专利名称：识别被观察器官状态时间相位的方法和基于该方法的超声波诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种识别器官状态时间相位的方法，该器官的周期性扩张和收缩运动可用于根据超声波图像检查该器官的功能，本发明还涉及一种超声波诊断装置，该装置根据超声波图象通过自动识别器官状态时间相位来检查具有周期性扩张和收缩运动的器官的功能。
通常是根据超声波图像来检查象心脏这样具有周期性扩张和收缩运动的器官。在检查心脏功能期间，通过心脏扩张和收缩期间所测量的心肌的厚度和心室的容积来计算心脏的容积。
具体地说根据心脏扩张末期采集的超声波数据来计算心脏扩张末期容量，根据心脏收缩末期采集的超声波数据来计算心脏收缩末期容量。根据心脏扩张末期容量和心脏收缩末期容量之间的差得到喷血能力，释放量，每次心跳释放量，和容积变化图等，根据心肌的厚度可以估计出心肌的重量。
至于在扩张和收缩期间采集的超声波数据，有必要精确地分辨该器官状态的时间相位是扩张期的数据还是收缩期的数据。
基于时间线图像的常规检查，如M模式图像和多普勒图像，其实现方法是这样的，当采样图像被“冻结”(固定)之后，参考同时用图像记录下来的某一生态信号，如ECG(心电图)波形，首先检测到收缩末期，接下来把光标移动到ECG波形上的收缩期，对收缩期的数据进行采样。然后，检测屏幕上的扩张末期，光标移动到ECG波形上的收缩期，对收缩期的数据进行采样。
检查人员需要在光标的某一新的位置(时间点)按下数据采样键，并根据检查人员自己对扩张期或收缩期数据采样时间的判断，采取其他键操作向装置发出指令。对扩张期或收缩期的错误输入将产生错误的分析结果。
因此，人们要求能够自动地识别扩张期或收缩期的数据采样时间点，以减少检查人员的键操作，并要求超声波诊断装置具有自动时间相位识别系统。
因此，本发明的一个目的是提供一种自动识别扩张期和收缩期器官状态的时间相位的方法，以减少检查人员的按键操作，同时提供一种具有时间相位鉴别能力的超声波诊断装置。
在第一个方面，本发明属于一种时间相位鉴别方法，在检查期间，根据器官扩张期和收缩期采样的超声波图像，参考生物学信号，该方法自动识别在扩张期或收缩期任意时间点采样的超声波图像。
自动识别的时间相位在屏幕光标附近显示，并被输入到超声波诊断装置以简化检查人员的操作。
在第二个方面，本发明属于一种超声波诊断装置，该装置根据在器官扩张期和收缩期采样的超声波图像对器官进行检查，该装置包括实验中的生物信号和活体超声波图像的记忆装置，参考该生物信号自动识别在扩张期或收缩期任意时间点采样的超声波图像的装置。根据以从存储装置读出的生物信号的参考位置(如，R波)为中心的预定的时间区域自动地识别时间相位。
在第三个方面，本发明属于一种超声波诊断装置，该装置根据在心脏扩张期和收缩期采样的超声波图像检查心脏功能，该装置包括心脏超声波图像采样装置；生物信号检测装置；存储装置，该装置分别存储由生物信号检测装置和超声波图像采样装置提供的生物信号和超声波图像；自动识别心脏扩张期或收缩期采样图像时间点的装置；以及根据时间相位识别装置所识别的时间相位的超声波图像分析心脏功能的装置。
在这方面的超声波诊断装置中，为了精确地识别检查的任意时间点的心脏状态的时间相位，最好把时间相位识别装置设计成参考形成生物信号的峰值的R波。
为了精确地识别检查的任意时间点的心脏状态的时间相位，最好把时间相位识别装置设计成参考已经相对于生物信号的R波建立的预定时间区域。
在第四个方面，本发明属于一种从第二方面派生的超声波诊断装置，其特点在于，该装置包括生物信号和超声波图像的显示装置，和在显示装置所显示的生物信号波形上输入检查点的装置，以便时间相位识别装置自动地识别输入时间点的时间相位。
在第五个方面，本发明属于一种从第四个方面派生的超声波诊断装置，其特点在于，存储装置存储器官状态的多个周期的生物信号和超声波图像，显示装置显示存储装置读出的生物信号和超声波图像。
在第六个方面，本发明属于从第四方面派生的超声波诊断装置，其特点在于，生物信号是ECG信号，并且时间相位识别装置根据ECG信号的R波识别扩张期或收缩期的时间点。
第一方面的时间相位识别方法能够自动地识别扩张期或收缩期状态的时间相位。
第二方面的超声波诊断装置能够自动地识别扩张期或收缩期状态的时间相位。
第三方面的超声波诊断装置能够参考从存储器读出的生物信号，通过自动识别扩张期和收缩期每一检查的时间点，根据在检查人员所指令的多个时间点采样和存储的超声波图像，分析心脏的功能。
因此，有可能提供一种超声波诊断装置，该装置能够自动识别扩张期或收缩期状态的时间相位。
通过下面结合附图对本发明最佳实施例的叙述，将明白本发明的其他目的和优点。
图1是基于本发明的实施例的超声波诊断装置电路的方框图；图2是基于本发明的实施例的时间相位识别方法的处理流程图；图3是用来说明在屏幕上显示的M模式图像和生物信号的波形图4A和4B是用来说明在屏幕上显示的B模式和生物信号的波形图。
首先将参考图1说明本发明的超声波诊断装置的结构和各个功能块的基本操作。
将要被检查的活体1包含具有周期性扩张和收缩运动的器官，在本实施例中假设该器官为心脏。探头100用来向活体1发射超声波和从该活体接收超声波，电极20用于从活体读取生物信号。
发送/接收部分110产生并送出超声波给探头100，并且对由探头100检测的返回的超声波进行多种接收处理。发送/接收部分110所产生的返回信号送到信号处理部分120进行多种不同的信号处理以便产生用于多种检查模式的数据。
生物信号处理部分130接收由电极20检测的生物信号，并对该信号进行处理产生代表ECG波形的电记录图(肌肉的电位)。
诊断数据处理部分140接受信号处理部分120所处理的返回信号和生物信号处理部分130所处理的生物信号，并通过识别返回信号扩张期或收缩期的时间相位来分析心脏功能。诊断数据处理部分140包括存储信号处理部分120图像数据的摄影图像存储器141；存储生物信号的存储器143；参考相对于生物信号的R波所建立的预定时间区域，在任意指令时间点识别心脏状态的时间相位的识别装置142；和对指令时间点上心脏功能进行分析的分析部分144。
检查人员用来输入指令和数据的输入设备150包括键盘，输入板，鼠标器，和转球式指示器。在本实施例中，键盘用来确定心脏功能分析的时间点。
控制部分160控制整个装置，尤其是根据键盘150的输入控制显示屏幕，控制分析部分144的处理过程。
光标显示部分170在控制部分60控制下工作，产生显示光标的信号，该信号指示由检查人员用键盘150输入的时间点。
视频处理部分180根据信号处理部分120所提供的图像数据产生超声波图像信号，根据显示部分170提供的信号产生光标信号，并产生由分析部分144所提供的分析结果画面的显示信号，然后将这些信号混合成为视频信号。
显示设备190根据视频处理部分180所提供的视频信号在屏幕上产生画面。
下面将参考图2的流程叙述上述的超声波诊断装置的识别时间相位的操作。
开始，控制部分160将所有功能块初始化(步骤S1)。发送/接收部分110产生超声波信号，探头10向活体1发射超声波束并接收从活体1反射的超声波。
发送/接收部分110对返回的超声波进行接收处理，信号处理部分120对返回信号处理产生B模式，M模式和多普勒模式中任意一种图像数据。
在这些处理期间，电极20从活体1上检测生物信号，该信号由生物信号处理部分130进行处理产生生物信号数据。
视频处理部分180根据图像数据和生物信号数据产生视频信号，显示设备190在屏幕上显示该视频信号的图像(步骤S2)。例如，根据信号处理部分120的处理过程，显示设备190显示B模式图像和生物信号，或显示M模式图像和生物信号。
图3表示在某一模式下的屏幕显示，它包括由超声波束照射到心室的观察位置所产生的M模式图像和在普通时间轴上显示的生物信号的ECG波形。在屏幕上，时间过程是从左到右。
为了分析心脏功能(下面将解释)，检查人员通过操作键盘150上的键可以沿时间轴移动光标。
图4A和4B表示了在屏幕上所显示的在某一时间点采样的M模式图像和生物信号的ECG波形。为了分析心脏功能(下面将解释)，检查人员通过操作键盘150上的键可以沿时间轴移动光标。光标所指的时间的B模式图像将显示出来。图4A和4B表示由光标位置所确定的不同的时间点处采样的B模式图像。
设置屏幕上的时间量程使得在屏幕上出现至少两个ECG波形的R波，图3和图4的显示分别包含三个和两个R波，它可以观察包括扩张期和收缩期的心脏状态的一个完整周期以便对其进行分析。
在显示超声波图像和生物信号波形的情况下，检查人员可以在某一需要时间点通过操作键盘150使显示“冻结”，暂停对图像和波形的采样，并将该时间点的数据存储在摄影图像存储器141和生物信号存储器143中以便于以后的复查和分析。这时，检查人员可以移动光标观察另一个时间点。
摄影图像存储器具有顺序地存储多重图像数据画面的能力，如100张以上的图像数据画面，该图像数据画面由信号处理部分120产生。根据检查人员通过键盘150发出的冻结图像的指令，控制部分160暂停在摄影图像存储器中存储图像数据，检查人员转而进行以下的操作步骤。
检查人员操作键盘150上的向前/向后键将光标移到大约指示在扩张末期或收缩末期ECG波形的位置。控制部分160响应从键盘150发出的指令信号，操作光标控制部分170按照指令在屏幕上对光标再定位。诊断数据处理部分140同样响应键盘150的光标移动指令信号，对新的光标位置上的心脏状态的时间相位进行识别，即，时间点是在收缩期或是在扩张期。
具体地说，识别部分142根据以生物信号的R波为基准的预定时间区域识别光标所指的时间(图2中步骤S4)，并如图3和图4A，4B的举例中所示，在光标附近用带有阴影线的小方块标记识别的结果(步骤S5)。
参考生物信号的峰值R波，可便于时间点的确定，并使得能够精确地识别时间相位。它同时保证覆盖为了识别时间相位和分析心脏功能所包括的收缩期和扩张期的一个完整的状态周期。
对于在光标位置附近时间相位识别的结果，无论时间点是在收缩期或是在扩张期标记都显示在该光标附近。在图3和图4A，4B的举例中，显示位置用带有阴影线的小方块表示。
当检查人员在光标所指的检查时间点(收缩期或扩张期)，通过键盘150发出分析指令时(步骤S6)，从冻结时间T到光标位置t的一系列图像数据，即，T-t期间的图像数据从摄影图像存储器中读出并送到分析部分144。
具体地说，收缩期的超声波图像数据(如，在实线光标符号所指的时间点(a)处的图像数据)和代表识别部分142所识别的收缩期的标志首先被装进分析部分144。然后，随着检查人员光标移动的指令和分析的开始，扩张期的图像数据(如图3中的虚线光标符号所指的时间点(B)处的图像数据)和代表识别部分142所识别的扩张期的标志被装进分析部分144(图2中步骤S3-S7)。
识别部分142具有从50毫秒到ECG波形的R波的300毫秒处的预定时间范围(由图3中的A段表示)，并作为假设收缩期的时间范围，和另一个从ECG波形的R波的300毫秒到下一个R波的50毫秒处的时间范围(由图3中的B段表示)，并作为假设的扩张期的时间范围，因此，为检查人员在其指令的检查时间点对扩张期或收缩期做出判断。
根据所接收的收缩期和扩张期的图像数据和对心脏状态时间相位的识别结果，分析部分144通过计算这些数据的差值和变化率来对心脏功能进行分析(图2中步骤S8)。分析结果在显示设备190上显示，同时，经过数据总线(图中没有显示)将结果送到外部处理器或数据存储单元。
如上所述，按照本发明检查人员仅需要操作键盘150移动光标回溯摄影图像和发出开始分析的指令。
结果，常规装置所需要的根据检查人员的判断做出的扩张期或收缩期的指令被自动时间相位识别过程所取代，因此，改进了检查装置的操作能力，并且，能够消除由人为的对周期的判断失误所造成的错误的分析结果。
权利要求
1.一种时间相位鉴别方法，用来在检查期间，根据器官扩张期和收缩期采样的所述超声波图像，参考生物学信号，自动识别在扩张期或收缩期的任意时间点采样的所述超声波图像。
2.一种超声波诊断装置，该装置根据在器官的扩张期和收缩期采样的超声波图像对器官进行检查，所述装置包括；存储实验中的活体的生物信号和所述超声波图像的存储装置，参考所述生物信号，自动识别在扩张期或收缩期任意时间点采样的所述超声波图像的装置。
3.权利要求2的超声波诊断装置，其特征在于，所述装置包括显示所述生物信号和所述超声波图像的显示装置，和在所述显示装置显示的所述生物信号波形上输入检查的时间点、以便时间相位识别装置自动识别所述输入时间点的时间相位的输入装置。
4.权利要求3的超声波诊断装置，其特征在于，所述存储装置存储器官状态多个周期的所述生物信号和所述超声波图像，显示装置显示从存储装置读出的所述的生物信号和所述的超声波图像。
5.权利要求3或4的超声波诊断装置，其特征在于，所述生物信号是ECG信号，所述时间相位识别装置根据所述ECG信号中的R波识别扩张期或收缩期的时间点。
6.根据在心脏扩张期和收缩期采样的超声波图像检查心脏功能的超声波诊断装置，所述装置包括所述心脏超声波图像的采样装置，检测生物信号的装置，存储分别由所述的生物信号检测装置和所述的超声波图像采样装置所提供的所述生物信号和所述超声波的存储装置；自动识别心脏在所述的扩张期和所述的收缩期内采样图像时间点的识别装置，根据由所述时间相位识别装置所识别的时间相位的超声波图像分析所述心脏功能的分析装置。
全文摘要
根据在心脏扩张期和收缩期采样的超声波图像检查心脏功能的超声波诊断装置,该装置包括:心脏超声波图像采样装置,检测心脏生物信号的检测装置,存储生物信号和超声波图像数据的存储装置,根据从存储装置中读出的生物信号,自动识别心脏扩张期或收缩期检查时间点的识别装置,根据在检查时间点采样的超声波图像和时间相位识别结果分析心脏功能的分析装置。
文档编号A61B8/00GK1190573SQ9710184
公开日1998年8月19日 申请日期1997年2月13日 优先权日1997年2月13日
发明者生方敬一郎 申请人:通用电器横河医疗系统株式会社