專利名稱：在診斷ecg中對心肌梗塞尺寸的可視化的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及診斷心電圖(ECG)系統(tǒng)，具體而言，涉及以醫(yī)療診斷成像專業(yè)人士熟悉的方式給出心肌梗塞尺寸可視化的診斷ECG系統(tǒng)，醫(yī)療診斷成像例如是MRI、CT、超聲和核醫(yī)學。
背景技術：
診斷ECG對多條導聯(lián)上同時接收的ECG信號進行記錄和分析。導聯(lián)數量一般是十二到十八條，根據由十到十六個電極接收的身體電信號來產生導聯(lián)信號。可以通過ECG特性來估計心肌梗塞(MI)的尺寸，ECG特性例如是各條導聯(lián)上加深的Q波、減小的R波幅度、升高的ST段和反轉的T波。梗塞尺寸越大，顯示這種異常特性的導聯(lián)數量越大。 可以從這些結果產生數值MI分數，作為在治療類選或治療決策支持中心臟病專家或急診醫(yī)師的參考。存在若干種ECG算法來估計急性心肌梗塞(AMI)或發(fā)展中的心肌梗塞的尺寸。所述算法根據受影響的左心室(LV)質量百分比估計MI的尺寸。例如，可以將ST段偏差分數(全部12條導聯(lián)的ST段偏差之和)用作有梗塞風險的局部缺血LV質量的估計值。超過I. 5mV的升高表示大的區(qū)域處于風險中。此外，已經發(fā)展出的ECG算法能夠識別病變在冠狀動脈樹之內的位置。在那種情況下，有梗塞風險的局部缺血區(qū)域是可疑的冠狀動脈覆蓋的區(qū)域。A. Bayes de Luna, Anton Gorgels等人曾展示如何利用這些算法確定發(fā)病的動脈。ECG算法的精確度不僅足以預測發(fā)病冠狀動脈的身份，而且能夠預測梗塞在冠狀動脈樹之內的近端或遠端位置。此外，如果討論的ECG是急性病例(不是慢性或舊有的梗塞)，ECG算法能夠指出冠狀動脈哪里阻塞。Selvester MI計分系統(tǒng)是ー項非常成熟且經過很好驗證的技術，用于評估慢性和發(fā)展中的MI (幾天或幾個月之久)。A. Bayes de Luna等人的通過12導聯(lián)ECG上ST升高和下降的幅度和分布估計急性MI尺寸的方法會用于急性MI病例中。對于時長在這中間的MI病例，通常稱為新近(不是非常急性，不是非常慢性)，急性MI和慢性MI尺寸算法都適用。使用回波心動描記木通過檢測左心室中區(qū)域性壁運動異常(WMA)來檢測急性梗塞/缺血。區(qū)域性WMA呈現為局部缺血或梗塞的無功能心室組織，其并非主動收縮，而是被周圍的健康心肌組織拖動。ー種成熟的心臟性能診斷成像檢查是應カ回波心電圖研究，其中對心臟進行超聲成像。在應カ回波檢查中，一開始在患者休息時采集的心臟的超聲圖像。這些圖像是休息階段期間心臟長軸和短軸視圖的標準截面圖像。然后患者鍛煉，以將心率提高到給定水平以上。這可以通過讓患者在跑步機上跑步來實現，也可以通過注射藥理學藥劑來實現。在心臟以高速跳動時，在鍛煉階段期間采集同樣的標準圖像。然后比較鍛煉前和鍛煉后的圖像，通常首先使圖像回放環(huán)的不同心跳同步，使它們共同運動。被評估的特性包括心肌層的壁運動異常和收縮變厚(組織變形)。利用組織多普勒、散斑圖像分析，即應變定量分析或心肌變形的任何其他超聲檢測，對圖像執(zhí)行定性和定量分析。也可以評估左心室輸入量、射血分數和射血速度。常常在17段牛眼圖(bull’ s eye graph)上示出診斷成像研究的結果。在心臟成像診斷中牛眼圖已經得到標準化，牛眼圖關于人體解剖結構的MI描述的簡便性是得到了公認。本發(fā)明解決的問題是簡化12導聯(lián)ECG報告和心臟成像之間的聯(lián)系。通常，熟悉心臟成像的心臟病專家對用于確定梗塞發(fā)展中的發(fā)病冠狀動脈的精確ECG算法并不那么熟悉。在三維中想象產生ECG矢量的方式對于ECG專家而言是很直觀的，但對于非專家而言非常困難。因此，本發(fā)明的目的是以醫(yī)療診斷成像專家容易理解的格式提供診斷ECG數據的可視化，尤其是心肌梗塞尺寸的可視化。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的原理，以心臟成像中熟悉的格式呈現診斷ECG結果，所述結果指示出心肌梗塞的尺寸。描述了ー種設備和優(yōu)選方法，其使用診斷ECG系統(tǒng)采集ECG導聯(lián)信號并計算在確定心肌梗塞尺寸方面有意義的ECG參數。使用ECG參數(優(yōu)選地利用賽爾維斯特(Selvester)記分系統(tǒng))來計算MI尺寸和位置。Selvester分數對Ideker ECG 12段LV模型中梗塞的段進行標識。將標識的段映射到診斷成像17段牛眼圖。利用第一顔色或陰影 對指明為梗塞的段進行著色。在本發(fā)明的擴展中，如果ECG的特征在于源自心肌梗塞的ST升高，則使用A. Bayes de Luna或Wellens的ECG標準來確定冠狀動脈樹中阻塞的可能位置。將冠狀動脈阻塞部位映射到牛眼圖的局部缺血段并用第二顔色或陰影著色。如果需要的話，可以利用一種或多種顏色進ー步注釋牛眼圖的段，表示出利用超聲方法導出的結果，例如心壁運動異常。針對壁運動異常的指示對成像領域中熟悉的牛眼圖著色，從而以成像專家熟悉的格式將ECG結果聯(lián)系到成像結果。


在附圖中圖I以方框圖形式圖示了根據本發(fā)明原理構造的超聲和ECG診斷系統(tǒng)；圖2圖示了根據本發(fā)明采集和顯示選定的超聲圖像和ECG導聯(lián)跡線的流程圖；圖3是典型診斷ECG系統(tǒng)的分析模塊的方框圖；圖4圖示了 ECG跡線數據的處理，以提供關于心跳及其節(jié)奏的信息；圖5圖示了 ECG跡線的不同參數的測量；圖6圖示了通常通過診斷ECG分析模塊計算的參數；圖7圖示了子彈記分卡，其被視覺標記以指示心臟的可疑區(qū)域；圖8a和8b圖示了本發(fā)明的ECG牛眼圖的布局；圖9圖示了根據本發(fā)明原理用于產生對MI尺寸可視化的牛眼圖的方法；圖10-12圖示了根據本發(fā)明原理利用填充了 ECG結果的心臟成像牛眼圖對心肌梗塞尺寸進行可視化的顯示。
具體實施例方式首先參考圖1，以方框圖形式圖示了用于超聲圖像和ECG導聯(lián)跡線的顯示系統(tǒng)。在圖的頂部示出了超聲系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)。具有陣列換能器12的超聲探頭10向患者心臟發(fā)射超聲波并接收作為響應的回波。由陣列的個體換能器元件接收的回波信號被射束形成器14處理以形成與身體中特定點相關的相干回波信號。由信號處理器16處理回波信號。信號處理可以包括分離諧波回波信號分量，例如用于諧波成像和雜波去除。由圖像處理器18將經處理的信號布置成期望格式的圖像。在超聲系統(tǒng)顯示器20上顯示圖像。在電影回放(Cineloop(^ )存儲器22中存儲實況圖像回放環(huán)，供稍后調出分析。應カ回波中使用的超聲圖像是在心臟跳動時心臟的實時(實況)圖像。實況超聲圖像的標稱顯示速率為每秒30幀。圖像可以是心臟的ニ維或三維圖像。在下文示出的范例中，示出了ニ維圖像。用于應カ回波研究的標準視圖是胸骨旁長軸視圖，例如胸骨旁3腔視圖，心臟的底部、中腔和頂點高度的胸骨旁短軸視圖。通過肋骨之間的肋間區(qū)域發(fā)射和接收超聲信號，從而采集胸骨旁圖像。應カ回波檢查中的其他標準視圖包括頂端4腔、2腔和長軸視圖。通過將探頭放在肋骨架下方，在探頭從下方、從頂點查看心臟的同時發(fā)射和接收超聲，采集頂端視圖。在3腔視圖中可以看到心臟的流出道，而在4腔視圖中不能看到流出道。2腔視圖僅示出了左心室和左心房。最常用的短軸視圖是中視圖，其拍攝乳頭肌作為圖像中的解剖學參考。
在圖的底部示出了診斷ECG系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)。電極30在身體上的特定位置附著于患者皮膚以采集ECG信號。通常，電極是具有導電粘性凝膠表面的一次性導體，凝膠表面粘附到皮膚。每個導體都具有撳鈕或夾子，撳壓或夾到ECG系統(tǒng)的電極線上。典型ECG系統(tǒng)將具有十二條導聯(lián)(十個電極)，在患者背部上可以具有額外導聯(lián)，以將其擴展到最多十六條導聯(lián)。可以使用最多具有十八條導聯(lián)的擴展導聯(lián)集。此外，也可以使用更少導聯(lián)，例如3條導聯(lián)(EASI及其他)、5條和8條導聯(lián)集來推導出12條導聯(lián)，但精確度下降。毫伏量級的所采集ECG信號被ECG采集模塊32預處理，采集模塊32對ECG信號進行處理，例如放大、濾波和數字化。一般利用電絕緣裝置34將電極信號耦合到ECG分析模塊36，電絕緣裝置保護患者免受電擊危險，還在例如患者進行心臟除顫時保護ECG系統(tǒng)。一般使用光學隔離器進行電隔離。ECG分析模塊36通過各種方式組合來自電極的信號以形成期望的導聯(lián)信號，并執(zhí)行其他功能，例如信號平均化、心率識別，并識別信號特性，QRS復波、P波、T波和其他特性，例如S-T間期中看到的升高。然后在圖像顯示器上顯示或由輸出裝置38在ECG報告中打印經處理的ECG信息。根據本發(fā)明的原理，將超聲圖像和ECG導聯(lián)數據耦合到組合的超聲圖像和ECG顯示系統(tǒng)。在圖I中，將超聲和ECG信息耦合到ECG數據和超聲圖像數據存儲裝置28。在典型的布置中，超聲系統(tǒng)是獨立的超聲系統(tǒng)，ECG系統(tǒng)是獨立的心動描記器?？梢詫碜詢蓚€系統(tǒng)的數據直接耦合到ECG數據和超聲圖像數據存儲裝置28，或者可以將所述數據通過網絡耦合到裝置28，或者可以將所述數據輸入到ー個或多個存儲介質裝置上的裝置28中。然后處理ECG數據和超聲圖像數據，用于由ECG和超聲顯示處理器40共同顯示。然后在圖像顯示器26上顯示合并的數據。用戶操作控制面板24以控制合并的數據的處理和顯示。在典型的實施方式中，存儲裝置28、處理器40、控制面板44和顯示器26是工作站或獨立的計算機系統(tǒng)。圖2圖示了用于采集并在公共顯示器中顯示超聲圖像和ECG導聯(lián)數據的操作序列。在步驟70中，超聲和ECG顯示系統(tǒng)采集期望心臟視圖的ー個或多個超聲圖像。期望的心臟視圖可以是長軸或短軸視圖、胸骨旁或頂端視圖，并且可以是例如ニ、三、四腔視圖。接下來，或同時地，超聲和ECG顯示系統(tǒng)在步驟72采集ECG導聯(lián)數據集。顯示系統(tǒng)可以顯示全部十二個ECG導聯(lián)信號以及超聲圖像，但優(yōu)選地，顯示系統(tǒng)顯示與那些超聲圖像的視圖對應的ECG導聯(lián)信號以及超聲圖像?？梢詫ο到y(tǒng)進行預編程使得特定ECG導聯(lián)與特定超聲圖像視圖對應，這樣的編程可以是在エ廠安裝的和固定的。優(yōu)選地，為不同超聲視圖選擇的ECG導聯(lián)不是固定的，而是可由用戶改變的。在那種情況下，如果用戶具有特定的導聯(lián)信號集要與給定的超聲視圖一起顯示，用戶將在步驟74中選擇所述ECG導聯(lián)以和特定的期望視圖一起顯示。在步驟76，顯示系統(tǒng)在顯示器26上顯示超聲圖像或回放環(huán)及其對應的ECG導聯(lián)跡線。該系統(tǒng)還可以在步驟78中產生ECG/超聲報告，并在步驟80中打印或向另ー用戶(如咨詢醫(yī)生)發(fā)送報告。圖7是圖I的診斷ECG系統(tǒng)的ECG分析模塊的方框圖。搏動脈沖檢測器42識別并消除由佩戴起搏器的患者的起搏器產生的電尖峰和其他電氣異常。QRS檢測器44檢測電跡線的主要脈沖。對QRS復波的描繪形成了檢測跡線的較少微擾的依據，這是由波形分割器46執(zhí)行的。波形分割器描繪跡線各段的完整序列，包括ECG跡線的P波和Q到U段。現在完整描繪了每個波形，心跳分類器48比較每次新的心跳與先前的心跳并將心跳分類為對個人而言正常(規(guī)則)或異常(不規(guī)則)。心跳分類使得平均心跳分析器52能夠定義正常心跳的特性，并且在54測量ECG波形的幅度和段的持續(xù)時間。心跳分類用于在56確定 心臟節(jié)奏。圖4、5和6是這種ECG跡線處理的功能圖示。在圖4的左側是來自導聯(lián)1、11、VI、V2、V5和V6的ECG跡線系列60。心跳分類器48比較各種心跳特性并將ー些心跳分類成正常(N*，0)。例如，在本范例中將來自導聯(lián)V5和V6的所有心跳都分類成正常。其他四條導聯(lián)包含呈現出心室早發(fā)性收縮(PVC，I)特性的心跳。在62，ECG系統(tǒng)匯集正常心跳的特性，排除異常心跳的特性，在時間上對準心跳并對它們求平均值以產生平均心跳。64處的跡線圖示了針對本范例中所示六條導聯(lián)的平均心跳的跡線。在圖5中，針對在66處示出的各種特性測量六條導聯(lián)的平均心跳的跡線64，例如Q波、R波和T波的幅度和持續(xù)時間，以及波間的間隔，例如QRS、ST和QT。將測量結果圖示為針對本范例中的六條導聯(lián)記錄在測量表68中。圖6中示出了針對12-導聯(lián)系統(tǒng)的完全測量表的范例。在超聲中通常使用子彈記分卡記錄在心肌層特定段進行的測量，心肌層的特定段對應于記分卡的特定段。通常，子彈記分卡是ー種LV分段顯示。在子彈記分卡上記錄的超聲測量結果包括心壁運動值、應變速率值和灌注值?？梢远康仫@示這些值，但常常使用定性子彈記分卡以快速引起臨床醫(yī)生對特定心臟區(qū)域的關注。例如，圖7中的子彈記分卡100已經在心壁運動或心肌灌注正常的地方被填充以綠色，在檢測到異常的心壁運動或心肌灌注的地方被填充以紅色(更暗的陰影)。在本范例中，立即將臨床醫(yī)生的注意力吸引到指示出異常的心臟解剖結構的前側。根據本發(fā)明的原理，牛眼圖的各段填充了與圖中的各段的解剖區(qū)域對應的ECG數據。在圖8a所示的標準化圖案中，已經與心臟的解剖結構對應地為牛眼圖的各段進行了編號。如圖8a的左側所示，將底部短軸超聲視圖102、ニ尖瓣平面附近的心肌段編號為I到
6。更小的圓104表示中腔短軸視圖的各段，各段編號為7到12。頂點高度下方的短軸視圖106具有四個段，編號為13到16。這三個超聲圖像平面圓的每個在頂部指向心臟前側，在底部指向心臟下側(inferior side),在左側指向中_壁,在右側指向心臟側壁。如在108所示，可以為心臟頂點增加最后一段17。將這些圓同心地顯示為圖Sb所示的ECG牛眼圖110。同心牛眼本質上是三維的，因為它在解剖學上在圖表周圍指向心臟的四面，根據心臟的不同高度從外徑到中心。
根據本發(fā)明的另一方面，利用ECG ST升高值的指示注釋牛眼圖，于是提供了到達可能梗塞的位置的由ECG導出的解剖引導。用戶可以単獨地考慮牛眼圖，或者將其與填充了以超聲方式導出的值的子彈記分卡比較，在心臟異常的位置、范圍或嚴重強度方面保持一致。優(yōu)選地，在同一屏幕上并排顯示超聲子彈記分卡和ECG牛眼圖，使得用戶能夠看到兩種不同檢查的結果的相關性。在以下范例中，基于ECG和超聲參數為牛眼圖填充顔色或陰影(例如圖7)，使得臨床醫(yī)生能夠在單個可視顯示中受益于兩種診斷技木。圖9圖示了用于產生心臟成像風格的牛眼圖的方法，其利用ECG數據在視覺上描繪心肌梗塞尺寸，即已經因梗塞而變衰弱的心臟區(qū)域。第一歩70是采集患者的ECG導聯(lián)信號。這可以利用圖9所示的診斷ECG系統(tǒng)實現。在步驟72中，分析ECG導聯(lián)信號以產生與心肌梗塞尺寸的計算相關的參數。這可以由前述診斷ECG系統(tǒng)的ECG分析模塊36實現。通常，在不同的心臟超聲視圖中看到的異常ECG信號與心臟梗塞位置的關聯(lián)如下表I
權利要求
1.一種用于視覺上顯示心肌梗塞的尺寸的診斷ECG系統(tǒng)，包括 ECG導聯(lián)信號數據的源； 響應于所述ECG導聯(lián)信號數據產生與心肌梗塞相關的參數的ECG分析模塊； 解剖學上對應的段的牛眼圖，其中，通過對應于心臟的特定解剖位置的ECG參數數據對多個所述段在視覺上進行區(qū)分，所述ECG參數數據指示出針對所述解剖位置的心肌梗塞， 其中，在視覺上區(qū)分的多個所述段提供了心肌梗塞(MI)的尺寸的視覺顯示。
2.根據權利要求I所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，所述牛眼圖還包括在解剖學上對應于所述心臟的三個維度的段，所述對應是通過在解剖學上與在所述心臟的左心室周圍的并且在左心室相對于所述心臟的頂端不同高度處的不同區(qū)域相對應實現的， 其中，所述牛眼圖還包括呈現出診斷成像專家所熟悉的格式。
3.根據權利要求2所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，由所述ECG分析模塊產生的參數包括下列中的至少ー個ECG波形的ST升高、R波幅度或切跡、P波幅度或極性、QRS矢量軸偏移、Q波或T波。
4.根據權利要求I所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，由所述ECG分析模塊產生的參數還包括利用Selvester記分系統(tǒng)得到的與MI尺寸和左心室位置相關的參數。
5.根據權利要求4所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，所述ECG分析模塊適于將與MI尺寸相關的左心室位置參數映射到所述牛眼圖的段。
6.根據權利要求5所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，所述ECG分析模塊還適于利用第一區(qū)別性顔色或陰影對所述左心室位置參數所映射到的所述牛眼圖的段進行標記。
7.根據權利要求I所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，所述ECG分析模塊還適于確定冠狀動脈中存在阻塞的位置。
8.根據權利要求7所述的診斷ECG系統(tǒng),還通過A.Bayes de Luna或Wellens的ECG標準來確定存在阻塞的位置。
9.根據權利要求7所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，所述ECG分析模塊還適于將所確定的存在阻塞的位置映射到所述牛眼圖的段。
10.根據權利要求6所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，所述ECG分析模塊還適于將所確定的存在阻塞的位置映射到的所述牛眼圖的段并用第二區(qū)別性顏色或陰影對所述段進行標記。
11.根據權利要求10所述的診斷ECG系統(tǒng)，還包括適于利用所述第一和第二區(qū)別性顏色或陰影顯示MI尺寸的視覺顯示的顯示裝置，并且 其中，所述顯示裝置還響應于所述ECG分析模塊將從Selvester記分系統(tǒng)導出的所述MI尺寸顯示為百分比值。
12.根據權利要求13所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置還響應于所述ECG分析模塊以同時顯示多個ECG導聯(lián)波形和所述牛眼圖。
13.根據權利要求12所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，所述牛眼圖還包括17段牛眼圖。
14.根據權利要求I所述的診斷ECG系統(tǒng)，還包括超聲成像系統(tǒng)，所述超聲成像系統(tǒng)適于分析心壁運動異常(WMA)并產生解剖學上對應的WMA數據， 其中，還通過超聲成像導出的壁運動異常數據對所述牛眼圖的解剖學對應段在視覺上進行區(qū)分。
15.根據權利要求12所述的診斷ECG系統(tǒng)，其中，通過ECG參數數據而在視覺上區(qū)分的所述牛眼圖的段是通過第一顔色或陰影在視覺上區(qū)分的，通過WMA數據在視覺上區(qū)分的段是通過第二顔色或陰影在視覺上區(qū)分的。
全文摘要
通過對ECG數據指示出存在心肌梗塞損傷的在解剖學上對應的牛眼圖的段著色來注釋所述段，其中心臟病專家熟悉所述牛眼圖。在圖示的范例中，當對應于那些段的ECG數據表明其為冠狀動脈阻塞部位時，利用第二顏色對所述段著色?？梢杂玫谌伾迷\斷成像檢查結果對牛眼圖的各段著色，例如利用第三顏色對呈現出心壁運動異常的段著色。
文檔編號G06F19/00GK102869303SQ201180021304
公開日2013年1月9日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權日2010年4月28日
發(fā)明者R·E·格雷格, S·H·周 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司