DE10054105A1

DE10054105A1 - Echtzeitanzeige von Ultraschall in Zeitlupe

Info

Publication number: DE10054105A1
Application number: DE10054105A
Authority: DE
Inventors: Bjorn Olstad; Hans Garmann Torp
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2001-05-17
Also published as: KR20010060238A; JP2001178723A; US6350238B1; KR100742474B1

Abstract

Es wird ein System (10) und Verfahren (100) zur Erfassung von Ultraschallinformationen mit einer Erfassungsfrequenz (12, 18, 19) und zur Anzeige (26) zumindest eines Teils der erfaßten Ultraschallinformationen mit einer Anzeigefrequenz, die geringer als die Erfassungsfrequenz ist, offenbart. Die Ultraschallinformationen können mit einer Bildfrequenz, die größer als die Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges ist, kontinuierlich erfaßt und gespeichert (28) werden. Zumindest ein Teil der erfaßten Ultraschallinformationen wird mit einer Bildfrequenz angezeigt (26), die eine menschliche Wahrnehmung ermöglicht. Die Erfassung und die Anzeige werden von Zeit zu Zeit bei Erfüllung einer Synchronisationsbedingung synchronisiert. Die Synchronisationsbedingung kann auf ein vorbestimmtes Zeitintervall (30) oder auf ein Triggerereignis (29) bezogen sein, das durch z. B. ein physiologisches Ereignis, das beispielsweise in einer EKG-Aufzeichnung erfaßt wird, erzeugt wird oder durch eine durch z. B. ein physiologisches Ereignis, das beispielsweise in einer EKG-Aufzeichnung erfaßt wird, erzeugte Triggerung erzeugt wird. Die erfaßten Ultraschallinformationen werden somit in einer Art von Echtzeitzeitlupe angezeigt (26), die die Echtzeitsynchronität erhählt und dennoch eine Anzeigefrequenz bereitstellt, die geringer als die Erfassungsfrequenz und vorzugsweise geringer als die maximale Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Ultraschallsysteme, die anatomische Strukturen und deren Bewegung abbilden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anzeige eines Zeitlupenultraschallbilds in Echtzeit.

Jüngste Fortschritte bei der Ultraschalltechnologie haben es ermöglicht, Ultraschallbilder mit Bildfrequenzen zu erfassen, die über die durch das menschliche Auge und derzeitige Videostandards wie beispielsweise PAL und NTSC bestimmten Beschränkungen hinausgehen. Das menschliche Auge erkennt etwa 30-50 Bilder pro Sekunde, aber mit derzeitigen Hochleistungsultraschallsystemen können jede Sekunde 100- 300 Bilder erfaßt werden.

Die Steigerung der Bildfrequenz bietet wichtige neue klinische Informationen, da physiologische Ereignisse z. B. bei der Herzkunde extrem schnell sein können und mit geringeren Bildfrequenzen als 30 Bildern pro Sekunde nicht aufgelöst werden können. Eine Herzklappenbewegung stellt ein Beispiel für ein physiologisches Ereignis dar, das zur Auflösung eine hohe Bildfrequenz erfordert. Bei 30 Bildern pro Sekunde sind nur wenige Bilder bzw. Bildeinstellungen für ein Studium des Öffnens einer Klappe verfügbar. Bei 300 Bildern pro Sekunde können Einzelheiten bei dem Bewegungsmuster der Klappe während des Öffnens studiert werden. Entsprechend können mit 30 Bildern pro Sekunde eine Herzmuskelbewegung und eine Herzmuskelkontraktion nicht zufriedenstellend aufgelöst werden. Eine Gewebegeschwindigkeitsabbildung und eine Dehnungsratenabbildung sind durch die schnellen Änderungen bei der Farbanzeige schwer in Echtzeit zu erfassen. In jüngster Zeit zur Blutbewegungsabbildung entwickelte Techniken sind zur Erzeugung eines 2D-Bewegungsmusters des Blutflusses mit z. B. 200 Bildern pro Sekunde, weit oberhalb der maximalen Wahrnehmungsrate bzw. Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges in der Lage. Diese neuen Techniken ziehen daher Nutzen aus einer Zeitlupe.

Es stellt eine Einschränkung derzeitiger Ultraschallsysteme dar, daß die durch hohe Bildfrequenzen bereitgestellten zusätzlichen Informationen während einer Liveabtastung nicht zufriedenstellend durch das menschliche Auge wahrgenommen oder auf Video aufgezeichnet werden können. Eine derzeitige Prozedur zur bildlichen Darstellung von Ultraschall mit einer hohen Bildfrequenz umfaßt die Schritte: Ultraschallinformationen erfassen und digital speichern, die Erfassung stoppen und eine gespeicherte Periode von Ultraschallinformationen in Zeitlupe wiederholen. Die Länge der gespeicherten Periode kann mit einem physischen Ereignis wie beispielsweise einem Herzschlag zusammenfallen. Ein Videorecorder kann zur Aufzeichnung der Zeitlupenwiedergabe verwendet werden.

Ein weiteres Problem, dem sich das Gebiet gegenübersieht, ist die Liveanzeige von Ultraschalldiagnosemodalitäten, die zu rechenaufwendig sind, als daß es der Anzeige möglich wäre, mit der Erfassungsrate bzw. Erfassungsfrequenz Schritt zu halten. Mit derzeitigen Technologien muß eine derartige Situation gehandhabt werden, indem entweder die Erfassungsbildfrequenz gesenkt wird, wobei bei der Anzeige Bilder ausgelassen werden, oder die Betrachtung auf eine Wiedergabe von Daten beschränkt wird, die langsamer als in Echtzeit offline verarbeitet werden.

Noch ein weiteres Problem, dem sich das Gebiet gegenübersieht, ist das Erfordernis, zusätzliche Ultraschallinformationen zu erfassen, ohne während der Liveabtastung die Anzeige zu ändern. Beispielsweise ist es während einer Belastungsechoanalyse wünschenswert, während der Liveabtastung eine kontinuierliche Liveanzeige hochwertiger 2D-Bilder zu haben, aber gleichzeitig zusätzliche Informationen wie eine Gewebegeschwindigkeitsabbildung und eine Dehnungsratenabbildung zu erfassen. Es ist ferner wünschenswert, eine kontinuierliche Liveanzeige zu bieten, während zur quantitativen Bestimmung einer Wandbewegung und einer Wandverdickung Gewebegeschwindigkeits- und Dehnungsratenabbildungen wiedergewonnen werden und auf diese zugegriffen wird.

Das Thomenious und anderen erteilte US-Patent Nr. 4,572,202 beschreibt einen Weg, zwischen einer periodischen Erfassung von Ultraschallinformationen mit einer Frequenz, die größer als die Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges ist, einer Aufzeichnung der erfaßten Informationen über eine kurze Zeitspanne und einer Anzeige der aufgezeichneten Informationen mit einer geringeren Frequenz als der Erfassungsfrequenz in einer Offlinebetriebsart (im Gegensatz zu einer Liveanzeige) zu wechseln. Die Periode, über die Ultraschallinformationen erfaßt und aufgezeichnet werden, wird beispielsweise basierend auf der auf einem nachstehend als EKG bezeichneten Elektrokardiogramm erzeugten Aufzeichnung getriggert bzw. ausgelöst, so daß ein Teil des Herzzyklus studiert werden kann. Die Abspielrate bzw. Abspielfrequenz während der Anzeige kann manuell oder automatisch eingestellt werden. Obwohl das in dem Patent von Thomenious beschriebene System klinisch verwendbare Informationen bereitstellt, weist es eine Anzahl von Beschränkungen auf wie beispielsweise Schwierigkeiten bei der Anzeige vollständiger Herzzyklen. Ferner werden bei dem System gemäß dem Patent von Thomenious die Ultraschallinformationen lediglich während kurzer Zeitintervalle periodisch aufgezeichnet, es sind relativ große Verzögerungen zwischen der Erfassung und der Anzeige vorhanden, Schwankungen bei der Herzfrequenz von Schlag zu Schlag können ein "Flimmern" bei der Anzeige verursachen, und während der Zeit zwischen den Aufzeichnungsinformationen werden keine Ultraschallinformationen erfaßt, aufgezeichnet oder angezeigt.

Es verbleibt ein Bedarf an einem verbesserten Ultraschallsystem zur Bewältigung der vorstehend identifizierten Schwierigkeiten und Beschränkungen.

Daher wird erfindungsgemäß ein System und Verfahren zur Erfassung von Ultraschallinformationen mit einer Erfassungsfrequenz und zur Anzeige zumindest eines Teils der erfaßten Ultraschallinformationen mit einer Anzeigefrequenz, die geringer als die Erfassungsfrequenz ist, bereitgestellt. Die Ultraschallinformationen können mit einer Bildfrequenz, die größer als die Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges ist, kontinuierlich erfaßt und gespeichert werden. Zumindest ein Teil der erfaßten Ultraschallinformationen wird mit einer Bildfrequenz angezeigt, die eine menschliche Wahrnehmung ermöglicht. Die Erfassung und die Anzeige werden von Zeit zu Zeit bei Erfüllung einer Synchronisationsbedingung synchronisiert. Die Synchronisationsbedingung kann auf ein vorbestimmtes Zeitintervall oder auf ein Triggerereignis bezogen sein, das durch z. B. ein physiologisches Ereignis, das beispielsweise in einer EKG-Aufzeichnung erfaßt wird, erzeugt wird oder durch eine durch z. B. ein physiologisches Ereignis, das beispielsweise in einer EKG-Aufzeichnung erfaßt wird, erzeugte Triggerung erzeugt wird. Die erfaßten Ultraschallinformationen werden somit in einer Art von Echtzeitzeitlupe angezeigt, die die Echtzeitsynchronität erhält und dennoch eine Anzeigefrequenz bereitstellt, die geringer als die Erfassungsfrequenz und vorzugsweise geringer als die maximale Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges ist.

Die Echtzeitzeitlupenanzeige der Ultraschallinformationen kann alleine oder gleichzeitig mit einer Anzeige der Ultraschallinformationen, die eine der Erfassungsfrequenz gleiche Anzeigefrequenz aufweist, angezeigt werden. Die Echtzeitzeitlupenanzeige kann auch mit einer getriggerten M-Modus-Anzeige kombiniert werden, die es einem Benutzer ermöglicht, Triggerereignisse oder Zeitintervalle manuell auszuwählen.

Gemäß einer Ausgestaltung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung kann die Erfassung von Ultraschallinformationen während einer ersten Erfassungsperiode gemäß einem ersten Erfassungsmodus und während einer zweiten Erfassungsperiode gemäß einem zweiten unterschiedlichen Modus ausgeführt werden. Die während der ersten Erfassungsperiode erfaßten Ultraschallinformationen können mit einer Bildfrequenz angezeigt werden, die geringer als die Erfassungsfrequenz ist, derart daß ein Teil der während der ersten Erfassungsperiode erfaßten Ultraschallinformationen während der ersten Erfassungsperiode angezeigt wird und ein Teil der während der ersten Erfassungsperiode erfaßten Ultraschallinformationen während der zweiten Erfassungsperiode angezeigt wird. Die während der ersten Erfassungsperiode erfaßten Ultraschallinformationen können getrennt angezeigt oder zur Offlineanzeige gespeichert werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung werden Ultraschallinformationen mit einer Erfassungsfrequenz erfaßt und mit einer Verarbeitungsrate bzw. Verarbeitungsfrequenz verarbeitet, die geringer als die Erfassungsfrequenz ist, und mit einer Anzeigefrequenz angezeigt, die gleich der Verarbeitungsfrequenz oder geringer als die Verarbeitungsfrequenz ist, während die Erfassung von Ultraschallinformationen fortschreitet. Die Erfassung und die Verarbeitung werden von Zeit zu Zeit in der vorstehend beschriebenen Art und Weise synchronisiert.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der beiliegenden Zeichnung und aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Es veranschaulichen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ultraschallabbildungssystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm einer Prozedur zur Synchronisation einer Echtzeitzeitlupenanzeige von Ultraschalldaten mit einer fortschreitenden Erfassung von Ultraschallinformationen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Prozedur zur getriggerten Synchronisation einer Echtzeitzeitlupenanzeige von Ultraschalldaten mit einer fortschreitenden Erfassung von Ultraschallinformationen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm einer Prozedur zur nicht getriggerten Synchronisation einer Echtzeitzeitlupenanzeige von Ultraschalldaten mit einer fortschreitenden Erfassung von Ultraschallinformationen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm einer Prozedur zur Synchronisation einer Echtzeitzeitlupenanzeige von Ultraschalldaten mit einer fortschreitenden Erfassung von Ultraschallinformationen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 ein Flußdiagramm einer Prozedur zur getriggerten Synchronisation einer Echtzeitzeitlupenanzeige von Ultraschalldaten mit einer fortschreitenden Erfassung von Ultraschallinformationen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 ein Flußdiagramm einer Prozedur zur getriggerten Synchronisation einer Echtzeitzeitlupenanzeige von Ultraschalldaten mit einer fortschreitenden Erfassung von Ultraschallinformationen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8 ein Flußdiagramm einer Prozedur zur getriggerten Synchronisation einer Echtzeitzeitlupenanzeige von Ultraschalldaten mit einer fortschreitenden Erfassung von Ultraschallinformationen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 9 eine Anzeige mit einem Bereich der Echtzeitzeitlupenanzeige und einem Bereich des getriggerten M-Modus gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 eine Anzeige mit einem Bereich der Echtzeitzeitlupenanzeige und einem Bereich der Liveanzeige gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 11 ein Zeitablaufdiagramm einer Prozedur zur Synchronisation einer Echtzeitzeitlupenanzeige von Ultraschalldaten mit einer fortschreitenden Erfassung von Ultraschallinformationen in einem unterschiedlichen Erfassungsmodus oder mehreren unterschiedlichen Erfassungsmodi gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Nachstehend sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Erfassung von Ultraschallinformationen mit einer hohen Bildfrequenz und zur Anzeige aller erfaßten Ultraschallinformationen oder eines Teils der erfaßten Ultraschallinformationen mit einer Anzeigefrequenz, die geringer als die Erfassungsfrequenz ist, während die Echtzeitsynchronität erhalten wird, beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung sind zur Sicherstellung eines gründlichen Verständnisses der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung zahlreiche spezifische Einzelheiten dargestellt. Für Fachleute ist jedoch offensichtlich, daß die Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten realisiert werden kann.

Die Erfindung kann auf jede 2D- Ultraschalldiagnoseabbildungsmodalität angewendet werden. Die Ausdrücke Einstellung/Bild werden zur Bezeichnung jedes zeitlichen Moments der Ultraschallinformationen wie beispielsweise eines Gewebebilds, eines Farbflußbilds, eines Gewebegeschwindigkeitsbilds usw. verwendet. Die Einstellung/das Bild kann auch eine Anzeige von in Echtzeit aus den Ultraschalldaten berechneten Informationen wie beispielsweise eine Bildsegmentierung oder eine aus dem Dopplereffekt abgeleitete Größe umfassen.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild für ein Ultraschallsystem (allgemein mit 10 bezeichnet) gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Ultraschallsystem 10 kann Ultraschallinformationen gemäß jedem bekannten Schema erfassen. Das Ultraschallsystem 10 umfaßt eine Sendeeinrichtung 12, die zur Abstrahlung gepulster Ultraschallsignale in einen Körper Wandler 14 in einem Schallkopf 16 ansteuert. Die Ultraschallsignale werden zur Erzeugung von Echos, die zu den Wandlern 14 zurückkehren, von Strukturen in dem Körper wie Blutzellen oder Muskelgewebe rückgestreut. Die Echos werden von einer Empfangseinrichtung 18 erfaßt. Die empfangenen Echos werden durch einen Strahlformer 19 geleitet, der eine Strahlformung ausführt und ein HF-Signal ausgibt. Das HF- Signal geht daraufhin durch eine HF- Verarbeitungseinrichtung 20. Die HF-Signaldaten können daraufhin direkt zu einem Zwischenspeicher 22 zur vorübergehenden Speicherung geleitet werden. Alternativ kann die HF-Verarbeitungseinrichtung 20 eine (nicht gezeigte) komplizierte Demodulationseinrichtung umfassen, die das HF-Signal vor der vorübergehenden Speicherung in dem Zwischenspeicher 22 zur Erzeugung von die Echosignale darstellenden I, Q-Datenpaaren demoduliert.

Das Ultraschallsystem 10 umfaßt auch eine Signalverarbeitungseinrichtung 24 zur Verarbeitung der erfaßten Ultraschallinformationen (d. h. HF-Signaldaten oder I, Q-Datenpaare) und Vorbereitung von Bildern von Ultraschallinformationen zur Anzeige auf einer Anzeige 26. Die Signalverarbeitungseinrichtung 24 ist zur Ausführung einer Verarbeitungsoperation oder mehrerer Verarbeitungsoperationen bei den erfaßten Ultraschallinformationen gemäß einer Vielzahl von wählbaren Ultraschallmodalitäten eingerichtet. Erfaßte Ultraschallinformationen können während einer Abtastsitzung in Echtzeit verarbeitet werden, während die Echosignale empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ können die Ultraschallinformationen während einer Abtastsitzung vorübergehend in dem Zwischenspeicher 22 gespeichert werden und in kürzerer Zeit als Echtzeit in einem Live- oder Offlinebetrieb verarbeitet werden, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben ist.

Das Ultraschallsystem 10 erfaßt mit einer Bildfrequenz, die 30-50 Bilder pro Sekunde - die maximale Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges - übersteigt, kontinuierlich Ultraschallinformationen. Die erfaßten Ultraschallinformationen werden mit einer geringeren Bildfrequenz auf der Anzeige 26 angezeigt. Die Signalverarbeitungseinrichtung 24 umfaßt eine Echtzeitzeitlupensteuerungseinrichtung (RTSM- Steuerungseinrichtung) 27, die steuert, welche Bilder von erfaßten Ultraschallinformationen anzuzeigen sind, und die Bildfrequenz der Anzeige oder Anzeigefrequenz steuert. Ein Speicher 28 ist zur Speicherung verarbeiteter Bilder von erfaßten Ultraschallinformationen enthalten, die nicht zur unmittelbaren Anzeige vorgesehen sind. Die RTSM- Steuerungseinrichtung 27 steuert, welche Bilder zur Anzeige wiedergewonnen werden. Der Speicher 28 weist vorzugsweise eine ausreichende Kapazität zur Speicherung mehrerer Sekunden von Bildern von Ultraschallinformationen auf. Die Bilder von Ultraschallinformationen werden in einer Art und Weise zur Erleichterung ihrer Wiedergewinnung gemäß ihrer Ordnung oder Zeit der Erfassung gespeichert. Der Speicher 28 kann jeden bekannten Datenspeicherträger umfassen. Wenn die erfaßten Ultraschallinformationen in kürzerer Zeit als Echtzeit zu verarbeiten sind, kann die RTSM- Steuerungseinrichtung 27 auch steuern, welche Ultraschallinformationen zur Verarbeitung aus dem Zwischenspeicher 22 wiedergewonnen werden.

Damit es der Echtzeitzeitlupenanzeige ermöglicht wird, die Liveerfassung einzuholen, die fortschreitet und mit einer höheren Bildfrequenz als die Anzeige läuft, synchronisiert die RTSM-Verarbeitungseinrichtung 27 die Anzeige periodisch mit der fortschreitenden Erfassung. Ohne Synchronisation würde die Anzeige 26, die Ultraschallinformationen mit einer Anzeigefrequenz mit einer geringeren Bildfrequenz als der Erfassungsfrequenz darstellt, länger und länger hinter der Erfassung nacheilen und die Möglichkeit einer Liverückmeldung während der Zeitlupenanzeige ginge verloren. Die Synchronisation zwischen der Erfassung und der Anzeige kann in einer getriggerten oder nicht getriggerten Art und Weise ausgeführt werden. Entsprechend kann das Ultraschallsystem 10 eine Triggererzeugungseinrichtung 29 und/oder einen Zeitgeber 30 umfassen, die ein Synchronisationssignal zu der RTSM- Steuerungseinrichtung 27 senden. Die Arbeitsweisen der Triggererzeugungseinrichtung 29 und des Zeitgebers 30 sind nachstehend beschrieben.

Fig. 2 veranschaulicht eine getriggerte Realisierung der Echtzeitzeitlupe. Triggerereignisse werden von der (in Fig. 1 gezeigten) Triggererzeugungseinrichtung 29 bei den zeitlichen Momenten t1, t2, t3, t4 und so weiter erzeugt. Lediglich beispielhaft kann ein Triggerereignis durch eine QRS-Erfassung in einer EKG-Aufzeichnung erzeugt werden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Es können auch andere Triggerungsquellen wie beispielsweise Schallaufzeichnungen, physiologische Parameter wie beispielsweise den Druck messende externe Aufzeichnungen oder aus den Ultraschallinformationen abgeleitete Parameter verwendet werden. Ein Benutzer kann einen Zeitlupenfaktor bestimmen, der als ein Verhältnis zwischen der Erfassungsbildfrequenz und der Anzeigebildfrequenz definiert werden kann. Der Zeitlupenfaktor kann jeden Wert größer Eins aufweisen. Alternativ kann der Zeitlupenfaktor zum Erhalten einer gewünschten Anzeigebildfrequenz wie beispielsweise der Bildfrequenz eines speziellen Videostandards automatisch berechnet werden. Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem der Zeitlupenfaktor gleich 3 ist.

Wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, werden die Erfassung und die Anzeige bei dem ersten Triggerereignis t1 synchronisiert. Die bei t1 erfaßte Bildeinstellung (Bildeinstellung 31) wird unmittelbar angezeigt. Nachfolgende Bilder 32, 33, 34, 35, 36, 37 und 38 usw. werden bei ihrer Erfassung nicht unmittelbar angezeigt, sondern statt dessen mit einem Zeitlupenfaktor von 3 angezeigt. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird somit bei der Erfassungszeit t_Erfassung das entsprechende erfaßte Bild 53 in dem Speicher 28 gespeichert, aber nicht unmittelbar angezeigt. Statt dessen wird eine entsprechende Zeit t_Zeitlupe wie folgt berechnet:

t_Zeitlupe = t1 + ((t_Erfassung - t_Erfassungsstart)/Zeitlupenfaktor),

wobei t_Erfassungsstart die Erfassungszeit (t_Erfassung) bezeichnet, zu der das derzeitige Zeitlupensegment gestartet wurde. Die t_Zeitlupe entsprechende Bildeinstellung 38 wird somit zu der Zeit t_Erfassung angezeigt. Dies wird so lange wiederholt, wie t_Zeitlupe kleiner als t2 ist. Mit einem Zeitlupenfaktor von 3 bewirkt dies, daß der Herzschlag zwischen t1 und t2 in einer dreimal längeren Zeitspanne angezeigt wird, was eine bessere visuelle Einschätzung von z. B. schnellen Bewegungen oder Gewebegeschwindigkeiten bei der Bildsequenz ermöglicht.

Die Synchronisation, die es der Anzeige ermöglicht, die Erfassung einzuholen, kann auf eine Anzahl von unterschiedlichen Weisen realisiert werden. Eine Technik besteht darin, zu erfassen, wenn t_Zeitlupe größer oder gleich t2 ist (t_Zeitlupe ≧ t2) und daraufhin an diesem Punkt t1 auf das letzte erfaßte Triggerereignis rückzusetzen, t_Erfassungsstart auf die derzeitige Erfassungszeit (t_Erfassung) rückzusetzen und t_Zeitlupe unter Verwendung der aktualisierten Werte neu zu berechnen. Diese Schritte werden daraufhin jedesmal wiederholt, wenn t_Zeitlupe zwischen t2 und t3 (oder größer oder gleich t2) ist. Diese Synchronisationstechnik stellt sicher, daß die Zeitlupenanzeige in einer glatten zyklischen Weise läuft und daß die Anzeige der Erfassung nie mehr als etwa die mit dem Zeitlupenfaktor multiplizierte Dauer eines Herzzyklus nacheilt.

Fig. 3 veranschaulicht ein Flußdiagramm einer möglichen Realisierung eines getriggerten Synchronisationsschemas. Es ist selbstverständlich, daß für jedes der beschriebenen Synchronisationsschemen die Erfassung von Ultraschallinformationen vorzugsweise fortschreitet. Bei 100 aktiviert der Systembenutzer den Echtzeitzeitlupenanzeigemodus. Bei 102 wartet die RTSM- Steuerungseinrichtung 27 auf ein von der Triggererzeugungseinrichtung 29 erzeugtes Triggerereignis. Bei 104 wird das zu diesem Zeitpunkt erfaßte Bild von Ultraschallinformationen in dem Speicher 28 gespeichert und unmittelbar auf der Anzeige 26 angezeigt. Bei 106 wird t1 auf die Zeit des letzten Triggerereignisses (bei dem es sich um das bei 102 bei dem ersten Durchgang erfaßte Triggerereignis handelt) eingestellt. Bei 108 wird t_Erfassungsstart gleich der derzeitigen Erfassungszeit t_Erfassung eingestellt. Bei 110 wird das nächste Bild von Ultraschallinformationen in dem Speicher 28 gespeichert. Bei 112 bestimmt die RTSM-Steuerungseinrichtung 27, welches gespeicherte Bild von Ultraschallinformationen angezeigt werden soll, indem sie t_Zeitlupe gemäß dem programmierten Zeitlupenfaktor unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung berechnet: t_Zeitlupe = t1 + ((t_Erfassung - t_Erfassungsstart)/Zeitlupenfaktor). Bei 114 wird der Status der Triggerereignisse aktualisiert. Bei 116 bestimmt die RTSM-Steuerungseinrichtung 27, ob das Triggerereignis t2 aufgetreten ist. Wenn t2 noch nicht aufgetreten ist, dann wird bei 118 das dem berechneten t_Zeitlupe entsprechende Bild aus dem Speicher 28 wiedergewonnen und auf der Anzeige 26 angezeigt (und das Unterprogramm kehrt zur Erfassung und Speicherung des nächsten Bilds zu 110 zurück). Wenn t2 aufgetreten ist, dann bestimmt die RTSM-Steuerungseinrichtung 27 bei 120, ob das berechnete t_Zeitlupe größer oder gleich t2 ist. Wenn t_Zeitlupe kleiner als (d. h. vor) t2 ist, dann wird bei 118 das dem berechneten t_Zeitlupe entsprechende Bild aus dem Speicher 28 wiedergewonnen und auf der Anzeige 26 angezeigt (und das Unterprogramm kehrt zur Erfassung und Speicherung des nächsten Bilds zu 110 zurück). Wenn t_Zeitlupe größer oder gleich t2 ist (d. h. auf oder nach t2 fällt), dann kehrt das Unterprogramm zu 104 zurück, wo t1 auf das letzte erfaßte Triggerereignis eingestellt wird, und das Unterprogramm geht weiter.

Eine nicht getriggerte Synchronisation der Echtzeitzeitlupenanzeige kann auf ähnliche Weise realisiert werden, indem einfach die Triggerungsereignisse durch eine automatisch erzeugte Sequenz von Ereignissen t1, t2, t3, t4, . . . ersetzt werden. Bei der automatisch erzeugten Sequenz von Ereignissen kann es sich um von dem (in Fig. 1 gezeigten) Zeitgeber 30 erzeugte vorgewählte Zeitablaufsteuerungsintervalle handeln. Eine Wahl eines Intervalls zwischen t1, t2, t3, t4 usw. von z. B. 100 ms (t(i) = i . (100 ms)) und eines Zeitlupenfaktors von 10 würde eine Zeitlupenanzeige einer Periode von 100 ms für jede volle Sekunde der Erfassung bereitstellen.

Fig. 4 veranschaulicht ein Flußdiagramm einer möglichen Realisierung eines nicht getriggerten Synchronisationsschemas. Bei 122 aktiviert der Systembenutzer den Echtzeitzeitlupenanzeigemodus. Bei 124 wird eine Anzahl vorgewählter Zeitablaufsteuerungsereignisse t1, t2, t3, t4 usw. gemäß den von dem Benutzer programmierten Intervallen eingestellt. Alternativ könnte der Benutzer ein einzelnes Zeitablaufsteuerungsintervall wählen und der Zeitgeber 30 würde zur Einstellung und Aktualisierung der Zeitablaufsteuerungsereignisse verwendet werden, während das Unterprogramm weitergeht. Bei 126 wird das zu diesem Zeitpunkt erfaßte Bild von Ultraschallinformationen in dem Speicher 28 gespeichert und unmittelbar auf der Anzeige 26 angezeigt. Bei 128 wird t1 auf die Zeit des letzten Zeitablaufsteuerungsereignisses (die etwa dem Start des Unterprogramms bei dem ersten Durchgang entspricht) eingestellt. Bei 130 wird t_Erfassungsstart gleich der derzeitigen Erfassungszeit t_Erfassung eingestellt. Bei 132 wird das nächste Bild von Ultraschallinformationen in dem Speicher 28 gespeichert. Bei 134 bestimmt die RTSM- Steuerungseinrichtung 27, welches gespeicherte Bild von Ultraschallinformationen angezeigt werden soll, indem sie t_Zeitlupe gemäß dem programmierten Zeitlupenfaktor unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung berechnet: t_Zeitlupe = t1 + ((t_Erfassung - t_Erfassungsstart)/Zeitlupenfaktor). Bei 136 wird der Status der Zeitablaufsteuerungsereignisse aktualisiert. Bei 138 bestimmt die RTSM-Steuerungseinrichtung, ob das Zeitablaufsteuerungsereignis t2 aufgetreten ist. Wenn t2 noch nicht aufgetreten ist, dann wird bei 140 das dem berechneten t_Zeitlupe entsprechende Bild aus dem Speicher 28 wiedergewonnen und auf der Anzeige 26 angezeigt (und das Unterprogramm kehrt zur Erfassung und Speicherung des nächsten Bilds zu 132 zurück). Wenn t2 aufgetreten ist, dann bestimmt die RTSM-Steuerungseinrichtung 27 bei 142, ob das berechnete t_Zeitlupe größer oder gleich t2 ist. Wenn t_Zeitlupe kleiner als (d. h. vor) t2 ist, dann wird bei 140 das dem berechneten t_Zeitlupe entsprechende Bild aus dem Speicher 28 wiedergewonnen und auf der Anzeige 26 angezeigt (und das Unterprogramm kehrt zur Erfassung und Speicherung des nächsten Bilds zu 132 zurück). Wenn t_Zeitlupe größer oder gleich t2 ist (d. h. auf oder nach t2 fällt), dann kehrt das Unterprogramm zu 128 zurück, wo t1 auf das letzte Zeitablaufsteuerungsereignis eingestellt wird, und das Unterprogramm geht weiter.

Fig. 5 veranschaulicht einen unterschiedlichen Synchronisationsmechanismus für die Echtzeitzeitlupe. Allgemein können statt der durch die Intervalle zwischen den Triggerungsereignissen t1 und t2, t2 und t3 usw. definierten vollständigen Zeitintervalle ein Zeitintervall oder mehrere Zeitintervalle relativ zu den Triggerungspunkten bestimmt und zur Definition der Dauer jedes Segments der Echtzeitzeitlupenanzeige verwendet werden. Fig. 5 stellt ein Beispiel einer Intervallwahl bereit, das z. B. bei der Herzabbildung verwendbar wäre, bei der es oft wünschenswert ist, sich auf den systolischen Teil des Herzschlags zu konzentrieren. Intervalle 60, 61 und 62 gemäß Fig. 5 entsprechen dem systolischen Teil des Herzschlags. Die Dauer der Systole beträgt etwa 300 ms, und sie stellt etwa ein Drittel des gesamten Herzschlagzyklus dar. Das systolische Fragment des Herzschlags hängt von der Herzfrequenz ab, aber die Dauer ist relativ unabhängig von der Herzfrequenz. Ähnlich können Gefäßabbildungsanwendungen die Systole zur Konzentration auf den Schlagfluß und zur Auslassung der diastolischen Perioden mit verringertem Fluß verwenden. Der mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschriebene getriggerte Zeitlupenanzeigealgorithmus kann angepaßt werden, wie es in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, um die systolische Zeitlupe durch Ersetzung des Tests:

t_Zeitlupe ≧ t2

durch:

t_Zeitlupe ≧ (t1 + Systolendauer)

anzuzeigen.

Die Systolendauer ist in Fig. 5 als die Intervalle 60, 61 und 62 dargestellt. Jeder Zeitlupenfaktor kann verwendet werden, aber es kann von speziellem Interesse sein, gemäß:

Zeitlupenfaktor = (t2 - t1)/Systolendauer

zu rechnen und kontinuierlich zu aktualisieren.

Dieser spezifische Zeitlupenfaktor ermöglicht es, die Systole während des vollständigen Herzzyklus kontinuierlich anzuzeigen.

Fig. 6 veranschaulicht ein Flußdiagramm einer möglichen Realisierung eines getriggerten Synchronisationsschemas, das zur Anzeige des systolischen Teils eines Herzschlags eingerichtet ist. Es ist selbstverständlich, daß dieses Schema zur Anzeige anderen physiologischen Ereignissen entsprechender anderer Intervalle modifiziert werden kann.

Bei 144 aktiviert der Systembenutzer den Echtzeitzeitlupenanzeigemodus. Bei 146 wartet die RTSM- Steuerungseinrichtung 27 auf ein von der Triggererzeugungseinrichtung 29 erzeugtes Triggerereignis. Bei 148 wird das zu diesem Zeitpunkt erfaßte Bild von Ultraschallinformationen in dem Speicher 28 gespeichert und unmittelbar auf der Anzeige 26 angezeigt. Bei 150 wird t1 auf die Zeit des letzten Triggerereignisses (bei dem es sich um das bei 146 bei dem ersten Durchgang erfaßte Triggerereignis handelt) eingestellt. Bei 152 wird t_Erfassungsstart gleich der derzeitigen Erfassungszeit t_Erfassung eingestellt. Bei 154 wird das nächste Bild von Ultraschallinformationen in dem Speicher 28 gespeichert. Bei 156 bestimmt die RTSM-Steuerungseinrichtung 27, welches gespeicherte Bild von Ultraschallinformationen angezeigt werden soll, indem sie t_Zeitlupe unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung berechnet: t_Zeitlupe = t1 + ((t_Erfassung - t_Erfassungsstart)/Zeitlupenfaktor). Der Zeitlupenfaktor kann Voreingestellt sein, oder der Zeitlupenfaktor kann alternativ, wie es vorstehend beschrieben ist, gemäß einer dynamischen Systolendauer berechnet und kontinuierlich aktualisiert werden, wie sie z. B. von einer EKG-Aufzeichnung oder Schallaufzeichnung erfaßt wird. Bei 158 wird der Status der Triggerereignisse aktualisiert. Bei 160 wird die Systolendauer berechnet und aktualisiert oder bei Voreinstellung wiedergewonnen. Bei 162 bestimmt die RTSM-Steuerungseinrichtung 27, ob das berechnete t_Zeitlupe größer oder gleich t1 plus der bei 160 bestimmten Systolendauer ist. Wenn t_Zeitlupe kleiner als (d. h. vor) t1 plus der bei 160 bestimmten Systolendauer ist, dann wird bei 164 das dem berechneten t_Zeitlupe entsprechende Bild aus dem Speicher 28 wiedergewonnen und auf der Anzeige 26 angezeigt (und das Unterprogramm kehrt zur Erfassung und Speicherung des nächsten Bilds zu 154 zurück). Wenn t_Zeitlupe größer oder gleich t1 plus der Systolendauer ist (d. h. auf oder nach t1 plus der Systolendauer fällt), dann kehrt das Unterprogramm zu 150 zurück, wo t1 auf das letzte erfaßte Triggerereignis eingestellt wird, und das Unterprogramm geht weiter.

Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, ein Synchronisationsschema zu bestimmen, das garantiert, daß zumindest ein Teil aller Herzschläge angezeigt wird. Ein Weg, dies zu erreichen, besteht darin, t_Erfassung ≧ t2 als das Kriterium für ein neues Starten der Synchronisationsprozedur zu verwenden. Wenn t_Erfassung größer oder gleich t2 ist, wird t1 auf das letzte erfaßte Triggerereignis rückgesetzt, t_Erfassungsstart wird auf die derzeitige Erfassungszeit (t_Erfassung) eingestellt, und t_Zeitlupe wird unter Verwendung der aktualisierten Werte neu berechnet. Diese Schritte werden daraufhin jedesmal wiederholt, wenn t_Erfassung größer oder gleich t2 ist.

Fig. 7 veranschaulicht ein Flußdiagramm einer möglichen Realisierung eines getriggerten Synchronisationsschemas, das garantiert, daß zumindest ein Teil aller Herzschläge angezeigt wird. Bei 166 aktiviert der Systembenutzer den Echtzeitzeitlupenanzeigemodus. Bei 168 wartet die RTSM- Steuerungseinrichtung 27 auf ein von der Triggererzeugungseinrichtung 29 erzeugtes Triggerereignis. Bei 170 wird das zu diesem Zeitpunkt erfaßte Bild von Ultraschallinformationen in dem Speicher 28 gespeichert und unmittelbar auf der Anzeige 26 angezeigt. Bei 172 wird t1 auf die Zeit des letzten Triggerereignisses (bei dem es sich um das bei 168 bei dem ersten Durchgang erfaßte Triggerereignis handelt) eingestellt. Bei 174 wird t_Erfassungsstart gleich der derzeitigen Erfassungszeit t_Erfassung eingestellt. Bei 176 wird das nächste Bild von Ultraschallinformationen in dem Speicher 28 gespeichert. Bei 178 bestimmt die RTSM-Steuerungseinrichtung 27, welches gespeicherte Bild von Ultraschallinformationen angezeigt werden soll, indem sie t_Zeitlupe gemäß dem programmierten Zeitlupenfaktor unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung berechnet: t_Zeitlupe = t1 + ((t_Erfassung - t_Erfassungsstart)/Zeitlupenfaktor). Der Zeitlupenfaktor kann voreingestellt sein, oder der Zeitlupenfaktor kann alternativ, wie es vorstehend beschrieben ist, gemäß einer dynamischen Systolendauer berechnet und kontinuierlich aktualisiert werden, wie sie z. B. von einer EKG-Aufzeichnung oder Schallaufzeichnung erfaßt wird. Bei 180 wird der Status der Triggerereignisse aktualisiert. Bei 182 bestimmt die RTSM- Steuerungseinrichtung 27, ob das Triggerereignis t2 aufgetreten ist. Wenn t2 noch nicht aufgetreten ist, dann wird bei 184 das dem berechneten t_Zeitlupe entsprechende Bild aus dem Speicher 28 wiedergewonnen und auf der Anzeige 26 angezeigt (und das Unterprogramm kehrt zur Erfassung und Speicherung des nächsten Bilds zu 176 zurück). Wenn t2 aufgetreten ist, dann bestimmt die RTSM- Steuerungseinrichtung 27 bei 186, ob das t_Erfassung größer oder gleich t2 ist. Wenn t_Erfassung kleiner als (d. h. vor) t2 ist, dann wird bei 184 das dem berechneten t_Zeitlupe entsprechende Bild aus dem Speicher 28 wiedergewonnen und auf der Anzeige 26 angezeigt (und das Unterprogramm kehrt zur Erfassung und Speicherung des nächsten Bilds zu 176 zurück). Wenn t_Erfassung größer oder gleich t2 ist (d. h. auf oder nach t2 fällt), dann kehrt das Unterprogramm zu 172 zurück, wo t1 auf das letzte erfaßte Triggerereignis eingestellt wird, und das Unterprogramm geht weiter.

Es kann ebenfalls zweckdienlich sein, eine Echtzeitzeitlupenanzeige von Zeitintervallen zu haben, die sich über ein Triggerereignis erstrecken. Typischerweise sind bei der EKG-Triggerung die 50-100 ms vor dem R- Ereignis zusätzlich zu einem Zeitintervall wie der Systole, die bei dem R-Ereignis startet, von Interesse. Eine Zeitlupenanzeige eines sich über ein Triggerereignis erstreckenden Intervalls kann mit der nachstehenden angepaßten Formel zur Umsetzung von der Erfassungszeit auf die entsprechende Zeitlupenzeit (t_Zeitlupe) erreicht werden:

t_Zeitlupe = t1 + t_delta + ((t_Erfassung - t_Erfassungsstart)/Zeitlupenfaktor).

Indem ein t_delta gleich -100 ms bestimmt wird, kann z. B. die Vorhofkontraktion in eine Echtzeitzeitlupenanzeige der Systole einbezogen werden. Der Parameter t_delta kann auch adaptiv berechnet werden, um "t1 + t_delta" derart auszubilden, daß es dem P-Ereignis in dem P-Q-R-S-T-EKG- Komplex entspricht. Diese Möglichkeit ist zum Erhalten einer "flimmerfreien" Echtzeitzeitlupenanzeige vollständiger Herzzyklen besonders vorteilhaft. Das P- Ereignis tritt in der ruhigsten diastolischen Periode auf, und daher vermeidet der Wechsel zu einem zukünftigen Herzzyklus während einer neuen Synchronisation voraussichtlich ein lästiges Synchronisationsflimmern.

Fig. 8 veranschaulicht ein Flußdiagramm einer möglichen Realisierung eines getriggerten Synchronisationsschemas, das eine Anzeige von Zeitintervallen ermöglicht, die sich über ein Triggerereignis erstrecken. Bei 188 aktiviert der Systembenutzer den Echtzeitzeitlupenanzeigemodus. Bei 190 wartet die RTSM-Steuerungseinrichtung 27 auf ein von der Triggererzeugungseinrichtung 29 erzeugtes Triggerereignis. Für dieses Beispiel ist es vorzuziehen, aber nicht notwendig, daß die Erfassung und Speicherung von Ultraschallinformationen unmittelbar vor der Aktivierung des Echtzeitzeitlupenmodus für eine kurze Zeitspanne (zumindest einen Herzzyklus) fortgeschritten ist, um die Anzeige von Bildern zu ermöglichen, die vor dem bei 190 erfaßten Triggerereignis aufgetreten sind. Bei 192 wird t1 auf die Zeit des letzten Triggerereignisses (bei dem es sich um das bei 190 bei dem ersten Durchgang erfaßte Triggerereignis handelt) eingestellt. Bei 194 wird t_Erfassungsstart gleich der derzeitigen Erfassungszeit t_Erfassung eingestellt. Bei 196 wird das nächste Bild von Ultraschallinformationen in dem Speicher 28 gespeichert. Bei 198 wird t_delta berechnet und aktualisiert oder bei Voreinstellung wiedergewonnen. Bei 200 bestimmt die RTSM- Steuerungseinrichtung 27, welches gespeicherte Bild von Ultraschallinformationen angezeigt werden soll, indem sie t_Zeitlupe gemäß dem programmierten Zeitlupenfaktor unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung berechnet: t_Zeitlupe = t1 + t_delta + ((t_Erfassung - t_Erfassungsstart)/Zeitlupenfaktor). Bei 202 wird der Status der Triggerereignisse aktualisiert. Bei 204 bestimmt die RTSM-Steuerungseinrichtung 27, ob das Triggerereignis t2 aufgetreten ist. Wenn t2 noch nicht aufgetreten ist, dann wird bei 206 das dem berechneten t_Zeitlupe entsprechende Bild aus dem Speicher 28 wiedergewonnen und auf der Anzeige 26 angezeigt (und das Unterprogramm kehrt zur Erfassung und Speicherung des nächsten Bilds zu 196 zurück). Wenn t2 aufgetreten ist, dann bestimmt die RTSM- Steuerungseinrichtung 27 bei 208, ob das berechnete t_Zeitlupe größer oder gleich t2 ist. Wenn t_Zeitlupe kleiner als (d. h. vor) t2 ist, dann wird bei 206 das dem berechneten t_Zeitlupe entsprechende Bild aus dem Speicher 28 wiedergewonnen und auf der Anzeige 26 angezeigt (und das Unterprogramm kehrt zur Erfassung und Speicherung des nächsten Bilds zu 196 zurück). Wenn t_Zeitlupe größer oder gleich t2 ist (d. h. auf oder nach t2 fällt), dann kehrt das Unterprogramm zu 192 zurück, wo t1 auf das letzte erfaßte Triggerereignis eingestellt wird, und das Unterprogramm geht weiter. Alternativ kann für eine Anwendung, bei der es wünschenswert ist, lediglich den P-Q-R-S-T-Komplex zu betrachten, der Schritt 204 durch einen Schritt ersetzt werden, der das Intervall zwischen R und T in dem EKG- Komplex berechnet und aktualisiert oder ein voreingestelltes R-T-Intervall wiedergewinnt, und die Synchronisationsbedingung t_Zeitlupe ≧ t2 bei dem Schritt 208 kann zu t_Zeitlupe ≧ t1 + R-T-Intervall modifiziert werden. Weitere ähnliche Modifikationen bei den mit Bezug auf Fig. 2-8 beschriebenen Realisierungen sollten für den Fachmann offensichtlich sein.

Zusätzlich zu der Anzeige der Echtzeitzeitlupenbilder kann ein getriggertes M-Modus-Bild verwendet werden, um eine visuelle Rückmeldung der gewählten Zeitintervalle und Triggerereignisse bereitzustellen und als Benutzerschnittstelle zur Bestimmung des Zeitintervalls zu dienen. Fig. 9 veranschaulicht eine mögliche grafische Realisierung einer getriggerten M-Modus-Anzeige. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, umfaßt eine Ultraschallanzeige 209 einen Echtzeitzeitlupenanzeigebereich 210 und einen Bereich der getriggerten M-Modus-Anzeige 220. Vertikale Linien 222 und 223 in dem Bereich der getriggerten M-Modus-Anzeige 220 geben eine visuelle Rückmeldung der gewählten Zeitintervalle an und stellen eine Möglichkeit für manuelle Benutzereinstellungen bereit. Der gewählte Zeitlupenfaktor ist in der oberen linken Ecke bei 224 angezeigt.

Eine Echtzeitanzeige von Ultraschall in Zeitlupe kann auch in Kombination mit einer rechenaufwendigen Bildverarbeitung verwendet werden. Die den erfaßten Ultraschallinformationen zugeordnete Verarbeitung (Dopplerverarbeitung, Hüllkurvenerfassung, räumliche Filterung, zeitliche Filterung, Abtastwandlung, Berechnung abgeleiteter Informationen wie eines Bilds mit einer Blut- /Gewebesegmentierung usw.) kann abhängig von der Modalität und Hardware verglichen mit der Bildfrequenz, die von der Erfassungseinheit erreicht werden kann, zu anspruchsvoll sein. Die Erfindung kann in diesen rechenaufwendigen Situationen eine volle Echtzeitbetrachtung bereitstellen. Zur Realisierung einer vollen Echtzeitbetrachtung von in einer rechenaufwendigen Weise verarbeiteten Ultraschallinformationen können die vorstehend beschriebenen Synchronisationsprozeduren verwendet werden, mit Ausnahme davon, daß die Gleichung für t_Zeitlupe derart modifiziert werden muß, daß es der der letzten Bildeinstellung, die die Verarbeitungspipeline beendet hat und zur Anzeige bereit ist, zugeordneten Zeit gleich ist.

Die Echtzeitzeitlupenanzeige macht es üblicherweise erforderlich, einige Herzzyklen auszulassen, die während der Zeitlupenanzeige eines vorherigen Zyklus erfaßt werden. Fig. 10 veranschaulicht es, wie ein Echtzeitzeitlupenbild 241 und ein echtes Livebild 242 auf einer einzelnen Anzeige 240 kombiniert werden können. Das Zeitlupenbild 241 kann von dem Benutzer als ein vergrößerter Bereich in dem Livebild gewählt werden. Eine vergrößerte Zeitlupenanzeige kann z. B. zur Erzeugung einer optimalen Anzeige von Herzklappen in dem Bild zweckdienlich sein.

Fig. 11 veranschaulicht es, wie die Echtzeitzeitlupenanzeigetechniken zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer Modalitäten verwendet werden können. Fig. 11 stellt ein Beispiel der Echtzeitzeitlupenanzeige vollständiger Herzzyklen bereit. Ein Zeitlupenfaktor von 3 ist gewählt. Dies bedeutet, daß jeder dritte Herzschlag in Zeitlupe angezeigt wird. Wie es in Fig. 11 gezeigt ist, werden somit die Bilder eines ersten Herzschlags, die während einer Periode Erfassung A (300) zwischen Triggerereignissen t1 und t2 erfaßt werden, über eine Periode 301 zwischen Triggerereignissen t1 und t4 in Zeitlupe angezeigt. Die während Perioden Erfassung B (310) und Erfassung C (320) erfaßten Bildeinstellungen werden nicht in Zeitlupe angezeigt (obwohl sie in einer getrennten Liveanzeige wie in Fig. 10 angezeigt werden können). Die Erfassung geht jedoch während den zwei den Perioden Erfassung B (310) und Erfassung C (320) entsprechenden nicht angezeigten Herzschläge weiter. Die erfaßten nicht angezeigten Bilder können in einem Speicher gespeichert werden und zur nachfolgenden Wiederholungsbetrachtung bereitgestellt werden.

Der Erfassungsmodus und der Typ der erfaßten Informationen während den Perioden Erfassung B (310) und Erfassung C (320) können die gleichen wie für die Periode Erfassung A (300) sein. Alternativ können der Erfassungsmodus und der Typ der erfaßten Informationen während den Perioden Erfassung B (310) und Erfassung C (320) geändert werden. Da zu der Zeit, zu der t_Erfassung ein Triggerereignis passiert, bestimmt werden kann, ob der nächste Herzzyklus in der Zeitlupenanzeige enthalten sein wird, ist es daher der Abtasteinrichtung möglich, den Erfassungsmodus für von der Zeitlupenanzeige ausgeschlossene Herzzyklen zu ändern. Beispielsweise kann gemäß Fig. 11 der Erfassungsmodus während der Periode Erfassung A (300) während der Periode Erfassung B (310) zu einer unterschiedlichen Modalität geändert werden und während der Periode Erfassung C (320) möglicherweise zu einer dritten Modalität geändert werden. Nachstehend sind einige Beispiele zweckdienlicher Modalitätenkombinationen angegeben: hohe 2D-Bildfrequenz für Echtzeitzeitlupe kombiniert mit maximaler 2D- Bildqualität; 2D-Gewebe kombiniert mit Farbflußmodalitäten (Blutfluß, B-Fluß, Gewebegeschwindigkeit, Dehnung, Blutbewegungsabbildung usw.); beliebige 2D-Modalität und spektraler Doppler; oder beliebige 2D-Modalität und M- Modus. Gemäß den unterschiedlichen Modalitäten erfaßte Informationen können während der Liveabtastung in einer einzigen Anzeige kombiniert werden und z. B. in der in Fig. 9 und 10 veranschaulichten Weise für den Benutzer dargestellt werden. Alternativ können die während nicht in der Echtzeitzeitlupenanzeige enthaltenen Erfassungsperioden erfaßten Informationen gespeichert und während einer Wiederholung zur Betrachtung und Analyse bereitgestellt werden.

Ein Belastungsecho stellt ein Beispiel einer Situation dar, in der es von speziellem Interesse ist, Erfassungsmodalitäten zu kombinieren. Der Benutzer zieht typischerweise sowohl während der tatsächlichen Erfassung als auch der Wiederholungsbetrachtung qualitativ hochwertiges Gewebe-2D als die Betrachtungsmodalität vor. Dennoch ist es vorteilhaft, falls Modalitäten wie beispielsweise eine Gewebegeschwindigkeitsabbildung und eine Dehnungsabbildung noch erfaßt und zur Betrachtung und Quantifizierung von Wandbewegung und Wandverdickung bereitgestellt werden können. Die vorstehend beschriebene Mehrfachmodalitätenerfassungstechnik kann zur Erreichung diese Ziels verwendet werden. Ein Beispiel einer möglichen Erfassungs- und Anzeigetechnik, die für ein Belastungsecho verwendet werden kann, ist mit Bezug auf Fig. 11 angegeben. Der Benutzer kann noch an der Betrachtung von qualitativ hochwertigem 2D mit der Originalbildfrequenz interessiert sein, während zusätzliche Informationsquellen wie eine Gewebegeschwindigkeitsabbildung und eine Dehnungsabbildung im Hintergrund erfaßt werden. Dieses Ziel kann realisiert werden, indem die Anzeigebildfrequenz der Erfassungsbildfrequenz gleichgesetzt wird (d. h. der Zeitlupenfaktor ist gleich 1) und daraufhin bei jedem Synchronisationsschritt das Abspielen des qualitativ hochwertigen Gewebe-2D wiederholt wird, solange die Erfassung der anderen Modalitäten nicht abgeschlossen ist.

Der Synchronisationsschritt wird, wie es für die Echtzeitzeitlupe bestimmt ist, bei dem ersten Triggerereignis nach Beendung aller bestimmten Erfassungseinstellungen ausgeführt. Folglich erfährt der Benutzer eine kontinuierliche flimmerfreie Gewebe-2D- Abbildung. Die Anzeige wechselt zwischen einer Liveanzeige und einer Liveabspielung, während andere Modalitäten erfaßt werden.

In der vorstehenden Beschreibung ist die Erfindung mit Bezug auf spezifische beispielhafte Ausführungsbeispiele von ihr beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, daß bei der Erfindung verschiedene Modifikationen im Rahmen des Inhalts und Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche möglich sind. Die Beschreibung und die Zeichnung sind entsprechend eher in einem veranschaulichenden als in einem einschränkenden Sinn zu betrachten.

Es wird ein System (10) und Verfahren (100) zur Erfassung von Ultraschallinformationen mit einer Erfassungsfrequenz (12, 18, 19) und zur Anzeige (26) zumindest eines Teils der erfaßten Ultraschallinformationen mit einer Anzeigefrequenz, die geringer als die Erfassungsfrequenz ist, offenbart. Die Ultraschallinformationen können mit einer Bildfrequenz, die größer als die Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges ist, kontinuierlich erfaßt und gespeichert (28) werden. Zumindest ein Teil der erfaßten Ultraschallinformationen wird mit einer Bildfrequenz angezeigt (26), die eine menschliche Wahrnehmung ermöglicht. Die Erfassung und die Anzeige werden von Zeit zu Zeit bei Erfüllung einer Synchronisationsbedingung synchronisiert. Die Synchronisationsbedingung kann auf ein vorbestimmtes Zeitintervall (30) oder auf ein Triggerereignis (29) bezogen sein, das durch z. B. ein physiologisches Ereignis, das beispielsweise in einer EKG- Aufzeichnung erfaßt wird, erzeugt wird oder durch eine durch z. B. ein physiologisches Ereignis, das beispielsweise in einer EKG-Aufzeichnung erfaßt wird, erzeugte Triggerung erzeugt wird. Die erfaßten Ultraschallinformationen werden somit in einer Art von Echtzeitzeitlupe angezeigt (26), die die Echtzeitsynchronität erhält und dennoch eine Anzeigefrequenz bereitstellt, die geringer als die Erfassungsfrequenz und vorzugsweise geringer als die maximale Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges ist.

Claims

1. Verfahren zur Anzeige von Ultraschallinformationen mit:
Erfassen (12, 18, 19) von Ultraschallinformationen mit einer Erfassungsfrequenz;
Anzeigen (26) zumindest eines Teils der Ultraschallinformationen mit einer Anzeigefrequenz, die geringer als die Erfassungsfrequenz ist, während die Ultraschallinformationen kontinuierlich erfaßt werden; und
Synchronisieren (27) der Anzeige von Ultraschallinformationen mit der Erfassung von Ultraschallinformationen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzeige von Ultraschallinformationen bei Erfüllung einer Synchronisationsbedingung mit der Erfassung von Ultraschallinformationen synchronisiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Synchronisationsbedingung sich auf ein physiologisches Ereignis (29) bezieht.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Synchronisationsbedingung sich auf ein zeitlich festgelegtes Ereignis (30) bezieht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit:
Erfassen eines physiologischen Ereignisses; und
Erzeugen eines Triggerereignisses bei jeder Erfassung eines physiologischen Ereignisses (102);
wobei die Anzeige (106) von Ultraschallinformationen bei Erfüllung einer einem Triggerereignis zugeordneten Synchronisationsbedingung mit der Erfassung von Ultraschallinformationen synchronisiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Synchronisationsbedingung (120) erfüllt ist, wenn die derzeit angezeigten Ultraschallinformationen bei oder nach einem Triggerereignis erfaßt wurden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Synchronisationsbedingung erfüllt ist, wenn die derzeit angezeigten Ultraschallinformationen bei oder nach einem Triggerereignis plus einem Intervall von Interesse erfaßt wurden (162).

8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit:
Erfassen eines physiologischen Ereignisses; und
Erzeugen eines Triggerereignisses bei jeder Erfassung eines physiologischen Ereignisses (168, 180);
wobei die Anzeige von Ultraschallinformationen bei dem Auftreten jedes Triggerereignisses (186) mit der Erfassung von Ultraschallinformationen synchronisiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das physiologische Ereignis ein vordefinierter Teil eines Herzzyklus ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsfrequenz höher ist als die maximale Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges und die Anzeigefrequenz geringer als die maximale Wahrnehmungsfrequenz oder gleich der maximalen Wahrnehmungsfrequenz ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsfrequenz höher ist als eine Standardvideobildfrequenz und die Anzeigefrequenz geringer als die Standardvideobildfrequenz oder gleich der Standardvideobildfrequenz ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsfrequenz durch einen programmierbaren Zeitlupenfaktor bestimmt wird, der als ein Verhältnis der Erfassungsfrequenz zu der Anzeigefrequenz definiert ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzeigefrequenz durch einen als ein Verhältnis der Erfassungsfrequenz zu der Anzeigefrequenz definierten Zeitlupenfaktor adaptiv bestimmt wird, ferner mit:
Bestimmen einer Dauer eines physiologischen Intervalls;
Bestimmen einer Dauer eines Intervalls von Interesse in dem physiologischen Intervall; und
Berechnen des Zeitlupenfaktors durch Teilung der Dauer des physiologischen Intervalls durch die Dauer des Intervalls von Interesse.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das physiologische Intervall ein R-bis-R-Intervall eines Herzzyklus ist und das Intervall von Interesse ein systolischer Teil eines Herzzyklus ist.

15. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit: Gleichzeitigem Anzeigen (242) der erfaßten Ultraschallinformationen mit einer Anzeigefrequenz gleich der Erfassungsfrequenz.

16. Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit:
Bereitstellen einer gleichzeitigen Anzeige (220) eines getriggerten M-Modus; und
Wählen eines physiologischen Ereignisses aus einer Vielzahl von auf der getriggerten M-Modus-Anzeige (220) angezeigten physiologischen Ereignissen.

17. Verfahren zur Darstellung von Ultraschallinformationen mit:
Erfassen eines Triggerereignisses (102) und Definieren einer entsprechenden ersten Triggerzeit (106);
Erfassen und unmittelbares Anzeigen eines ersten Bilds von Ultraschallinformationen bei dem Triggerereignis (104);
Erfassen eines zweiten Bilds von Ultraschallinformationen zu einer nachfolgenden Erfassungszeit (110);
Speichern des zweiten Bilds gemäß seiner Erfassungszeit (110); und
Anzeigen (118) des zweiten Bilds, wenn die zu einem Quotient einer seit dem Triggerereignis verstrichenen Zeit geteilt durch einen Zeitlupenfaktor addierte erste Triggerzeit gleich der Erfassungszeit des zweiten Bilds ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, ferner mit:

a) Erfassen nachfolgender Bilder von Ultraschallinformationen (110);
b) Anzeigen (118) eines nachfolgenden Bilds, wenn die zu einem Quotient einer seit dem Triggerereignis verstrichenen Zeit geteilt durch einen Zeitlupenfaktor addierte erste Triggerzeit gleich der jeweiligen Erfassungszeit des nachfolgenden Bilds ist;
c) Wiederholen der Schritte (a) und (b) während eines Wartens auf die Erfassung eines zweiten Triggerereignisses (114);
d) Neu Definieren der ersten Triggerzeit als die Zeit des zweiten Triggerereignisses bei Erfassung des zweiten Triggerereignisses (106);
e) Erfassen und unmittelbares Anzeigen eines Bilds von Ultraschallinformationen; und
f) Wiederholen der Schritte (a) bis (f).

19. Verfahren nach Anspruch 17, ferner mit:

a) Erfassen nachfolgender Triggerereignisse (114);
b) Erfassen nachfolgender Bilder von Ultraschallinformationen (110);
c) Anzeigen eines nachfolgenden Bilds, wenn die zu einem Quotient einer seit dem Triggerereignis verstrichenen Zeit geteilt durch einen Zeitlupenfaktor addierte erste Triggerzeit gleich der jeweiligen Erfassungszeit des nachfolgenden Bilds ist (118);
d) Definieren einer zweiten Triggerzeit basierend auf der Erfassung eines zweiten Triggerereignisses (114);
e) Vergleichen der zweiten Triggerzeit mit der jeweiligen Erfassungszeit des derzeit angezeigten nachfolgenden Bilds (120);
f) Wiederholen der Schritte (a) bis (e) bis zur Erfüllung einer Synchronisationsbedingung, die erfüllt ist, wenn die jeweilige Erfassungszeit des derzeit angezeigten nachfolgenden Bilds größer oder gleich der zweiten Triggerzeit ist (120);
g) Neu Definieren der ersten Triggerzeit als die Zeit eines zuletzt erfaßten Triggerereignisses bei Erfüllung der Synchronisationsbedingung (106);
h) Erfassen und unmittelbares Anzeigen eines Bilds von Ultraschallinformationen; und
i) Wiederholen der Schritte (a) bis (h).

20. Verfahren nach Anspruch 17, ferner mit:

a) Erfassen nachfolgender Triggerereignisse (158);
b) Erfassen nachfolgender Bilder von Ultraschallinformationen (154);
c) Anzeigen eines nachfolgenden Bilds, wenn die zu einem Quotient einer seit dem Triggerereignis verstrichenen Zeit geteilt durch einen Zeitlupenfaktor addierte erste Triggerzeit gleich der jeweiligen Erfassungszeit des nachfolgenden Bilds ist (164);
d) Definieren eines Intervalls von Interesse (160);
e) Vergleichen der Summe der ersten Triggerzeit und des Intervalls von Interesse mit der jeweiligen Erfassungszeit des derzeit angezeigten nachfolgenden Bilds (162);
f) Wiederholen der Schritte (a) bis (e) bis zur Erfüllung einer Synchronisationsbedingung, die erfüllt ist, wenn die jeweilige Erfassungszeit des derzeit angezeigten nachfolgenden Bilds größer oder gleich der Summe der ersten Triggerzeit und des Intervalls von Interesse ist (162);
g) Neu Definieren der ersten Triggerzeit als die Zeit eines zuletzt erfaßten Triggerereignisses bei Erfüllung der Synchronisationsbedingung (150);
h) Erfassen und unmittelbares Anzeigen eines Bilds von Ultraschallinformationen; und
i) Wiederholen der Schritte (a) bis (h).

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Intervall von Interesse sich auf eine Dauer eines systolischen Ereignisses in einem Herzzyklus bezieht.

22. Verfahren zur Darstellung von Ultraschallinformationen mit:

a) Warten auf die Erfassung von Triggerereignissen (100, 114);
b) Erfassen von Bildern von Ultraschallinformationen (104, 110);
c) Speichern der Bilder zusammen mit ihren jeweiligen Erfassungszeiten (104, 110);
d) Definieren einer ersten Triggerzeit bei Erfassung eines ersten Triggerereignisses (106);
e) Anzeigen von Bildern, die einer Erfassungszeit entsprechen, die gleich der zu einem Quotient einer seit dem Triggerereignis verstrichenen Zeit geteilt durch einen Zeitlupenfaktor addierten ersten Triggerzeit minus einem vorbestimmten Deltaintervall ist (118);
f) Definieren einer zweiten Triggerzeit basierend auf der Erfassung eines zweiten Triggerereignisses (114);
g) Vergleichen der zweiten Triggerzeit mit der jeweiligen Erfassungszeit des derzeit angezeigten Bilds (120);
h) Wiederholen der Schritte (a) bis (g) bis zur Erfüllung einer Synchronisationsbedingung;
i) Neu Definieren der ersten Triggerzeit als die Zeit eines zuletzt erfaßten Triggerereignisses bei Erfüllung der Synchronisationsbedingung (106); und
j) Wiederholen der Schritte (a) bis (i).

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Synchronisationsbedingung erfüllt ist, wenn die jeweilige Erfassungszeit des derzeit angezeigten Bilds größer oder gleich der zweiten Triggerzeit ist (120).

24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Synchronisationsbedingung erfüllt ist, wenn die jeweilige Erfassungszeit des derzeit angezeigten Bilds größer oder 1 gleich der ersten Triggerzeit plus einem Intervall von Interesse ist (162).

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Intervall von Interesse adaptiv bestimmt wird (160).

26. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Triggerereignis einer R-Welle entspricht und das Deltaintervall dem P-bis- R-Intervall eines Herzzyklus entspricht.

27. Verfahren zur Erfassung und Anzeige von Ultraschallinformationen:
Erfassen von Ultraschallinformationen mit einer Erfassungsfrequenz gemäß einem ersten Modus (300) während einer ersten Erfassungsperiode;
Erfassen von Ultraschallinformationen gemäß einem zweiten Modus (310), der sich von dem ersten Modus unterscheidet, während einer zweiten Erfassungsperiode; und
Anzeigen (301) der während der ersten Erfassungsperiode erfaßten Ultraschallinformationen mit einer Anzeigefrequenz, die geringer als die Erfassungsfrequenz ist, derart daß zumindest ein Teil der während der ersten Erfassungsperiode erfaßten Ultraschallinformationen während der ersten Erfassungsperiode angezeigt wird und zumindest ein Teil der während der ersten Erfassungsperiode erfaßten Ultraschallinformationen während der zweiten Erfassungsperiode angezeigt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, ferner mit: Speichern der während der zweiten Erfassungsperiode erfaßten Ultraschallinformationen.

29. Verfahren nach Anspruch 27, wobei die erste und die zweite Erfassungsperiode einem Intervall zwischen physiologischen Ereignissen entsprechen.

30. Verfahren nach Anspruch 27, wobei die erste und die zweite Erfassungsperiode einem vorbestimmten Zeitintervall entsprechen.

31. Verfahren nach Anspruch 27, wobei zumindest ein während der ersten Erfassungsperiode erfaßtes Bild von Ultraschallinformationen unmittelbar nach seiner Erfassung angezeigt wird.

32. Verfahren zur Erfassung, Verarbeitung und Anzeige von Ultraschallinformationen mit:
Erfassen (12, 18, 19) von Ultraschallinformationen mit einer Erfassungsfrequenz;
Verarbeiten (24) der Ultraschallinformationen mit einer Verarbeitungsfrequenz, die geringer als die Erfassungsfrequenz ist;
Anzeigen (26) der Ultraschallinformationen mit einer Anzeigefrequenz, die gleich der Verarbeitungsfrequenz oder geringer als die Verarbeitungsfrequenz ist, während die Ultraschallinformationen kontinuierlich erfaßt werden; und
Synchronisieren (27) der Verarbeitung von Ultraschallinformationen mit der Erfassung von Ultraschallinformationen.

33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Verarbeitung von Ultraschallinformationen bei Erfüllung einer Synchronisationsbedingung mit der Erfassung von Ultraschallinformationen synchronisiert wird.

34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Synchronisationsbedingung sich auf ein physiologisches Ereignis (29) bezieht.

35. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Synchronisationsbedingung sich auf ein zeitlich festgelegtes Ereignis (30) bezieht.

36. Verfahren nach Anspruch 32, ferner mit:
Erfassen eines physiologischen Ereignisses; und
Erzeugen eines Triggerereignisses bei jeder Erfassung eines physiologischen Ereignisses (102);
wobei die Verarbeitung von Ultraschallinformationen bei Erfüllung einer einem Triggerereignis zugeordneten Synchronisationsbedingung mit der Erfassung von Ultraschallinformationen synchronisiert wird.

37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei die Synchronisationsbedingung erfüllt ist, wenn die derzeit verarbeiteten Ultraschallinformationen bei oder nach einem Triggerereignis erfaßt wurden.

38. Verfahren nach Anspruch 36, wobei die Synchronisationsbedingung erfüllt ist, wenn die derzeit verarbeiteten Ultraschallinformationen bei oder nach einem Triggerereignis plus einem Intervall von Interesse erfaßt wurden.