 96 festgelegt werden.

22 zeigt ein Blockdiagramm eines Ultraschalltomographen nach noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dem Ultraschalltomographen nach dieser Ausführungsform ist außerdem eine Beurteilungseinheit 11 für das Vorhandensein von Positionsauswahl-Farbinformationen mit der Abrufeinheit 10 für Bereichsbegrenzungs-Farbinformationen des in 17 gezeigten Ultraschalltomographen verbunden. Diese Beurteilungseinheit 11 für das Vorhandensein von Positionsauswahl-Farbinformationen dient als Detektionseinrichtung für die Blutstrom-Positionsauswahl zum Detektieren farbiger Blutstrominformationen an jeder Bewegungsposition, wann immer der Doppler-Abtastpunkt bewegt wird. Diese Einheit 11 wird verwendet, wenn der Doppler-Abtastpunkt manuell bewegt wird, und wird automatisch nur dann auf den Abschnitt höchster Geschwindigkeit eingestellt, wenn farbige Blutstrominformationen getroffen werden.

23 zeigt den Betriebsablauf in der Beurteilungseinheit 11 für das Vorhandensein von Positionsauswahl-Farbinformationen in diesem Fall.

In 23 wird in den Schritten 101 und 102 beurteilt, ob farbige Blutstrominformationen an dem Doppler-Abtastpunkt existieren oder nicht, wenn der Doppler-Abtastpunkt manuell bewegt wird. Wie in 24 gezeigt, wird in Schritt 102 beurteilt, ob farbige Blutstrominformationen an den Positionen D₉ und D₁₀ existieren oder nicht, wenn der Doppler-Abtastpunkt auf diese Position D₉, D₁₀ usw. gebracht wird. Wenn farbige Blutstrominformationen an einer solchen Position existieren, wird die Detektionseinheit 9 für den schnellsten Punkt in Schritt 103 betrieben. Die Festlegungseinheit 4 für Doppler-Abtastpunkte legt in Schritt 104 automatisch den Doppler-Abtastpunkt fest. In diesem Fall wird der Doppler-Abtastpunkt manuell bewegt, und wenn der Abschnitt mit farbigen Blutstrominformationen erreicht ist, kann der Doppler-Abtastpunkt automatisch auf den Abschnitt höchster Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Abschnitts mit farbigen Blutstrominformationen festgelegt werden.