JP2013188478A - 医学診断用超音波イメージングを用いた圧容積 - Google Patents

Abstract

【課題】圧容積分析（４４）は、医学診断用超音波イメージングにおいて提供される。
【解決手段】患者の心臓は、所定のサイクルの間、複数回走査される（３０）。Ｂモードおよびフロー情報は、さまざまな時間の間得られる（３４）。フロー情報を用いて、時間とともに圧力を推定する（４０）。例えばカフからの基準圧力（３８）を用いて、圧力波形を調整することができる。Ｂモード情報を用いて、時間とともに心臓容積、例えば時間とともに左心室の容積を決定する（４２）。時間上の心臓容積および時間上の圧力はプロットされ（４６）、圧容積ループを提供する。圧容積ループは、超音波によって非侵襲的に決定される（４４）。
【選択図】図１

Description

本発明は、医学診断用超音波に関するものである。特に、圧容積情報は、超音波イメージングを使用して決定される。

圧容積ループを用いて、患者の心機能を評価する。圧容積ループは、負荷のない測定であり、基礎生理とよく相関する。しかしながら、圧容積ループを算出するために、カテーテルが用いられる。この種の侵襲性の方法は、より正確であると認識され、非常に重篤な患者に用いられる。

画像に基づく代わりのパラメータ、例えば心臓の構造を定める変形、速度および歪みを規定および測定するための調査が続けられている。例えば、左心室の圧力または圧力波形は、時間とともに橈骨動脈または末梢動脈から測定される。リアルタイム超音波走査に対して典型的に限定された空間範囲を考慮すると、動脈が用いられる。拡張期および収縮期の圧力を用いて、大動脈で圧力を引き出す。これは、特定の臨床心臓条件を評価する侵襲性測定の代用として使用される。しかしながら、圧容積ループに含まれる情報は、より有益な情報を潜在的に提供することができる。

導入として、後述する好適実施形態は、医学診断用超音波イメージングを用いた圧容積分析のための方法、システム、コンピュータ可読の媒体および命令を含む。患者の心臓は、所定の心周期の間、複数回走査される。Ｂモードおよびフロー情報の両方は、複数回得られる。フロー情報を用いて、時間とともに（変化する）心臓の圧力を推定する。例えばカフからの基準圧力を用いて、圧力波形を調整することができる。あるいは、圧力を侵襲的に測定することもできる。Ｂモード情報を用いて、時間とともに（変化する）心臓容積、例えば時間とともに（変化する）左心室容積を決定する。時間上の心臓容積および時間上の圧力はプロットされ、圧容積ループを提供する。圧容積ループは、超音波によって非侵襲的に決定される。

第１の態様において、医学診断用超音波の圧容積分析のための方法が提供される。患者の３次元領域を表すＢモードおよびフロー超音波データは、実質的に同時に取得される。取得は、１つの心周期の間複数回繰り返される。プロセッサは、フロー超音波データから、心臓の１つ以上の弁で、時間の関数として圧力を推定する。プロセッサは、Ｂモードデータから、時間の関数として３次元領域の容積を算出する。圧容積ループは、時間の関数として圧力および時間の関数としての容積を用いて表示される。圧力および容積は、非侵襲的に得られる。

第２の態様において、非一時的コンピュータ可読の記憶媒体は、医学診断用超音波の圧容積分析のための、プログラムプロセッサによって実行可能な命令を表すデータを格納した。記憶媒体は、第１の心周期の複数の時間に、患者容積を表す超音波データを受信するための命令と、超音波データから、時間の関数として圧力を決定するための命令と、超音波データから、時間の関数として、心臓容積のための値を識別するための命令と、時間の関数としての圧力および時間の関数としての心臓容積の関数として、情報を出力するための命令と、を含む。

第３の態様において、非一時的コンピュータ可読の記憶媒体は、医学診断用超音波の圧容積分析のための、プログラムプロセッサによって実行可能な命令を表すデータを格納した。記憶媒体は、第１の超音波データから空腔容積を計算するための命令と、第２の超音波データから差動フローを計算するための命令と、差動フローおよび基準圧力から圧力を計算するための命令と、圧力および空腔容積から圧力対容積関係を生成するための命令と、を含む。

第４の態様において、非一時的コンピュータ可読の記憶媒体は、医学診断用超音波の圧容積分析のための、プログラムプロセッサによって実行可能な命令を表すデータを格納した。記憶媒体は、空腔圧力を表す圧力波形を測定するための命令と、超音波データから時間の関数として空腔容積を計算するための命令と、を含む。圧力容積ループは、圧力および容積情報を結合することによって計算される。

本発明は以下の特許請求の範囲によって定義されるものであり、明細書を、請求項に対する制限としてみなしてはならない。本発明のさらなる態様および利点は、好適実施形態と関連して後述する。

コンポーネントおよび図面が必ずしも一定の比率ではなく、その代わりに、本発明の原理を説明するために強調されている。さらに、同様の参照番号は、複数の図面にわたって対応する部品を示す。

医学診断用超音波の圧容積分析のための方法の一実施形態のフローチャートである。 圧容積ループの実施例グラフを示す。 医学診断用超音波の圧容積分析のためのシステムの一実施形態のブロック図である。

圧容積ループは、心臓病患者の評価のために非侵襲的に推定される。圧容積ループは、ボリューム・エコー・イメージングを使用して所定の外来患者の設定において推定され、圧容積ループ分析によって、患者のスクリーニングあるいは術後の監視が可能になる。圧容積ループは自動的に生成可能なため、オペレータごとに異なって構成することによる不一致を回避する。リアルタイムの、非侵襲性の、最小限の侵襲性の、侵襲性の、および／または、自動化した圧容積ループの算出が、心臓再同期療法（ＣＲＴ）のようなインターベンショナル心臓手術で使用可能である。

リアルタイム容積測定のＢモード、カラードップラーまたはスペクトル・ドップラー・データを用いて、複数の弁または生体構造にわたりフロー推定された圧力差とともに、時間の関数として解剖学的容積（例えば左心室（ＬＶ））の識別および測定を行う。フロー推定圧力は、基準圧力測定値、例えば上腕の圧力または推定された大動脈圧力波形と結合され、部分的または完全な圧容積ループを生成する。圧力と容積との関係は、心機能の評価のための１つ以上のプロットとして示される。臨床的または生理的に関連したパラメータ、例えば心収縮性、エラスタンス、心臓予備力および一回仕事量は、圧力および容積情報から算出可能である。

図１は、医学診断用超音波の圧容積分析のための方法を示す。この方法は、図３のシステム１０または異なるシステムによって実行される。図１の動作は、図示の順番とは異なる順番で実行されてもよい。追加あるいは異なる動作を用いることもできるし、図１に用いられた動作を減らすこともできる。例えば、動作３８が実行されず、基準に調整せずに、超音波ベースの圧力が使用されてもよい。他の例として、動作４６、４８および５０のうちの１つ、または２つが実行されてもよいし、１つも実行されなくてもよいし、または、異なる出力が実行されてもよい。後述する図１の動作は、異なる方法で実施可能である。以下では、少なくとも１つの例示の実施形態が提供されるが、他の実施形態も可能である。

この方法では、圧力および容積情報が非侵襲的に得られる。圧容積ループは、手術なしで提供可能である。超音波プローブは、患者外側に配置されるか、または、外科的な切開せずにあるいは皮膚を穿刺せずに、患者の食道の内側に配置される。非侵襲性の取得によって、より頻繁な分析および／または外科手術を受けてはならない患者への分析が可能になる。代替実施形態では、基準圧力または超音波データは、侵襲性カテーテルまたは他の術中の（intra-operative）プローブを用いて得られる。

この方法では、圧力および容積情報は自動的に得られる。ユーザは、方法を起動することができる。例えば、ユーザは、患者を走査するために超音波システムを構成し、基準圧力の測定を準備する。所望の方向で心臓または他の位置を走査するためにトランスデューサ・プローブを配置した後、ユーザは、圧力および容積情報の取得を起動する。起動後、圧力および容積情報は、自動的に得られる。ユーザは、画像内で心臓（例えば、心室または弁）の位置を示さず、測定値を入力せず、トランスデューサ・プローブを、患者を走査するために所望の位置に維持するより他の動作を実行しない。他の実施態様では、方法は半自動式である。ユーザは、弁、心臓壁または他の位置を示し、基準圧力を入力し、得られた情報の質を承認し、または、圧力および容積情報の自動取得を支援する。

左心室の圧力および容積情報は、自動的に取得される。あるいは、右心室、両心室または心臓全体の圧力および容積情報が取得される。患者の他の部分の圧力および容積を決定することもできる。

動作３０において、Ｂモードおよびフロー超音波データが得られる。Ｂモードデータは、強度を表す。フローデータは、速度、エネルギー（例えばパワー）および／または分散（variance）の推定を表す。一実施形態では、少なくとも速度およびエネルギーが推定される。データは、走査によってまたはメモリから取得される。動作３４において、データは走査または転送によって受信される。一実施形態では、データは、リアルタイム走査の間、または、走査が発生したとき取得される。

超音波データは、患者の容積を表す。容積は、複数の平面に沿ってまたは容積内の走査線の他の分布に沿って走査される。走査された容積は、対象物、例えば患者の内部である。容積を走査することによって、容積を表すデータ、例えば対象物（例えば、患者または心臓）内の複数の異なる平面を表すデータを提供する。容積を表すデータは、対象物の空間サンプリングから形成される。空間サンプルは、容積の音響サンプリング・グリッドにおいて分布した位置に対する。音響サンプリング・グリッドがサンプルの平面配置を含む場合、対象物の空間サンプルは、複数の非平面またはスライスのサンプルを含む。

動作３４において、１つ以上の走査線に沿った空間サンプルが受信される。送信ビームが、ただ１つの受信走査線に高周波の音波を当てる場合、その走査線に沿ったサンプルが受信される。送信ビームが、複数の走査線に高周波の音波を当てる場合、その複数の走査線に沿ったサンプルが受信される。例えば、受信ビーム整形は、１つの幅広い送信ビームに応答して、少なくとも３０本の異なる受信線に沿って実行される。複数の受信ビームに対するサンプルを生成するために、平行な受信ビーム整形が実行され、複数の受信ビームが同時にサンプリングされる。例えば、システムは、数十または数百の受信ビームを平行に形成することができる。あるいは、要素から受信される信号は、格納され、順次処理される。

空間サンプルは、１つの送信ビームに応答して、および／または、送信ビームのシーケンスに応答して、複数の受信線に対して取得される。幅広いビーム伝送を使用して、複数の薄いスライスに対する空間サンプルは、動的受信収束（dynamic receive focusing）（例えば、遅延および／または位相の調整または和）を使用して、同時に形成可能である。あるいは、フーリエまたは他の処理を用いて、空間サンプルを形成することができる。

走査は、複数回実行可能である。動作が繰り返され、視野の異なる部分を順次走査する。あるいは、一回の走査を実行することによって、全視野のためのデータを取得してもよい。

全容積は、Ｂモードに対して一度走査され、フローに対して複数回走査される。複数回の走査は、フローに関連した空間サンプルを取得する。現在周知または将来開発される任意のパルスシーケンスを用いることができる。少なくとも２つの（フローサンプル数）送信のシーケンスは、各走査線に沿って提供される。任意のパルス繰返し周波数、アンサンブル／フローサンプル数およびパルス繰返し間隔を用いることができる。送信シーケンスに対するエコー応答を用いて、速度、エネルギー（パワー）および／または分散を所定の時間に推定する。１つの線に沿った送信を、他の１または複数の線に沿った送信で挟む（インターリーブする）ことができる。インターリービングの有無にかかわらず、所定の時間の空間サンプルは、複数の時間から送信を使用して取得される。複数の走査線から推定は、順次であるが、ユーザの観点から同時を表すのに十分迅速に取得可能である。

受信空間フローサンプルは、ウォールフィルタ（wall filter）／クラッタフィルタ（clutter filter）で処理可能である。クラッタフィルタリングは、所定の時間の動きを推定するためのパルスシーケンス内の信号である。所定の信号が、異なる時間を表す推定のために、例えばクラッタフィルタリングおよび推定のための移動ウィンドウに関連して用いられる。複数のフィルタ出力を用いて、位置に対する運動を複数回推定する。

フローデータは、空間サンプルから生成される。ドップラー処理、例えば自己相関を用いることができる。他の実施態様では、時間的相関を用いることもできる。他の方法を用いてフローデータを推定することもできる。カラードップラー・パラメータ値（例えば、速度、エネルギーまたは分散値）は、異なる時間に取得される空間サンプルから推定される。１つ以上の特定範囲のゲートのためのパワースペクトルが推定される場合、「カラー」を用いて、フローの空間分布をスペクトル・ドップラー・イメージングから区別する。異なる時間での同一位置のための２つのサンプル間の周波数の変化は、速度を示す。２つ以上のサンプルのシーケンスを用いて、カラードップラー・パラメータ値を推定することができる。推定は、受信信号の異なるグループに対して、例えば完全に別々すなわち独立したグループに対して、または、重なり合うグループに対して形成される。各グループの推定は、所定の時間での空間位置を表す。フローデータの複数のフレームは、異なる時間に容積を表すように取得可能である。

推定は、容積の空間位置に対して実行される。例えば、異なる平面に対する速度は、走査に応答するエコーから推定される。代替実施形態では、スペクトル・ドップラー・データは、指定位置、例えば弁全体に延在するフロー領域に対して取得される。さらに他の実施形態では、カラーおよびスペクトル・ドップラー情報が取得され、カラードップラー・データを弁に関連したフローを位置決めするために使用し、スペクトル・ドップラーを圧力推定に使用された速度を取得するために使用する。

フロー推定は、閾値処理されうる。閾値は、速度に適用される。例えば、低い速度閾値が適用される。閾値未満の速度は、除去されるか、他の値、例えばゼロに設定される。他の例として、エネルギーが閾値未満である場合、同一空間位置のための速度値は除去されるか、他の値、例えばゼロに設定される。あるいは、推定された速度が、閾値処理なしで用いられる。

Ｂモードデータも取得される。フローデータ推定に使用される走査の１つ、または、異なる走査が実行される。エコーの強度は、異なる空間位置に対して検出される。

容積に関して、いくつかの空間位置はＢモードデータによって表され、他の位置はフローデータによって表される。閾値処理または他のプロセスが実行され、１つの位置が、Ｂモードおよびフローデータの両方によって表されることを回避する。あるいは、１つ以上の位置が、Ｂモードおよびフローデータの両方ための値を有することもできる。両方のタイプのデータがともに容積を表すとともに、異なるタイプのデータは個別に格納および／または処理され、または、容積を表す１組に合併されうる。

幅広いビーム送信を使用し、複数の走査線に沿って受信することによって、または、より大きい下位容積（sub-volume）または送信ごとに全容積のためのデータを取得することによって、より迅速な走査が提供される。動作３２におけるより迅速な繰り返し走査によって、Ｂモードおよびドップラー推定のリアルタイム取得が可能になる。例えば、全容積は、１秒につき少なくとも１０回走査される。一実施形態では、容積速度は、１秒につき２０、２５または他の数である。各容積走査は、Ｂモードおよびフローデータの両方を取得することに関連している。異なるタイプのデータは、実質的に同時に取得され、異なるタイプのデータに対する異なる送信および／または受信処理のインターリービングが可能となる。例えば、１０以上の容積のデータは、各容積が、心周期の略同一の部分（例えば、心周期の１／１０の範囲内で）を表すＢモードおよび速度データを含む場合、各心周期に対して取得される。代替実施形態では、Ｂモードデータの取得の速度は、カラードップラー・データより大きいか小さく、スペクトル・ドップラーと同一か小さい。

３次元に分布した複数の位置（例えば、ボクセル）でＢモードおよびフローデータを取得することによって、リアルタイム容積のフローおよびＢモードデータが取得される。心拍から心拍の全容積のＢモードおよび／またはフロー取得能力は、心臓または左心室の流入および流出にわたる同時の容積およびフロー測定を可能にする。平行受信を用いて、容積測定データを、スティッチング（stitching）なしで取得することができる。全容積を走査するために順次使用される異なる送信焦点深度を回避することができる。あるいは、スティッチされた取得が用いられる。

容積データは、スペクトル・ドップラー情報を含んでもよいし含まなくてもよい。例えば、１つ、２つまたはそれ以上の位置（例えば、弁）に対するフロー情報は、流入および流出を表すスペクトル・ドップラー・データである。代替実施形態では、空間速度（例えば、カラードップラー）は、弁フローのためのスペクトル・ドップラーなしで使われる。

動作３２の繰り返しは、１つの心周期またはそれ以上の一部の間に行われる。例えば、繰り返しは、同一の心周期で複数回生じる。容積のシーケンスが取得される。１つ以上の全心周期の間心臓を表すデータを得ることができる。複数の心周期を使用すると、平均値を求めることができる。複数の心周期から同一位相を表すデータを結合することができ、または、複数の心周期の同一位相のデータから算出された任意の量から平均値を求めることができる。

一実施形態では、システムによる、動作３０でのデータ取得と、動作３２での繰り返しと、動作３４での対応する受信と、は結果として、少なくとも１つの心周期全体にわたって左心室を表すＢモードデータを生ずる。少なくとも１つの心周期全体にわたって左心室および／または単なる弁位置を表すフローデータも得られる。

動作３６において、１つ以上の弁が識別される。僧帽弁、大動脈弁、三尖弁および／または肺動脈弁が識別される。弁は、組織構造または組織構造に隣接するあるいは組織構造を通るフロー領域として識別される。所望の弁を位置決めするために、関心のある容積領域は、データから識別される。関心領域とは、関心のある組織またはフロー領域である。例えば、Ｂモードデータを用いて、組織構造、例えば弁または心臓壁を識別する。関心領域は、組織構造上に、組織構造に隣接して、または、組織構造に関連する位置に配置される。ジェット領域をカバーするために弁から離して配置された関心のあるフロー領域は、弁の位置に基づいて識別される。フロー領域は、ジェット、フロー路、フロー面または血管腔を含むことができる。フローおよびＢモードデータは実質的に同時に取得されるので、データは空間的に登録され、１つのタイプのデータを用いて、他のタイプのデータに関連した領域を決定することができる。あるいは、関心のある容積領域は、Ｂモード情報なしでフローデータから識別され、例えば、ジェット領域、ジェット方向または乱流を識別する。さらに他の実施形態において、組織運動（例えば、組織ドップラー）を用いて、弁を識別する。

識別は、手動、半自動または自動で行われる。ユーザは、関心領域を位置決めし、大きさを設定し、正しい位置に配置することができる。プロセッサは、関心領域を決定するために、任意のアルゴリズム、例えば、知識ベース、モデル、テンプレートマッチング、勾配ベースのエッジ検出、勾配ベースのフロー検出、あるいは、現在周知または将来開発されるその他の組織および／またはフロー検出を適用することができる。半自動識別のために、ユーザは、組織構造位置、エッジ点またはプロセッサにより用いられる他の情報を示し、関心領域の位置、方向およびサイズを決定することができる。

関心のある複数の容積領域は、識別可能である。関心領域は、同一容積において識別される。例えば、２つの関心のあるフロー領域は、識別される。フロー領域は、フローが１つの領域で正確であり、他の領域ではフローをデエイリアスする（de-alias）ために用いられるようなものである。関心のあるフロー領域は、質量保存に関連し、例えば同一の血管、室または他のフロー構造の一部である。一実施形態では、流入路のためのジェットに関連した関心領域は識別され、流出路に関連した関心領域は識別される。例えば、関心領域は、左心室流出路（ＬＶＯＴ）および僧帽弁輪を識別する。他の構造に関連したフロー領域を識別することもできる。

関心領域は、空間的に異なっている。重なり合うか完全に空間的に異なった関心領域に対して、１つの関心領域におけるいくつかの位置は、他の関心領域には存在せず、他の関心領域のいくつかの位置は、当該１つの関心領域には存在しない。

他の実施態様では、複数の関心領域は、同一の組織またはフロー構造に関連している。例えば、組織構造、例えば弁の反対側の２つのフロー領域は識別される。関心領域は、同一のフロー路に存在し、同一のフローの異なる位置での複数の測定を提供することができる。領域は、付加的な測定、例えばＰＷまたはスペクトル・ドップラー測定の位置として機能し、フロー解剖に関するそれらの周知の空間位置および方向を用いて、フロー推定を修正することができる。

繰り返しを考慮すると、関心領域（例えば弁）は、シーケンスを通して追跡される。類似度計算を用いて、他の容積における関心領域の最も適当な場所および方向を決定することができる。相関、絶対差の最小和または他の類似度計算が実行される。Ｂモードデータを用いて追跡する。あるいは、フローデータが用いられる。Ｂモードおよびフローデータの両方を用いて、例えば追跡し、位置の平均値を求めることができる。追跡するよりむしろ、弁の識別は、容積または心周期の位相に対して、他の位相または容積の識別と独立して実行可能である。

動作３８において、基準圧力が取得される。基準圧力は、実際の血圧である。例えば、上腕カフを用いて、１つまたは２つの圧力を決定する。例えば、心臓拡張期および収縮期の両方の動脈の圧力が測定される。橈骨圧力測定を用いることもできる。他の実施態様では、心臓または左心室内の圧力は、侵襲性カテーテルを使用して直接測定される。

基準圧力は、心周期の１つ以上の部分に対するものである。直接測定によって、時間とともに変化する圧力を測定することができ、あるいは、心周期の多くの位相に対する圧力を測定することができる。カフまたは圧力測定は、単に１つまたは２つの位相のみに対する圧力を提供することができる。

動作４０において、心周期の全体にわたる圧力または心周期の一部における圧力が推定される。圧力は、侵襲性あるいは最小限の侵襲性の方法を使用して推定可能である。例えば、カテーテルまたは他の装置が患者に挿入され、圧力を測定する。ＥＣＧ、トリガまたはタイムスタンプを使用して、圧力測定は、容積の決定のために使用される超音波データ取得と時間的に同期して、または、取得後に行われる。直接の圧力測定が利用できない場合、時間とともに変化する圧力は超音波データから推定される。プロセッサは、速度または他のフロー情報から圧力を算出する。

圧力は、実際の圧力でもよく、例えば、基準圧力によって調整される差動フローから計算されてもよい。あるいは、圧力は、相対的な圧力でもよい。超音波データ、例えば差動フローから推定された圧力のみを使用して、心周期全体にわたる相対的な圧力は推定される。この推定圧力は、時間とともに圧力の変化を提供するが、時間とともに変化する実際の圧力ではない。

圧力は、差圧として計算される。流入路と流出路間のフローの差は、圧力を示す。複数の弁で速度を識別することによって、速度の違いは、圧力を示す。空間フロー（例えば、カラードップラー）が用いられる。領域上のピーク速度、弁のフロー領域の中心の速度、弁領域の平均速度または他の速度が用いられる。

他の実施形態では、スペクトル・ドップラー速度が用いられる。レンジゲートが配置され、弁を通るフローの直径、最大フローの領域、弁を通るフローの中心または弁に関連した他の位置をカバーする。レンジゲートは、弁の両側に延在する、または、一方側のみに配置可能である。スペクトルからのピーク、平均または他の速度を用いて、差動フローを決定する。充分な時間軸分解度については、２つ以上のスペクトルからの速度から平均値を求めることができる。

代替実施形態では、速度関連のフロー量が、速度の代わりに用いられる。例えば、弁を通る容積フローまたはジェットにおけるフローの分散を用いることができる。

速度または他のフロー量の差が算出される。圧力を推定するための任意の関数を用いることができる。例えば、ベルヌーイまたはナビエ―ストークス方程式が用いられる。複数の弁全体の圧力差は、周知の流体力学の原理を使用して時間の関数として推定される。一実施形態では、流入路と流出路との間の速度差の二乗を用いて、弁または空腔全体の圧力差を推定する。他の実施態様において、単一の弁における速度が、差動速度またはフローの代わりに用いられる。１つの弁の入出速度の差を用いることもできる。

差動フローから推定される圧力は、差圧を提供する。流入弁および流出弁を通るフローを推定する他の方法を用いることもできる。

基準圧力が利用できる場合、超音波フローデータから推定される差圧は調整可能である。推定された圧力を拡大縮小することによって、時間の関数としてのより正確な圧力を提供することができる。

基準圧力が心周期において関心となる全位相未満に対するものとすることができるので、他の位相に対する速度からの圧力の推定が用いられる。超音波データを用いて、１つの心周期の間、複数の時間すなわち位相で、例えば１０回以上で圧力を推定することができる。これらの時間の１つまたは２つに対する基準圧力を用いて、心周期全体にわたって推定された圧力を調整する。血圧（例えば、中心または大動脈）の基準測定値から計算された圧力差を用いて、時間の関数として圧力波形を生成する。例えば、フローから推定される圧力と心周期の同一点を表す基準圧力との差分が決定される。同一の差分は、心周期の他の時間に対してフロー推定された圧力に適用される。基準圧力が複数の位相に利用できる場合、平均差が用いられる。あるいは、調整に用いられる差分の量は、時間の関数として内挿され、フロー推定された圧力に適用される。調整された圧力を用いて、心周期の他の時間の圧力を拡大縮小する。

心臓の複数の空腔の圧力波形は、個別に（例えば異なる時間に）推定可能である。次に、複数の推定が結合され、１つの圧容積曲線を生成することができる。ＰＶループの複数の部分は、複数時間に計算される。複数の部分は、必要に応じて、結合または個々に用いられる。

動作４２において、容積が算出される。容積は３次元領域である。任意の領域に対する容積が用いられる。例えば、左心室の容積が決定される。右心室、心臓全体または他の空腔の容積を算出することもできる。

容積は、Ｂモードデータから算出される。エッジ、組織構造または他の情報は、Ｂモードデータから得られる。代替的あるいは付加的な実施形態において、容積はフローデータから算出される。例えば、フロー領域（例えば大きい血液プール）の容積が決定される。

任意の容積の決定を用いることができる。一実施形態では、プロセッサは、心臓または心臓腔を分割することによって、超音波データから容積を自動的に算出する。左心室のためのエッジまたは心臓壁は見出され、線は任意のギャップに対して接続される。心臓腔の自動、半自動式または手動の分割のために、任意の方法を用いることができる。自動化のために、プロセッサは、任意のアルゴリズム、例えば、知識ベース、モデル、テンプレートマッチング、勾配ベースのエッジ検出、勾配ベースのフロー検出または現在周知または将来開発されるその他の組織またはフロー検出を分割に適用することができる。例えば、閾値処理を用いて、充分なフローがＢモードおよびカラードップラー画像の組み合わせに存在するか否かを決定する。Ｂモード、速度、エネルギーおよび／または他の情報は、閾値処理される。大きなＢモードまたは小さい速度および／またはエネルギーを有する位置は、組織として示される。小さいＢモードまたは充分な速度および／またはエネルギーを有する位置は、フローとして示される。穴を塞ぐためのローパスフィルタリングの後、弁以外の組織によって包囲される最大の連続フロー領域は、例えば、領域拡張、骨格化、フィルタリングまたは方向性フィルタリングを使用して識別される。

一実施形態では、関心領域のためのＢモードデータは、ローパスフィルタで処理され、ノイズ関連の穴を満たす。フィルタ処理されたＢモードデータの勾配を用いて、組織境界を決定する。境界は、組織をフロー構造から分離する。他のエッジ検出を用いて、例えばフローデータの勾配を用いて、関心フローをよりよく分離することができる。両方の組合せを用いることもできる。

他の実施形態では、知識ベース・システムが用いられる。機械学習または他の訓練を用いて、空腔を識別するためにさまざまな特徴入力のための重みの行列を決定する。行列は、Ｂモードおよび／またはフローデータに対する心臓または空腔のモデルの確率マッピングを表す。モデルは、所定の患者のためのデータに最も適合するために、確率マッピングを用いて拡大縮小、回転および並進される。モデルは、次にどの容積が算出されるかという場所を示すために注釈がついている。容積は、適合後にモデルから決定される。

一旦分割されると、心臓腔、例えば左心室の容積は算出される。容積は、組織境界の中で、隣接するフロー領域の中で、あるいは、左心室または他の空腔の他の指定である。走査パラメータを使用して、Ｂモードまたはフローデータの空間分布は、走査フォーマットであるか、走査変換フォーマットであるか、あるいは、３次元グリッドに内挿されているかにかかわらず、容積を算出するために用いられる。

容積は、心周期の間、複数の時間に対して算出される。一実施形態では、分割および容積算出は、取得されたＢモードデータの容積の各々に対して個別に実行される。他の実施態様では、分割された領域は、追跡され、あるいは、次または前の容積に適合される。一旦他の走査のデータに適合されると、他の走査の異なる時間に対する容積は、異なる時間に他の適合に基づいて算出される。１つの心周期の異なる位相または時間に対する容積を算出することによって、容積は、時間の関数として決定される。心臓空腔容積の３次元の心拍から心拍への変化は、波形として表される。

動作４４において、情報は、圧力および容積に基づいて出力される。出力は分割可能であり、例えば、時間の関数としての圧力および時間の関数としての容積を、異なるグラフに表示することができる。値は、テキストとして、例えば収縮期および拡張期の圧力および容積として出力可能である。出力は、１つ以上の画像、例えばＢモードまたはフローデータを用いた複数平面再構築または３次元レンダリングを含むことができる。心臓の容積、弁、圧力測定位置または他の態様は、強調され、例えば着色され、または、グラフィック・オーバレイにおいて表現可能である。

圧力および容積の平均値または瞬間値は出力され、例えば画像のシーケンスで各画像に対する圧力および容積を示すことができる。代替的または追加的に、出力は、時間の関数として圧力および／または容積を示す。圧力および／または容積の波形の１つ以上の特徴を表すグラフ、変化統計または他のパラメータを表示することができる。

圧力および容積情報は、一緒に表示可能であり、例えば、圧力と容積との関係を同一のグラフまたは隣接するグラフに示すことができる。例えば、圧力および容積の波形は、共通の時間軸で互いに重ねられる。

一実施形態では、圧容積ループは、動作４６において生成される。圧力容積ループは、動作４４の出力の１種類である。図２は、実施例の圧容積ループを示し、容積はｘ軸に沿ってプロットされ、圧力はｙ軸に沿ってプロットされている。容積が変化すると、圧力も変化する。ループは、１つの所定の心周期を表す。心周期の間の複数の時間の圧力および容積は、グラフにプロットされる。曲線、線またはモデルを適合することによって、任意のギャップを内挿可能である。

圧容積ループの生成されたグラフが表示される。取得の間、例えば、同一の心周期で順次プロットする間、または次の心周期または同一のイメージング・セッション内で完成したグラフを表示するとき、グラフは表示される。グラフは、時間の関数として圧力および容積を表す。圧力および容積の波形を結合することによって、心機能は評価可能である。時間に同期する容積の関数としての圧力のグラフは（例えば、ＥＫＧまたは取得同期）、診断に役立ちうる。圧容積ループは、侵襲性手術なしで提供される。

動作４８において、パラメータのための値は出力される。この値は、動作４４の出力の他の例である。値は、瞬間的または時間の関数として、圧力および／または容積情報から導出される。例えば、心拍から心拍までのパラメータ、例えば１回拍出量（ＳＶ）、収縮性（例えば、駆出率、ＳＶ／ＥＤＶおよび／またはｄｐ／ｄｔ最大）、前負荷（ＥＤＶまたはＥＤＰ）、後負荷（大動脈および心室圧力）、コンプライアンス（ｄＶ／ｄＰ）、心室硬度（stiffness）（コンプライアンスの逆）および／またはエラスタンス（ｄＰ／ｄＶ）は、算出される。他の例として、ＥＳＰＶＲおよびＥＤＰＶＲから導出されるパラメータ、例えば圧容積面積ＰＶＡおよび／またはポテンシャルエネルギーＰＥは算出される。さらに他の例では、処理パラメータ、例えば収縮終期圧容積関係ＥＳＰＶＲ、拡張終期圧容積関係ＥＤＰＶＲ、前負荷の回復可能な一回仕事量ＰＲＳＷ、拡張終期容量関係に対するＤＰｄｔ最大対ＶｅｄｄＰｄｔ最大および／または最大エラスタンスＥｍａｘ（時間変動するエラスタンスータから計算される）が算出される。一回仕事量（ＰＶＬの面積）、心臓予備力、収縮性、ピークパワーおよび／またはｄＰ／ｄｔは、圧容積ループおよび出力から算出可能である。例えばＬＶ関数−ＣＯ、ＳＶ、ＥＤＶ、ＥＳＶ、ＬＶＥＦ、ＥＳＰ、ＥＤＰ、ｄＰ／ｄｔ最大、ｄＰ／ｄｔ最小、一回仕事量＝ＰＶＬの面積、ＬＶＥＳエラスタンス（ＥＥＳ）＝ＥＳＰ／ＥＳＶ、ＬＶＥＤ硬度（ＥＥＤ）＝ＥＤＰ／ＥＤＶ、ＬＶ実効大動脈弾性率（ＥＡ）＝ＥＳＰ／ＳＶ、Ｖ―Ａ結合＝ＥＥＳ／ＥＡ、および／または時間変動する壁張力ＷＳ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）×（１＋３×Ｖ（ｔ）／ＬＶＭ）が出力される。任意の臨床的または生理的に関連したパラメータを算出および表示することができる。心室、収縮性状態、収縮性保存、一回仕事量、ピークパワーおよび関数の負荷のない測定の現在のリアルタイムの関数情報は、外来患者設定において非侵襲的に得られる。

量（すなわち、値）は、画像の有無にかかわらず表示される。量は、値、数、グラフ、色変調またはテキストとして表示される。画像のシーケンスが視認されるとき、所定の容積またはデータに関連した量が表示される。

動作５０において、歪み情報は、圧容積ループを用いて出力される。歪みまたは歪み速度は、動作４４の他の出力の例である。超音波を用いて、走査軸または線に沿って歪みを測定する。２次元または３次元の歪みを算出することができる。他の２次元または３次元の力学情報は、心機能の広範囲の分析のために出力可能である。

リアルタイムの実施において、圧力および容積の情報は、動作３０の取得と同一の心周期の間算出される。容積の取得の後完全な心周期が発生する前に、量は算出される。算出は、心周期の間発生する。多少の遅延が与えられることがある。同一の心周期内でない場合であっても、算出は取得中に実行される。算出は、進行中の診断検査または走査セッションの一部である。次の心周期の間、以前の心周期からの圧容積ループが表示される。以前の心周期は、直前の心周期または他のもっと前の心周期でもよい。代替実施形態では、算出は、異なる時間、日または他の時間の間、例えば検査または走査セッションの後の再調査セッションの間に、取得データのために実行される。

圧容積ループを用いて、収縮期および拡張期のＬＶ機能、弁疾患、心不全、心筋収縮力に影響を与える状態または他の条件を評価することができる。これは、臨床訪問の間、心臓手術手順の一部として、または、心臓機能の薬理学的処置の評価および監視のために使用される。圧容積ループは、ＬＶ機能の手術前、手術中、手術後の評価のために生成可能である。他のエコー・ベースの測定値とともに非同期性（dyssynchrony）のより良好な定量化が、心臓再同期療法のために提供可能である。

図３は、医学診断用超音波の圧容積分析のシステム１０の一実施形態を示す。システム１０は、送信ビームフォーマ１２と、トランスデューサ１４と、受信ビームフォーマ１６と、メモリ１８と、フィルタ２０と、Ｂモード検出器およびフロー推定器２２と、メモリ２８と、プロセッサ２４と、カフ／ＥＫＧ入力または装置２５と、ディスプレイ２７と、を含む。追加のコンポーネントまたは異なるコンポーネントを設けることもできるし、コンポーネントを減らすこともできる。例えば、システムは、Ｂモード検出器およびフロー推定器２２およびプロセッサ２４を含むが、フロントエンドのコンポーネント、例えば送信ビームフォーマ１２および受信ビームフォーマ１６を含まなくてもよい。一実施形態では、システム１０は、医用診断超音波システムである。他の実施態様において、システム１０は、コンピュータまたはワークステーションである。また他の実施形態において、Ｂモード検出器およびフロー推定器２２は医用診断超音波システムまたは他の医学画像システムの一部であり、プロセッサ２４は別個のワークステーションまたはリモートシステムの一部である。

トランスデューサ１４は、複数の要素のアレイである。要素は、圧電性または容量性の膜要素である。アレイは、１次元アレイ、２次元アレイ、１．５次元アレイ、１．２５次元アレイ、１．７５次元アレイ、環状アレイ、多次元アレイ、ウォブラーアレイ、それらの組み合わせ、あるいは、現在周知または将来開発される他の任意のアレイとしても構成される。トランスデューサ要素は、音響エネルギーと電気エネルギーとを変換する。トランスデューサ１４は、送信ビームフォーマ１２および受信ビームフォーマ１６と送信／受信スイッチを介して接続されているが、他の実施形態では、個別の接続を用いることもできる。

送信ビームフォーマ１２および受信ビームフォーマ１６は、トランスデューサ１４を用いて走査するためのビームフォーマである。送信ビームフォーマ１２は、トランスデューサ１４を用いて、１つ以上のビームを送信し、領域を走査する。ベクトル（登録商標）、セクタ、リニアあるいは他の走査フォーマットを用いることができる。一実施形態では、送信ビームフォーマ１２は、少なくとも３０の異なる受信線をカバーするのに十分に大きいビームを送信し、受信ビームフォーマ１６は、これらの異なる受信線に沿って送信ビームに応答して受信する。数十または数百の受信線に沿った幅広いビーム送信および平行な受信ビーム整形の使用によって、複数のスライスまたは左心室のような容積のリアルタイム走査が可能となる。受信線および／または送信ビームは、容積内で分布し、例えば、１つの送信に対する受信線は、少なくとも２つの異なる平面に存在する。受信ビームフォーマ１６は、異なる深さで受信ビームをサンプリングする。異なる時間に同一位置でサンプリングすると、フロー推定のためのシーケンスが得られる。

一実施形態では、送信ビームフォーマ１２は、プロセッサ、遅延、フィルタ、波形発生器、メモリ、位相回転器、デジタル／アナログ変換器、増幅器、それらの組み合わせ、あるいは、現在周知または将来開発される任意の送信ビームフォーマのコンポーネントである。一実施形態では、送信ビームフォーマ１２は、エンベロープ・サンプルをデジタル的に生成する。フィルタリング、遅延、位相回転、デジタル／アナログ変換および増幅を使用して、所望の送信波形が生成される。他の波形生成器、例えばスイッチングパルサまたは波形メモリを用いることもできる。

送信ビームフォーマ１２は、トランスデューサ１４の送信開口の各要素に対して、送信波形の電気信号を生成するために、複数のチャンネルとして構成される。波形は、単極、双極、階段状、正弦波、所望の中心周波数または複数あるいは小数のサイクル数を有する周波数帯域の他の波形である。波形は、相対的遅延および／または位相および音響エネルギーを焦束する振幅を有する。送信ビームフォーマ１２は、開口（例えば能動要素の数）、複数のチャンネル全体のアポディゼーション・プロファイル（例えば、質量の種類または中心）、複数のチャンネル全体の遅延プロファイル、複数のチャンネル全体の位相プロファイル、中心周波数、周波数帯域、波形形状、サイクル数およびそれらの組み合わせを変えるためのコントローラを含む。送信ビーム焦点は、これらのビームフォーマのパラメータに基づいて生成される。

受信ビームフォーマ１６は、プリアンプ、フィルタ、位相回転器、遅延器、加算器、ベースバンド・フィルタ、プロセッサ、バッファ、メモリ、それらの組み合わせ、あるいは、現在周知または将来開発される他の受信ビームフォーマ・コンポーネントである。受信ビームフォーマ１６は、トランスデューサ１４に影響を与えるエコーまたは音響エネルギーを表す電気信号を受信するための複数のチャンネルに構成される。トランスデューサ１４内の受信開口の各要素からのチャネルは、増幅器および／または遅延器に接続される。アナログデジタル変換器は、増幅されたエコー信号をデジタル化する。デジタル無線周波数受信データは、ベースバンド周波数に復調される。任意の遅延、例えば、動的受信遅延および／または位相回転は、増幅器および／または遅延器によって適用される。デジタルまたはアナログの加算器は、受信開口の異なるチャネルからのデータを結合し、１つまたは複数の受信ビームを形成する。加算器は、単一の加算器またはカスケードされた加算器である。一実施形態では、ビームフォーム加算器は、複雑な方法で、例えば、位相情報が形成されたビームのために維持されるように、同相のおよび求積チャネルデータを合計するように動作可能である。あるいは、ビームフォーム加算器は、位相情報を維持することのなくデータ振幅または強度を合計する。

受信ビームフォーマ１６は、送信ビームに応答して受信ビームを形成するように動作可能である。例えば、受信ビームフォーマ１６は、各送信ビームに応答して、１つ、２つ、または、それ以上（例えば、３２、４８または５６）の受信ビームを受信する。受信ビームは、対応する送信ビームに対して共線、平行およびオフセットまたは非平行である。受信ビームフォーマ１６は、走査された領域の異なる空間位置を表している空間サンプルを出力する。一旦チャネルデータがビーム整形され、または、結合され、走査線１１に沿って空間位置を表すと、データはチャネル領域から画像データ領域に変換される。位相回転器、遅延器および／または加算器は、平行な受信ビーム整形のために繰り返し可能である。平行な受信ビームフォーマの１つ以上は、チャネルの部分を共有し、例えば最初の増幅を共有することができる。

組織運動または流体速度のようなイメージング運動、複数の送信および対応する受信は、実質的に同一空間位置に対して実行される。複数の受信イベント間の位相変化は、組織または流体の速度を示す。速度サンプルグループは、複数の走査線１１の各々に対する複数の送信に対応する。実質的に同一の空間位置、例えば走査線１１が速度サンプルグループ内で走査される回数は、速度サンプル数である。異なる走査線１１、異なる速度サンプルグループまたは異なるタイプのイメージングのための送信は、交互に実行可能である。速度サンプル数内の実質的に同一の走査線１１に対する送信間の時間量は、パルス繰返し間隔またはパルス繰返し周波数である。本願明細書では、パルス繰返し間隔を用いるが、パルス繰返し周波数を含むものとする。

メモリ１８は、ビデオランダムアクセスメモリ、ランダムアクセスメモリ、取り外し可能媒体（例えばディスケットまたはコンパクトディスク）、ハードドライブ、データベース、コーナーターニングメモリ、または、データまたはビデオ情報を格納するための他のメモリデバイスである。一実施形態では、メモリ１８は、運動パラメータ推定経路のコーナーターニングメモリである。メモリ１８は、実質的に同一の走査線に沿って複数の送信に応答する信号を保存するように動作可能である。メモリ２２は、音響グリッド、デカルトグリッド、デカルト座標グリッドおよび音響グリッドの両方においてフォーマットされる超音波データおよび３次元グリッドの容積を表す超音波データを格納するように操作可能である。

フィルタ２０は、クラッタ（例えばウォール）フィルタ、有限インパルス応答フィルタ、無限インパルス応答フィルタ、アナログフィルタ、デジタルフィルタ、それらの組み合わせ、あるいは、現在周知または将来開発される他のフィルタである。一実施形態では、フィルタ２０は、信号をベースバンドにシフトするミキサーおよびベースバンドから離れた周波数で情報を削除または最小化するためのプログラム可能なローパスフィルタ応答反応を含む。他の実施態様では、フィルタ２０は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタである。フィルタ２０は、流体に対して遅く移動する組織から速度情報を識別し、あるいは、流体からの速度情報を維持しながら、組織からデータの影響を低減する。フィルタ２０は、セット応答を有するかまたはプログラムされ、例えば、信号フィードバックの関数としてまたは他の適応方法で動作を変更することができる。さらに他の実施形態において、メモリ１８および／またはフィルタ２０は、フロー推定器２２の一部である。バイパスは、Ｂモード検出のために提供可能である。

Ｂモード検出器およびフロー推定器２２は、フローデータを推定するためのドップラー・プロセッサまたは相互相関プロセッサおよび強度を決定するためのＢモード検出器である。代替実施形態において、任意のさまざまな入力データから速度、エネルギーおよび／または分散を推定するための現在周知または将来開発される他の装置が提供されうる。フロー推定器２２は、異なる時間に実質的に同一の位置に関連した複数の信号を受信し、同一位置からの連続的な信号間の位相の変化または平均的変化に基づいて、ドップラーシフト周波数を推定する。速度は、ドップラーシフト周波数から算出される。あるいは、ドップラーシフト周波数が、速度として使われる。エネルギーおよび分散もまた、算出可能である。

フローデータ（例えば、速度、エネルギーまたは分散）は、ビーム整形された走査サンプルから走査容積の空間位置のために推定される。例えば、フローデータは、容積の複数の異なる平面を空間ドップラー・データとして表す。

フロー推定器２２は、１つ以上の閾値を適用し、充分な運動情報を識別することができる。例えば、速度および／または速度を識別するためのエネルギー閾値処理が用いられる。代替実施形態では、別々のプロセッサまたはフィルタが、閾値を適用する。Ｂモード検出器およびフロー推定器２２は、容積のためのＢモードおよびフローデータを出力する。

フロー推定器２２は、代替的にまたは追加的にスペクトル・ドップラー・プロセッサである。各位置のための複数のサンプルは、フーリエ変換される。結果として生じるスペクトルは、各周波数でのパワーを示し、速度、エネルギーおよび分散の徴候を与える。

メモリ２８は、ビデオランダムアクセスメモリ、ランダムアクセスメモリ、取り外し可能媒体（例えばディスケットまたはコンパクトディスク）、ハードドライブ、データベース、またはＢモードおよびフローデータを格納するための他のメモリデバイスである。格納されたデータは、極座標またはデカルト座標フォーマットである。メモリ２８は、プロセッサ２４によって、さまざまなフィルタリング、レンダリング・パス、算出または図１に記載されている他の動作のために用いられる。さらに、プロセッサ２４はデータを再フォーマットすることができ、例えば、容積を表すデータを、一定間隔のデカルト座標３次元グリッドに内挿することができる。

カフまたはＥＫＧ接続または装置２５は、圧容積ループを決定するための入力を提供する。例えば、プロセッサまたは基準圧力の測定のための出力接続を有する上腕カフが提供される。装置からの測定値は、超音波システムによって受信可能である。測定値は自動化され、基準圧力が必要に応じて測定される。あるいは、ユーザは、測定をトリガすることができ、手動で測定された圧力を入力することさえできる。

代替的にまたは追加的に、カフまたはＥＫＧ接続または装置２５は、ＥＫＧシステムである。ＥＫＧ信号を用いて、取得データと関連した心臓の位相を示すことができる。ＥＫＧ信号を用いて、データおよび／または異なる心周期から得られた同一位相の量は、結合可能である。ＥＫＧ信号を用いて、実質的に同時の取得およびタイムスタンピングの代わりに圧力および容積情報を同期させることができる。

ディスプレイ２７は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、プラズマ、プロジェクタ、モニタ、プリンタ、タッチスクリーン、あるいは、現在周知または将来開発される他のディスプレイ装置である。ディスプレイ２７は、ＲＧＢまたは他の明度を受信し、画像を出力する。画像は、グレイスケールまたは色画像とすることができる。画像は、ビームフォーマおよびトランスデューサ１４によって走査された患者の領域を表し、および／または、圧容積ループまたは他の派生量を含むことができる。

プロセッサ２４は、デジタル信号プロセッサ、汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲート・アレイ、コントロールプロセッサ、デジタル回路、アナログ回路、グラフィックス処理ユニット、それらの組み合わせまたは計算、アルゴリズム、プログラミングまたは他の機能を実施する現在周知または将来開発される他の装置である。プロセッサ２４は、メモリ１８、２８または医学診断用超音波を用いた圧容積分析のための異なるメモリの命令に従って動作する。

プロセッサ２４は、Ｂモード検出器およびフロー推定器２２、メモリ２８および／または他のソースからＢモードおよびフローデータを受信する。一実施形態では、プロセッサ２４は、データを処理し、および／または、システム１０の他のコンポーネントの動作を制御することによって、本願明細書に記載のアルゴリズム、動作、ステップ、機能、方法またはプロセスの１つ以上を実施する。追加または複数のプロセッサを用いて、アルゴリズムのさまざまな態様を実施することができる。

プロセッサ２４は、ソフトウェアおよび／またはハードウェアによって構成される。プロセッサ２４によって、Ｂモードおよびフローデータが取得される。代替的または追加的に、プロセッサ２４は、データの受信を制御する。プロセッサ２４は、基準圧力および／またはＥＫＧ信号の測定または受信を制御する。プロセッサ２４は、データを処理し、弁を識別し、圧力を推定し、容積を算出し、出力（例えば、圧力容積ループ・グラフ）を生成する。

上述したプロセス、方法および／または技術を実施するための命令は、非一時的コンピュータ可読の記憶媒体またはメモリ、例えばキャッシュ、バッファ、ＲＡＭ、取り外し可能媒体、ハードドライブまたは他のコンピュータ可読の記憶媒体に格納されている。一実施形態では、命令は、医学診断用超音波の圧容積分析のためのものである。コンピュータ可読の記憶媒体は、様々な種類の揮発性および不揮発性記憶媒体を含む。図面に示されているかまたは本明細書に記載されている機能、動作またはタスクは、コンピュータ可読の記憶媒体に保存された１つ以上の命令セットに応答して実行される。機能、動作またはタスクは、命令セット、記憶媒体、プロセッサまたはプロセッシングストラテジの特定の種類とは無関係であり、ソフトウェア、ハードウェア、集積回路、ファームウェア、ミクロコードなどによって単独で、または、協同で実行可能である。同様に、プロセッシングストラテジは、マルチプロセシング、マルチタスキング、並列処理などを含むことができる。一実施形態では、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取り外し可能媒体装置に保存される。他の実施形態では、命令は、コンピュータ・ネットワークまたは電話線による転送のための遠隔位置に保存される。さらに他の実施形態では、命令は、所定のコンピュータ、ＣＰＵ、ＧＰＵまたはシステム内に保存される。

各種実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲内において、多数の変更および修正が可能であることを理解されたい。それゆえ、上述した詳細な説明が、制限するためではなく説明のためであり、本発明の趣旨および範囲を定めるのは、すべての等価物を含む以下の特許請求の範囲であることを理解されたい。

Claims (23)

1. 医学診断用超音波の圧容積分析のための方法であって、前記方法は、
   患者の３次元領域を表すＢモードデータおよびフロー超音波データを実質的に同時に取得するステップ（３０）と、
   前記取得するステップ（３０）を、１つの心周期の間複数回を繰り返すステップ（３２）と、
   プロセッサを用いて、前記フロー超音波データから、心臓の１つ以上の弁で、時間の関数として圧力を推定するステップ（４０）と、
   前記プロセッサを用いて、前記Ｂモードデータから、時間の関数として前記３次元領域の容積を算出するステップ（４２）と、
   時間の関数としての前記圧力および時間の関数としての前記容積を用いて圧容積ループを表示するステップ（４４）と、
   を含み、
   前記圧力および前記容積は、非侵襲的に得られる、
   方法。
2. 前記繰り返すステップ（３２）は、前記取得するステップ（３０）を、前記Ｂモードデータおよび前記フロー超音波データの両方に対するインターリーブ走査を含む、１秒間に少なくとも１０回の３次元領域フレームレートで繰り返すステップ（３２）を含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記取得するステップ（３０）は、前記患者の心臓を表す前記Ｂモードデータおよび前記フロー超音波データを取得するステップを含み、前記フロー超音波データは、複数のボクセルで速度データを含み、
   前記方法は、
   前記１つ以上の弁を前記速度データから識別するステップ（３６）と、
   前記１つ以上の弁に隣接したスペクトル・ドップラー・データを得るステップと、
   を含み、
   前記圧力を推定する前記ステップ（４０）は、前記スペクトル・ドップラー・データを用いて前記圧力を推定するステップ（４０）を含む、
   請求項１に記載の方法。
4. 前記圧力を推定する前記ステップ（４０）は、前記１つ以上の弁にわたる差圧を速度から算出するステップ（４２）を含む、
   請求項１に記載の方法。
5. 前記方法は、基準圧力を取得するステップ（３８）をさらに含み、
   時間の関数として前記圧力を推定する前記ステップ（４０）は、
   第１の時間に前記基準圧力に対して前記差圧を調整するステップと、
   前記調整するステップを用いて、他の時間に前記基準圧力を拡大縮小するステップと、
   を含む、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記容積を算出する前記ステップ（４２）は、
   心臓腔の前記容積を自動的に分割するステップと、
   前記分割するステップに基づいて、前記心臓腔の前記容積を算出するステップと、
   を含む、
   請求項１に記載の方法。
7. 前記表示するステップ（４４）は、前記時間に同期した容積の関数として前記圧力のグラフを生成するステップを含む、
   請求項１に記載の方法。
8. 一回仕事量、後負荷、心臓予備力、収縮性、ピークパワー、コンプライアンス、エラスタンス、心室硬度、圧容積面積、拡張終期および収縮終期の圧容積関係、ｄＰ／ｄｔまたはそれらの組み合わせを算出するステップ（４８）をさらに含む、
   請求項１に記載の方法。
9. 前記取得するステップ（３０）と、前記繰り返すステップ（３２）と、前記推定するステップ（４０）と、前記算出するステップ（４２）と、前記表示するステップ（４４）と、は、左心室、右心室または左心室および右心室の両心室に対して自動的に実行され、位置表示のためのユーザ入力を用いない、
   請求項１に記載の方法。
10. 前記圧容積ループとともに歪情報を表示するステップ（５０）をさらに含む、
    請求項１に記載の方法。
11. 医学診断用超音波の圧容積分析のための、プログラムプロセッサによって実行可能な命令を表すデータを格納した非一時的コンピュータ可読の記憶媒体であって、前記記憶媒体は、
    第１の心周期の複数の時間に、患者容積を表す超音波データを受信する（３４）ための命令と、
    前記超音波データから、時間の関数として圧力を決定する（４０）ための命令と、
    前記超音波データから、時間の関数として、心臓容積用の値を識別する（４２）ための命令と、
    時間の関数としての前記圧力および時間の関数としての前記心臓容積の関数として情報を出力する（４４）ための命令と、
    を含む、記憶媒体。
12. 前記受信する（３４）ことは、左心室を表すＢモードデータと、前記左心室の弁を表すフローデータと、を受信することを含み、
    前記圧力を決定する（４０）ことは、前記フローデータから前記圧力を決定することを含み、
    前記心臓容積用の前記値を識別する（４２）ことは、前記Ｂモードデータから前記左心室の前記値を識別する（４２）ことを含む、
    請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。
13. 前記圧力を決定する（４０）ことは、前記圧力を速度から決定することを含む、
    請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。
14. 前記圧力を決定する（４０）ことは、基準圧力に基づいて前記速度から前記圧力を拡大縮小することを含む、
    請求項１３に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。
15. 前記値を識別する（４２）ことは、ユーザ入力なしで、前記プログラムプロセッサが、前記超音波データから前記値を算出することを含む、
    請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。
16. 前記情報を出力する（４４）ことは、侵襲性手順での測定なしで、圧容積ループを出力する（４６）ことを含む、
    請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。
17. 前記情報を出力する（４４）ことは、一回仕事量、後負荷、心臓予備力、収縮性、ピークパワー、コンプライアンス、エラスタンス、心室硬度、圧容積面積、拡張終期および収縮終期の圧容積関係、ｄＰ／ｄｔまたはそれらの組み合わせを出力する（４８）ことを含む、
    請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。
18. 医学診断用超音波の圧容積分析のための、プログラムプロセッサによって実行可能な命令を表すデータを格納した非一時的コンピュータ可読の記憶媒体であって、前記記憶媒体は、
    第１の超音波データから空腔容積を計算する（４２）ための命令と、
    第２の超音波データから差動フローを計算するための命令と、
    前記差動フローおよび基準圧力から圧力を計算する（４０）ための命令と、
    前記圧力および前記空腔容積から圧力対容積の関係を生成する（４４）ための命令と、
    を含む、記憶媒体。
19. 患者の心臓容積を表す前記第１および第２の超音波データを、１つの心周期の間複数回取得する（３０）ための命令をさらに含み、
    前記空腔容積を計算する（４２）ことは、Ｂモードデータから左心室容積を計算することを含み、
    差動フローを計算することは、スペクトル・ドップラー・データから、前記左心室の弁での速度を計算することを含む、
    請求項１８に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。
20. 前記圧力を計算する（４０）ことは、前記差動フローから差圧を算出することと、前記基準圧力を用いて前記差圧を調整すること、を含み、
    前記圧力は、前記調整された差圧を含む、
    請求項１８に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。
21. 前記生成する（４４）ことは、圧容積ループのグラフを生成する（４６）ことを含む、
    請求項１８に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。
22. 医学診断用超音波の圧容積分析のための、プログラムプロセッサによって実行可能な命令を表すデータを格納した非一時的コンピュータ可読の記憶媒体であって、前記記憶媒体は、
    空腔圧力を表す圧力波形を測定する（４０）ための命令と、
    超音波データから時間の関数として空腔容積を計算する（４２）ための命令と、
    前記空腔圧力および前記空腔容積の情報を結合して、圧力容積ループを生成する（４４）ための命令と、
    を含む、記憶媒体。
23. 前記測定する（４０）ことは、前記空腔容積を計算するのに使用される超音波データの取得と同期して、侵襲的に測定することを含む、
    請求項２２に記載の非一時的コンピュータ可読の記憶媒体。