DE102006023455A1 - Person`s myocardial ischemia e.g. oxygen deficiency of heart muscle, monitoring method for use during e.g. heart surgery, involves evaluating ultrasonic measurement signal, and determining measure for pump volumes of heart per heart beat - Google Patents

Abstract

The method involves evaluating an ultrasonic measurement signal (S) with a help of a medical imaging system (23), where the signals reproduce the movement of ventricles of heart muscles. A measure for pump volumes of heart per heart beat is determined based on the measured ultrasonic-measuring signal by using an evaluation unit (22), where the ventricles are separated into segments. The determined measure for pump volumes is displayed on a display device. An independent claim is also included for a device for monitoring a person.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Überwachung einer Person auf eine Myokardischämie. Diese Überwachung erfolgt mittels eines Ultraschallmessverfahrens.The The invention relates to a method and a device for automatic monitoring a person on a myocardial ischemia. This monitoring is done by means of an ultrasonic measurement method.

Bei einer Myokardischämie handelt es sich um eine Sauerstoffunterversorgung des Herzmuskels, die unbehandelt zu einem Herzinfarkt führen kann. Eine automatische Überwachung auf eine Myokardischämie ist beispielsweise während der Durchführung einer Operation, insbesondere einer Herzoperation, von Bedeutung.at a myocardial ischemia it is an oxygen deficiency of the heart muscle, which, if left untreated, can lead to a heart attack. An automatic monitoring on a myocardial ischemia is for example during the implementation an operation, in particular a heart surgery, of importance.

Auch bei einer intensivmedizinisch betreuten Person ist eine automatische, kontinuierliche Überwachung des Herzens von Vorteil, um damit eine Myokardischämie und einen Herzinfarkt frühzeitig zu erkennen.Also an intensive care person is an automatic, continuous monitoring of the heart is beneficial to having a myocardial ischemia and a heart attack early to recognize.

Gegenwärtig ist es üblich, als Überwachungsmaßnahme die elektrischen Aktivitäten der Herzmuskelfasern in Form eines Elektrokardiogramms zu registrieren. Änderungen im Elektrokardiogramm, die auf eine Myokardischämie hinweisen, treten jedoch oft relativ spät auf, so dass Gegenmaßnahmen erst dann eingeleitet werden können. Zudem sind die Ergebnisse des Elektrokardiogramms bei bestimmten Krankheitsbildern des Herzens, wie einem Linksschenkelblock, nicht verwertbar.Present is it is customary as a surveillance measure the electrical activities of cardiac muscle fibers in the form of an electrocardiogram. amendments however, in the electrocardiogram indicating myocardial ischemia often relatively late on, so that countermeasures only then can be initiated. In addition, the results of the electrocardiogram are specific Diseases of the heart, such as a left bundle branch block, not recyclable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zur automatischen Überwachung einer Person auf eine Myokardischämie anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved method and an improved automatic monitoring device indicate a person to myocardial ischemia.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.These Task is carried out according to the invention the feature combination of claim 1 solved.

Danach ist die Auswertung von Ultraschall-Messdaten vorgesehen, die die Bewegung zumindest eines Teilbereichs des Herzmuskels wiedergeben. Und zwar wird aus den Ultraschall-Messdaten mit Hilfe einer Bildauswertung eines medizinischen Bildgebenden Systems ein Maß für das Pumpvolumen des Herzens pro Herzschlag ermittelt und angezeigt.After that is the evaluation of ultrasound measurement data provided by the Moving play at least a portion of the heart muscle. And that is from the ultrasound measurement data with the help of an image analysis a medical imaging system is a measure of the pumping volume of the heart determined and displayed per heartbeat.

Dieser automatischen Auswertung für die Überwachung, insbesondere für ein Patientenmonitoring während oder nach einer Operation, liegt die Überlegung zu Grunde, dass bei einer beginnenden Myokardischämie sich das Pumpvolumen des Herzens ändert, und dieses als ein frühzeitig zur Verfügung stehendes Indiz ausgewertet wird. Das Verfahren beruht weiterhin auf der Überlegung, dass sich mit Hilfe eines Ultraschallmessverfahrens eine Myokardischämie gut diagnostizieren lässt, da eine zu einer Myokardischämie korrespondierende abnehmende Wandbewegung des Herzmuskels sehr gut detektierbar ist.This automatic evaluation for The supervision, especially for a patient monitoring during or after an operation, the consideration is based on that an incipient myocardial ischemia the pump volume of the heart changes, and this as an early one to disposal standing indication is evaluated. The method continues to be based on the consideration, that myocardial ischemia is good with the aid of an ultrasound measurement procedure lets diagnose, as one to myocardial ischemia corresponding decreasing wall motion of the heart muscle very well is detectable.

Die Erfassung der Ultraschall-Messdaten erfolgt mit Hilfe von an sich bekannten Ultraschallmessverfahren, die für die Untersuchung des Herzens angewandt werden. Hierzu liegen hinreichende klinische Erfahrungen vor. Ultraschallmessverfahren werden bisher insbesondere vor der Operation an einem Herzen eingesetzt, um Aussagen über das spezifische Krankheitsbild bzw. die Schädigung des Herzens zu erhalten und anhand der erstellten Diagnose eine Operation am Herzen zu planen.The Recording of the ultrasonic measurement data is done with the help of known ultrasound measurement methods used for the examination of the heart be applied. There are sufficient clinical experiences for this in front. Ultrasonic measuring methods are so far in particular before Operation on a heart used to statements about that to get specific disease or damage to the heart and plan a heart surgery based on the diagnosis made.

Damit können im Vergleich zu einer Überwachung mit Hilfe eines Elektrokardiogramm des Herzens frühzeitiger Maßnahmen eingeleitet werden, die der Myokardischämie entgegen wirken. Dies sind beispielsweise die Gabe von Blutprodukten oder von Blutersatzmitteln, wie einer Kochsalzlösung, einer Zuckerlösung oder einer Elektrolytlösung. Zudem kann über die Gabe von Medikamenten der Blutdruck der Person angehoben werden. Auch dies wirkt der Sauerstoffunterversorgung des Herzmuskels entgegen, so dass das Risiko eines auf die Myokardischämie möglicherweise folgenden Herzinfarkts deutlich vermindert ist.In order to can compared to a surveillance with the help of an electrocardiogram of the heart earlier activities be initiated, which counteract the myocardial ischemia. These are for example the gift of blood products or blood substitutes, like one Saline, a sugar solution or an electrolyte solution. In addition, over the administration of medication raises the blood pressure of the person. This also counteracts the oxygen deficiency of the heart muscle, so the risk of heart attack following myocardial ischemia may be following is significantly reduced.

Zweckmäßig wird als Maß für das Pumpvolumen des Herzens mit Hilfe der automatischen Bildauswertung das Verhältnis zwischen zwei definierten Zuständen des Volumens einer der Herzkammern angezeigt. Hierbei wird zeitabhängig die Veränderung des Volumens einer der Herzkammern erfasst. Anschließend wird das Verhältnis EF über die Formel

errechnet, wobei V₁ den Zustand höherer und V₂ den Zustand niedrigerer Ausdehnung der Herzkammer bezeichnen. Die Angabe des Verhältnisses EF erfolgt als Zahlwert, der kleiner als 1 ist oder als Prozentangabe, bezogen auf das größere der beiden Volumina V₁. Besonders zweckmäßig ist dabei die Berechnung der sogenannten Ejektionsfraktion als Verhältnis EF mit V₁ als enddiastolischem Volumen (Herzmuskel vollständig erschlafft) und V₂ als endsystolyschem Volumen (Herzmuskel vollständig kontrahiert), da hier der größte Unterschied der beiden Volumina zueinander vorliegt.The ratio between two defined states of the volume of one of the heart chambers is expediently displayed as a measure of the pumping volume of the heart with the aid of the automatic image evaluation. In this case, the change in the volume of one of the heart chambers is recorded on a time-dependent basis. Subsequently, the ratio EF over the formula

where V ₁ denotes the state of higher and V ₂ the state of lower expansion of the heart chamber. The indication of the ratio EF takes place as a numerical value which is less than 1 or as a percentage, based on the larger of the two volumes V ₁ . Particularly useful is the calculation of the so-called ejection fraction as the ratio EF with V ₁ as the end-diastolic volume (myocardium completely relaxed) and V ₂ as the end-systolic volume (myocardium completely contracted), since this is the largest difference between the two volumes.

Zudem ist die Ejektionsfraktion EF ein direktes und besonders aussagekräftiges Maß für die Pumpleistung des Herzens, das in der Kardiologie weithin Anwendung findet. Sie liefert somit eine Information über die Sauerstoffversorgung des Herzmuskels in Form einer einfach zu bewertenden Kennzahl.moreover the ejection fraction EF is a direct and particularly meaningful measure of the pumping power of the heart widely used in cardiology. she thus provides information about the oxygen supply of the heart muscle in the form of an easy to evaluating key figure.

Dabei ist es besonders zweckmäßig, als definierte Zustände den Zustand höchster Ausdehnung (Diastole) sowie den Zustand niedrigster Ausdehnung (Systole) auszuwerten und deren Volumina zu ermitteln.there it is particularly useful as defined states the highest state Extension (diastole) and the state of lowest extension (systole) evaluate and determine their volumes.

Auch sämtliche Zwischenzustände zwischen der Diastole und der Systole können für die Betrachtung herangezogen werden, wenn diese Volumina jeweils zu definierten Zeiten des Herzzyklus gemessen werden.Also all intermediate states between diastole and systole can be used for consideration when these volumes are each at defined times of the cardiac cycle be measured.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird der erfasste Teilbereich in Segmente zerlegt, von denen zumindest mehrere ausgewertet werden. Jedes der Segmente erfasst hierbei einen Teil einer Herzkammer sowie einen Teil des diese Herzkammer begrenzenden Herzmuskels. Die Erfassung der einzelnen Segmente ist weniger komplex als die Erfassung des gesamten Herzmuskels. Dies wirkt sich insbesondere bei der graphischen Analyse der einzelnen Segmente positiv aus, da für die Auswertung einzelner kleinerer Segmente weniger Rechenzeit benötigt wird als für die Auswertung des gesamten Teilbereichs des Herzmuskels.In an appropriate training the detected subregion is divided into segments, of which at least several are evaluated. Each of the segments captures one Part of a ventricle as well as part of this ventricle delimiting Heart muscle. Capturing the individual segments is less complex as the capture of the entire heart muscle. This affects in particular positive in the graphical analysis of the individual segments, for this the evaluation of individual smaller segments less computing time is needed as for the evaluation of the entire part of the heart muscle.

Zweckmäßig wird bei dieser Auswertung eine Änderung des Volumens einzelner Segmente erfasst. Daraus wird die Ejektionsfraktion EF je Segment errechnet. Da, wie bereits beschrieben, einzelne Segmente eine weniger komplexe Struktur aufweisen als das gesamte Teilvolumen, sind auch Änderungen der Volumina einzelner Segmente rechnerisch einfacher und damit zeitlich schneller erfassbar. Somit verbessert sich die Dynamik des Messvorgangs.It is useful a change in this evaluation the volume of individual segments. This becomes the ejection fraction EF calculated per segment. Since, as already described, individual segments have a less complex structure than the entire sub-volume, are also changes the volumes of individual segments computationally simpler and thus timely detectable. This improves the dynamics of the measuring process.

In einer Weiterbildung wird als Maß für das Pumpvolumen das Verhältnis zwischen zwei definierten Zuständen des Volumens eines einzelnen Segments am Anzeigeelement angezeigt. Bei diesen beiden Zuständen kann es sich beispielsweise um die maximale und die minimale Ausdehnung des Teilvolumens handeln. Somit lässt sich mittels Verhältnisbildung eine Ejektionsfraktion für das Teilvolumen bzw. das einzelne Segment errechnen. Durch Zerlegung des betrachteten Teilbereichs des Herzmuskels in Segmente sind lokale Änderungen in der Sauerstoffversorgung des Herzmuskels besser erfassbar.In a training is as a measure of the pumping volume The relationship between two defined states the volume of a single segment displayed on the display element. In these two states For example, it may be the maximum and the minimum extent of the partial volume. Thus can be by means of ratio formation an ejection fraction for Calculate the partial volume or the individual segment. By decomposition of the considered part of the heart muscle in segments are local changes better detectable in the oxygen supply of the heart muscle.

Der Herzmuskel wird durch verschiedene Koronargefäße mit Blut und damit mit Sauerstoff versorgt. Vorzugsweise wird der Herzmuskel nunmehr auswertetechnisch so in Segmente unterteilt, dass die Versorgung eines einzelnen Segments oder einer Gruppe von Segmenten mit Sauerstoff im wesentlichen mittels eines definierten Koronargefäßes erfolgt. Damit sind an hand der Veränderung der Ejektionsfraktion in einem einzelnen Segment bzw. in der Gruppe von Segmenten Schädigungen des zugehörigen Koronargefäßes detektierbar. Eine Aufteilung in Segmente lässt sich beispielsweise nach dem 16-Segmente-Modell der American Society Of Echocardiography vornehmen. Mittels der zusätzlichen Information, welches Koronargefäß eine Unterversorgung des Herzmuskels bewirkt, lassen sich herzchirurgische Eingriffe an diesem Koronargefäß gezielt durchführen. Es können daher während einer Operation sehr schnell Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise die Beseitigung eines Gefäßverschlusses durch das Legen eines Bypasses, ergriffen werden. Durch den Zeitgewinn wird die Zeitdauer der Operation verkürzt und eine Belastung der operierten Person insbesondere durch eine Verkürzung des Narkosezeitraums verringert. Das Ergebnis einer derartigen Maßnahme ist zeitnah am Anzeigeelement kontrollierbar.Of the Heart muscle is transmitted through various coronary vessels with blood and thus with oxygen provided. Preferably, the heart muscle is now evaluation technology so divided into segments that supply a single segment or a group of segments with oxygen substantially by means of a defined coronary vessel takes place. This is due to the change the ejection fraction in a single segment or in the group of segments damage of the associated Coronary vessel detectable. A division into segments leaves For example, according to the 16-segment model of the American Society of Echocardiography make. By means of the additional Information which coronary vessel is undersupplied of the heart muscle, heart surgery can be performed perform targeted on this coronary vessel. It can therefore during an operation very fast countermeasures, such as the elimination of a vascular occlusion the laying of a bypass, to be taken. By gaining time the duration of the operation is shortened and a burden on the operated person in particular by shortening the anesthesia period reduced. The result of such a measure is promptly on the display element controllable.

Bevorzugt umfasst der betrachtete Teilbereich des Herzmuskels die linke Herzkammer. Die linke Herzkammer weist im Gegensatz zur rechten Herzkammer und zum linken und zum rechten Vorhof eine besonders dicke Wandung auf. Diese Wandung und damit auch Bewegungen dieser Wandung führen daher bei der Bildanalyse der Ultraschallmessung zu einem besonders guten Kontrast, zu einer guten Abgrenzbarkeit zwischen Herzkammerwand und Herzkammer und zu einer guten Auswertbarkeit.Prefers The considered part of the heart muscle comprises the left ventricle. The left ventricle points in contrast to the right ventricle and to the left and right atrium a particularly thick wall. This wall and thus movements of this wall therefore lead in the image analysis of ultrasound measurement to a particularly good Contrast, to a good demarcation between ventricle wall and ventricle and to a good readability.

Die Ejektionsfraktion des linken Ventrikels EF^(LV) wird aus den Volumina der Diastole V (LV) / D und der Systole V (LV) / S zu

errechnet. Dabei bezeichnet V (LV) / D das enddiastolysche Volumen und V (LV) / S das endsystolische Volumen der linken Herzkammer. Wie bereits beschrieben, wird das Pumpvolumen des Herzens für eine gesamte Herzkammer und/oder für einzelne Teilbereiche dieser Herzkammer bestimmt. In einer bevorzugten Weiterbil dung wird bei Absinken des Pumpvolumens für die gesamte Herz kammer oder Teilbereiche davon unter einen vorgegebenen Wert ein Warnsignal ausgegeben. So wird insbesondere während einer Operation das medizinische Personal auf eine Gefährdung der operierten Person schnell und zuverlässig aufmerksam gemacht. Wird eine Person beispielsweise nach einem Unfall im Rahmen einer intensivmedizinischen Betreuung auf eine Myokardischä mie hin überwacht, so sind nach Ausgabe des Warnsignals vom Pflegepersonal sehr rasch Maßnahmen einleitbar, die der Myo kardischämie entgegenwirken.The ejection fraction of the left ventricle EF ^(LV) is increased from the volumes of the diastole V (LV) / D and the systole V (LV) / S

calculated. Where V (LV) / D is the end-diastolic volume and V (LV) / S is the end-systolic volume of the left ventricle. As already described, the pumping volume of the heart is determined for an entire heart chamber and / or for individual subareas of this heart chamber. In a preferred development, a decrease in the pumping volume for the entire heart chamber or portions thereof below a predetermined value, a warning signal is issued. Thus, especially during an operation, the medical staff is made aware of a threat to the operated person quickly and reliably. If, for example, a person is monitored for myocardial dysfunction following an accident as part of intensive care, measures can be taken very quickly by the nursing staff to counteract myocardial ischemia.

Um gute Bilddaten für eine zuverlässige automatische Auswertung zu erhalten, ist es von Vorteil, wenn die Ultraschallmessung transösophageal, d.h. durch Einführen eines Ultraschallmesskopfes in die Speiseröhre in die Nähe des Herzens, erfolgt. Eine derartige Anordnung des Ultraschallmesskopfes gestattet eine ungestörte Messung insbesondere der linken Herzkammer. Die transösophageale Messmethode gewährleistet einen definierten Messort des Ultraschallmesskopfes. Ist der Ultraschallmesskopf eingeführt, so ist für die Bilddatenerfassung und Bilddatenauswertung mit Hilfe des bildgebenden medizinischen Systems keine Überwachung durch geschultes medizinisches Personal erforderlich. Vielmehr erfolgt die Bilderfassung und -auswertung automatisch oder wird bei Bedarf definiert. Diese Messmethode eignet sich daher auch für intensivmedizinisch betreute Personen, die in ein künstliches Koma versetzt wurden.In order to obtain good image data for a reliable automatic evaluation, it is advantageous if the ultrasound measurement transesophageal, ie by inserting an ultrasonic probe into the The esophagus is close to the heart. Such an arrangement of the ultrasonic measuring head allows undisturbed measurement, in particular of the left ventricle. The transesophageal measuring method ensures a defined measuring location of the ultrasound measuring head. If the ultrasound measuring head is introduced, no monitoring by trained medical personnel is required for image data acquisition and image data evaluation with the aid of the medical imaging system. Rather, the image acquisition and evaluation takes place automatically or is defined if necessary. This measurement method is therefore also suitable for intensive care persons who have been put into an artificial coma.

Zweckmäßig wird zumindest ein Teilbereich des Herzmuskels im unbelasteten Zustand, beispielsweise vor einer Operation, für einen vorgegebenen Zeitraum gemessen. Anschließend werden diese Messwerte mit den aktuellen Messwerten im belasteten Zustand, beispielsweise während einer Operation, verglichen. Eine mögliche Veränderung der Pumpleistung des Herzmuskels ist daher sofort detektierbar. Zudem können über eine Messung des Herzmuskels im unbelasteten Zustand mögliche Vorschädigungen des Herzens im Vorfeld erkannt werden, insbesondere dann, wenn die durchzuführende Operation nicht am Herzen erfolgt.It is useful at least a portion of the myocardium unloaded, for example, before an operation, for a given period of time measured. Subsequently These measured values are loaded with the current measured values Condition, for example during an operation compared. A possible change in the pumping power of the Heart muscle is therefore immediately detectable. In addition, over a Measurement of the heart muscle in the unloaded state possible previous damage of the heart to be recognized in advance, especially if the to be performed not done at heart.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 10. Die im Hinblick auf das Verfahren genannten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind auf die Vorrichtung sinngemäß zu übertragen.The Task is still according to the invention solved by an apparatus according to claim 10. The with regard to Method mentioned advantages and preferred embodiments to transfer to the device mutatis mutandis.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:following is an embodiment of Invention explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 schematisch eine Vorrichtung zur automatischen Überwachung einer Person auf einem Myokardischämie, sowie 1 schematically a device for automatically monitoring a person for myocardial ischemia, as well

2a, b, c schematisch einen Ausschnitt des Herzens sowie die Anzeige von zeitabhängigen Messwerten am Anzeigeelement in Form eines Trenddiagramms. 2a , b, c schematically a section of the heart and the display of time-dependent measured values on the display element in the form of a trend diagram.

1 zeigt eine Person 2 mit einem Herzen 4. Das Herz 4 weist eine linke Herzkammer LV, eine rechte Herzkammer RV, sowie einen linken Vorhof LH und einen rechten Vorhof RH auf. In die Speiseröhre 6 der Person 2 ist ein Ultraschallsensor 8 mittels eines Endoskops 10 eingeführt. Mittels des Ultraschallsensors 8 wird die linke Herzkammern LH zeitabhängig gemessen. Dabei akquiriert der Ultraschallsensor 8 über einen Herzzyklus immer in einer Ebene einen Datensatz. Anschließend führt er eine Schwenkbewegung um etwa 2° durch und akquiriert den nächsten Datensatz. Auf diese Weise wird in etwa dem Zeitraum von 1 Minute eine Schnittbildfolge aufgenommen, die einen vorgegebenen Raumwinkel erfasst. Die mit dem Ultraschallsensor 8 gemessenen Messsignale S gelangen über eine Messleitung 12 zu einer Verarbeitungseinheit 14. Dort findet die Umrechnung der Ultraschallmesssignale in die zweidimensionalen Schnittbilder und ein anschließendes Zusammensetzen der Schnittbilder zu einem dreidimensionalen Bild mit Zeitstempel, einem sogenannten 4D-Datensatz, statt. Über eine Datenleitung 16 werden die 4D-Datensätze an eine Videoeinheit 18 übergeben. Dort werden die Daten für die Darstellung an einem Bildschirm 20 aufbereitet. Zudem werden die 4D-Datensätze an eine Auswerteeinheit 22 übergeben. Die Verarbeitungseinheit 14, Videoeinheit 18, Bildschirm 20 und Aus werteinheit 22 sind Teile eines medizinischen bildgebenden Systems 23 zur automatischen Beurteilung und Auswertung der Ultraschall-Messsignale. Der Ultraschallmesskopf 8 ist Teil dieses Systems oder diesem über eine Schnittstelle zugeordnet. 1 shows a person 2 with a heart 4 , The heart 4 has a left ventricle LV, a right ventricle RV, and a left atrium LH and a right atrium RH. In the esophagus 6 the person 2 is an ultrasonic sensor 8th by means of an endoscope 10 introduced. By means of the ultrasonic sensor 8th the left ventricle LH is measured time-dependent. In this case, the ultrasonic sensor acquires 8th over a cardiac cycle always in one level a record. Then he performs a pivoting movement by about 2 ° and acquires the next record. In this way, a slice sequence is recorded in approximately the period of 1 minute, which detects a given solid angle. The with the ultrasonic sensor 8th measured measurement signals S arrive via a measuring line 12 to a processing unit 14 , There, the conversion of the ultrasound measuring signals into the two-dimensional sectional images and a subsequent assembling of the sectional images into a three-dimensional image with time stamp, a so-called 4D data set, takes place. Via a data line 16 The 4D records are sent to a video unit 18 to hand over. There, the data for display on a screen 20 edited. In addition, the 4D data records are sent to an evaluation unit 22 to hand over. The processing unit 14 , Video unit 18 , Screen 20 and value unit 22 are parts of a medical imaging system 23 for the automatic assessment and evaluation of the ultrasonic measuring signals. The ultrasonic measuring head 8th is part of this system or assigned to it via an interface.

Die Auswerteeinheit 22 nimmt eine automatische Bildauswertung vor und identifiziert anhand von Helligkeitsunterschieden in den Bilddaten die Kontur der linken Herzkammer. Weiterhin wird auswertetechnisch mit Hilfe der Bildauswertung die Herzkammer in mehrere Segmente unterteilt.The evaluation unit 22 performs an automatic image analysis and identifies the contour of the left ventricle based on brightness differences in the image data. Furthermore, the heart chamber is subdivided into several segments with the aid of image evaluation.

Für jedes dieser Segmente wird anhand der das jeweilige Segment umgebenden Wandkontur des Herzmuskels und ihrer Bewegung die minimale und die maximale Ausdehnung ermittelt. Aus den zur maximalen bzw. minimalen Ausdehnung korrespondierenden Volumina wird durch Verhältnisbildung für jedes der sechzehn Segmente die segmentale Ejektionsfraktion EF^Si zu

berechnet. V Si / D und V Si / S bezeichnen dabei das Volumen des Segments Si zum Zeitpunkt der Diastole bzw. Systole.For each of these segments, the minimum and the maximum extent are determined on the basis of the wall contour of the heart muscle and its movement surrounding the respective segment. From the volumes corresponding to the maximum or minimum expansion, the segmental ejection fraction EF ^Si is added by forming ratios for each of the sixteen segments

calculated. V Si / D and V Si / S denote the volume of the segment Si at the time of diastole or systole.

Die Ejektionsfraktionen EF^Si sind ein Maß für die lokale Pumpleistung des Herzens. Über eine Datenleitung 16 werden die Messwerte für die einzelnen Segmente am Bildschirm 20 dargestellt.The ejection fractions EF ^Si are a measure of the local pumping power of the heart. Via a data line 16 The measured values for the individual segments are displayed on the screen 20 shown.

Vor der Durchführung einer Operation, während der die Person 2 auf eine Myokardischämie hin automatisch überwacht werden soll, wird der Zustand des unbelasteten Herzens für eine bestimmte Zeit gemessen. Der Messvorgang wird über eine Benutzerschnittstelle 24 ausgelöst. Dabei wird die Verarbeitungseinheit 14 über eine Kommunikationsleitung 26 veranlasst, Daten zu akquirieren. Für jedes Segment Si wird die Ejektionsfraktion EF^Si zum Zeitpunkt t₀ berechnet. Dabei wird über eine vorgegebene Anzahl von Messwerten gemittelt. Die Daten werden in einem Trenddiagramm 34 am Bildschirm 20 darge stellt. Zudem werden sie von der Auswerteeinheit 22 ausgewertet und über eine bidirektionale Datenleitung 28 an einen Datenspeicher 30 übergeben.Before carrying out an operation while the person 2 is to be automatically monitored for myocardial ischemia, the condition of the unloaded heart is measured for a certain time. The measuring process is via a user interface 24 triggered. Thereby the processing unit becomes 14 via a communication line 26 causes data to be acquired. For each segment Si, the ejection fraction EF ^Si becomes the time t _{0 is} calculated. It is averaged over a predetermined number of measured values. The data is in a trend chart 34 on the screen 20 Darge presents. In addition, they are from the evaluation unit 22 evaluated and via a bidirectional data line 28 to a data store 30 to hand over.

Mit Beginn der Operation wird mit einem Abstand von Δt gemessen und die Ejektionsfraktionen EF^Si werden zu den Zeiten t₁, t₂, ... errechnet.With the beginning of the operation is measured at a distance of .DELTA.t and the ejection fractions EF ^Si are calculated at the times t ₁ , t ₂ , ....

Mit dem Beginn der Operation werden die im Datenspeicher 30 hinterlegten Messwerte über die bidirektionale Datenleitung 28 in die Auswerteeinheit 22 zurückgelesen. Sie werden von der Auswerteeinheit 22 permanent mit den neu von der Verarbeitungseinheit 14 im Abstand von Δt erfassten Ejektionsfraktionen EF^Si zu den Zeiten t₁, t₂, ... verglichen. Sinkt die Pumpleistung des Herzens in einem oder mehreren der sechzehn Segmente unter einen vorgegebenen Wert, so wird eine Warnmeldung auf dem Bildschirm 20 ausgegeben und ein akustisches Warnsignal W mittels einer Hupe 32 ausgegeben.With the beginning of the operation those in the data memory become 30 stored measured values via the bidirectional data line 28 into the evaluation unit 22 read back. They are from the evaluation unit 22 permanently with the new from the processing unit 14 At a distance of .DELTA.t detected ejection fractions EF ^Si at the times t ₁ , t ₂ , ... compared. If the pumping power of the heart falls below a predetermined value in one or more of the sixteen segments, a warning message will appear on the screen 20 issued and an audible warning signal W by means of a horn 32 output.

In 2a ist ein Ausschnitt des Herzens 4 dargestellt, der die linke Herzkammer LV zeigt. Die linke Herzkammer LV ist durch drei Schnitte quer zu ihrer Längsrichtung in vier Scheiben S1–S4, S5–S8, S9–S12 und S13–S16 unterteilt. Jede dieser vier Scheiben ist durch zwei weitere Schnitte in vier kuchenstückartige Segmente unterteilt. Exemplarisch ist in 2b die Aufteilung der Scheibe S5–S8 in vier einzelne Segmente S5, S6, S7 und S8 gezeigt. Die gewählte Aufteilung entspricht dem 16-Segmente-Modell der American Society Of Echocardiography.In 2a is a section of the heart 4 shown showing the left ventricle LV. The left ventricle LV is subdivided into four slices S1-S4, S5-S8, S9-S12 and S13-S16 by three sections transversely to its longitudinal direction. Each of these four discs is divided into four pie-shaped segments by two further cuts. Exemplary is in 2 B the division of the disc S5-S8 into four individual segments S5, S6, S7 and S8 shown. The selected distribution corresponds to the 16-segment model of the American Society of Echocardiography.

Für jedes einzelne der sechzehn Segmente wird die Entwicklung der Ejektionsfraktion EF^Si am Bildschirm zeitabhängig dargestellt. Außerdem werden diese Messwerte mit den Messwerten, die vor der Operation gemessen wurden und im Datenspeicher 30 gespeichert sind, verglichen. In der 2c sind im Trenddiagramm 34 exemplarisch jeweils zehn aufeinander folgende Messwerte für die Segmente S5, S6, S7 und S8 dargestellt. Weiterhin ist eine Grenzlinie 36 für den jeweiligen Wert der Ejek tionsfraktion EF^Si angegeben. Wird dieser Wert unterschritten, wird mittels der Hupe 32 das akustische Warnsignal abgegeben. Der Übersichtlichkeit halber ist für alle vier im Trenddiagramm 34 gezeigten Ejektionsfraktionen EF^Si eine gemeinsame Grenzlinie 36 angegeben. Selbstverständlich ist auch ein separater Grenzwert für jede Ejektionsfraktion EF^Si hinterlegbar oder vom medizinischen Personal einstellbar.For each of the sixteen segments, the development of the ejection fraction EF ^{Si is} displayed on the screen in a time-dependent manner. In addition, these measurements are taken with the measurements that were measured before the operation and in the data memory 30 are stored compared. In the 2c are in the trend chart 34 by way of example, ten successive measured values for the segments S5, S6, S7 and S8 are shown. Furthermore, there is a borderline 36 for the respective value of Ejek tion fraction EF ^Si indicated. If this value is undershot, is by means of the horn 32 the acoustic warning signal issued. For the sake of clarity, the trend chart is for all four 34 Ejection fractions EF ^{Si shown} a common boundary line 36 specified. Of course, a separate limit value for each ejection fraction EF ^{Si can be} stored or adjusted by the medical staff.

Im Diagramm 34 ist zu erkennen, dass zum Zeitpunkt t₀ vor der Operation sämtliche Messwerte für die Ejektionsfraktionen EF^Si der Segmente S5, S6, S7 und S8 über der Grenzlinie 36 liegen. Somit besteht für die Person vor der Operation keine Gefährdung hinsichtlich einer Myokardischämie. Ab dem Zeitpunkt t₄ während der Operation liegen die Messwerte der Ejektionsfraktion EF^S8 für das Segment S8 sämtlich unter der Grenzlinie 36. Demzufolge lässt sich eine lokale Unterversorgung des Herzmuskels im Segment S8 detektieren.In the diagram 34 It can be seen that all measured values for the ejection fractions EF ^{Si of} the segments S5, S6, S7 and S8 are above the limit line at time t ₀ before the operation 36 lie. Thus, the person before the surgery is not at risk for myocardial ischemia. From the time t ₄ during the operation, the measured values of the ejection fraction EF ^S8 for the segment S8 are all below the limit line 36 , Consequently, a local deficiency of the heart muscle can be detected in segment S8.

Anhand der Einteilung des Herzmuskels lässt sich dem Segment S8 ein versorgendes Koronargefäß zuordnen. Ein operierender Chirurg erhält somit die Information, welches Koronargefäß die Unterversorgung des Herzmuskels bewirkt. Er kann anhand der gewonnenen Information sofortige Gegenmaßnahmen einleiten. Dies kann beispielsweise die Beseitigung eines völligen oder teilweisen Verschlusses eines Koronargefäßes sein.Based the division of the heart muscle leaves Assign to the segment S8 a supplying coronary vessel. An operating Surgeon gets so the information as to which coronary vessel deficiency of the heart muscle causes. He can use the information gained immediate countermeasures initiate. This can for example be the elimination of a complete or be partial occlusion of a coronary vessel.

Zum Zeitpunkt t₅ sinkt die Ejektionsfraktion EF^S6 für das Segment S6 einmalig unter die Grenzlinie 36 ab. In einem derartigen Fall ist noch keine Aussage hinsichtlich einer drohenden Myokardischämie möglich, sondern eine weitere Beobachtung nötig.At the time t ₅ , the ejection fraction EF ^S6 for the segment S6 drops once below the limit line 36 from. In such a case, no statement regarding an impending myocardial ischemia is possible, but a further observation is needed.

Im Fall eines gleichmäßigen Absinkens der Ejektionsfraktionen EF^Si für mehrere oder alle Segmente Si (im Trenddiagramm 34 nicht dargestellt) können Blutdruck steigernde Medikamente verabreicht werden, um die Pumpleistung des Herzens zu verbessern. Bei einem starken Blutverlust kann eine Blutkonserve oder wahlweise eine Kochsalz- oder Elektrolytlösung verabreicht werden, um die Sauerstoffunterversorgung des Herzmuskels zu beheben.In the case of a uniform sinking of the ejection fractions EF ^Si for several or all segments Si (in the trend diagram 34 not shown) can be administered blood pressure increasing drugs to improve the pumping power of the heart. In case of severe blood loss, a stored blood or, optionally, a saline or electrolyte solution may be administered to relieve hypoxia to the heart muscle.

Der Erfolg einer derartigen Maßnahme lässt sich sofort am Bildschirm anhand der gemessenen Ejektionsfraktionen EF^Si für die einzelnen Segmente überprüfen. Führen derartige Maßnahmen zu keinem Erfolg, so kann der Chirurg einen gezielten operativen Eingriff vornehmen, um der Sauerstoffunterversorgung des Herzmuskels entgegenzuwirken und eine Gefährdung der operierten Person hinsichtlich eines Herzinfarkts zu verringern.The success of such a measure can be checked immediately on the screen on the basis of the measured ejection fractions EF ^Si for the individual segments. If such measures are unsuccessful, the surgeon may undertake a targeted surgical procedure to counteract the hypertension of the heart muscle and to reduce the risk of a heart attack to the operated person.

Claims (10)

Verfahren zur automatischen Überwachung einer Person (2) auf eine Myokardischämie, bei dem mit Hilfe eines medizinischen bildgebenden Systems (23) Ultraschall-Messsignale (S), die die Bewegung zumindest eines Teilbereichs (LV, RV) des Herzmuskels (5) wiedergeben, ausgewertet werden und ein Maß für das Pumpvolumen des Herzens (4) pro Herzschlag ermittelt und angezeigt wird.Method for automatically monitoring a person ( 2 ) on myocardial ischemia, in which, with the aid of a medical imaging system ( 23 ) Ultrasound measuring signals (S), which control the movement of at least a portion (LV, RV) of the heart muscle ( 5 ) and are a measure of the pumping volume of the heart ( 4 ) is determined and displayed per heartbeat. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Maß für das Pumpvolumen das Verhältnis zwischen zwei definierten Zuständen des Volumens einer der Herzkammern (LV, RV) angezeigt wird.The method of claim 1, wherein as a measure of the pumping volume The relationship between two defined states the volume of one of the ventricles (LV, RV) is displayed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Teilbereich (LV, RV) in Segmente (S1–S16) zerlegt wird, von denen zumindest mehrere ausgewertet werden.Method according to claim 1 or 2, wherein the subregion (LV, RV) into segments (S1-S16) is decomposed, of which at least several are evaluated. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Änderung des Volumens eines einzelnen Segments (S1–S16) erfasst wird.The method of claim 3, wherein a change the volume of a single segment (S1-S16) is detected. Verfahren nach Anspruch 4, wobei als Maß für das Pumpvolumen das Verhältnis zwischen zwei definierten Zuständen des Volumens eines Segments (S1–S16) angezeigt wird.The method of claim 4, wherein as a measure of the pumping volume The relationship between two defined states the volume of a segment (S1-S16) is shown. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei anhand der Auswertung der einzelnen Segmente (S1–S16) eine automatische Zuordnung zu einem das Segment (S1–S16) versorgenden Koronargefäß erfolgt.Method according to one of claims 3 to 5, wherein on the basis of Evaluation of the individual segments (S1-S16) an automatic assignment to one the segment (S1-S16) supplying coronary vessel. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Änderung des Volumens der linken Herzkammer (LV) erfasst wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein a change the volume of the left ventricle (LV) is detected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei bei Absinken des Pumpvolumens unter einen vorgegebenen Wert ein Warnsignal (W) ausgegeben wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein when sinking the pumping volume below a predetermined value a warning signal (W) is issued. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Teilbereich des Herzmuskels (5) im unbelasteten Zustand für einen vorgegebenen Zeitraum gemessen wird und wobei die gemessenen Werte mit den aktuell im belasteten Zustand gemessenen Werten verglichen werden.Method according to one of claims 1 to 8, wherein the partial area of the heart muscle ( 5 ) is measured in the unloaded state for a given period of time and wherein the measured values are compared with the values currently measured in the loaded state. Vorrichtung zur automatischen Überwachung einer Person (2) auf eine Myokardischämie mit Hilfe eines medizinischen bildgebenden Systems (23) mit einem Ultraschallsensor (8) zur Erfassung der Bewegung zumindest eines Teilbereichs (LV, RV) eines Herzmuskels (5) der Person (2) und mit einem Anzeigeelement (20) sowie mit einer Auswerteeinheit (22), die eingerichtet ist, anhand der gemessenen Ultraschall-Messsignale (S) ein Maß für das Pumpvolumen des Herzens (4) pro Herzschlag zu ermitteln und das Maß auf dem Anzeigeelement (20) darzustellen.Device for automatically monitoring a person ( 2 ) on myocardial ischemia using a medical imaging system ( 23 ) with an ultrasonic sensor ( 8th ) for detecting the movement of at least a portion (LV, RV) of a cardiac muscle ( 5 ) the person ( 2 ) and with a display element ( 20 ) and with an evaluation unit ( 22 ), which is set up, based on the measured ultrasonic measurement signals (S), a measure of the pumping volume of the heart ( 4 ) per heartbeat and the measurement on the display element ( 20 ).