Huch, Albert

Huch, Renate

König, Volker

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Ein Programm-System zur Auswertung von Doppier-Ultraschall-MessungenVolker König, Renate Huch und Albert HuchKlinik und Poliklinik für Geburtshilfe, Universitätsspital ZürichSollen Doppler-Ultraschall-Messungen umfassen-der und in einer anderen Weise ausgewertet wer-den, als es die in den Doppler-US-Geräten fest ein-gebauten Routinen erlauben, so müssen die inter-essierenden Daten, das sind die sich aus derFourieranalyse der Dopplershiftfrequenzen erge-benden Frequenzverteilungen, in einem externenComputer zugänglich sein. Im Folgenden wird einProgrammsystem beschrieben, das dieseDatenübernahme während der Doppier-Untersuchung durchführt und danach diese Datenauf verschiedene Arten auswerten kann: diverseBerechnungen der Maximai-Frequenzen (Hüll-kurven), daraus resultierenden Berechnung derverschiedenen Indizes und insbesondere eineschnelle dreidimensionale Darstellung derDopplerfrequenzen mit den Achsen Zeit, Frequenzund Intensität.Das Programmsystem DOPVoraussetzung für eine solche Auswertung ist,dass das verwendete Doppler-US-Gerät eine ent-sprechende Schnittstelle zur Datenübernahme auf-weist. Dies ist allerdings nicht einmal bei allenGeräten der neuesten Generation der Fall.Für das in unserer Klinik verwendete GerätKRANZBUEHLER 8130 Duplex-Scanner wurdeeine solche Schnittstelle in Zusammenarbeit mitdem Hersteller von uns eingebaut Die Messungenmit dem ACUSON 128, der keine solcheSchnittstelle aufweist, werden auf Video-Tape auf-genommen und dann nachträglich auf einen DOP-TEK 8000 Frequenzanalyser, der serienmässigüber eine entsprechende Schnittstelle verfügt, ana-lysiert und in einen Computer überspielt AlsComputer dient ein IBM AT oder XT 286 mitEGA-Grafik und einer I/O-Karte der FirmaMetrabyte. Zum Einlesen, Darstellen, Auswertenund Speichern der Dopplerdaten wurde, zum grös-sten Teil in Pascal, ein Programmsystem geschrie-ben, bestehend aus einem Rahmenprogramm unddiversen Unterprogrammen. Abb. l zeigt dasHauptmenu, das die verschiedenen Anwendungs-möglichkeiten darstellt.Die EinleseprogrammeDie erwähnten KRANZBUEHLER- und DOP-TEK-Geräte führen 200 mal in einer Sekunde, d.h.alle 5 msec eine Fourieranalyse durch, mit 80Frequenzwerten zu je 64 Intensitätsstufen (6 Bit)in einem wählbaren Frequenzbereich von 2, 4, 8oder 16 kHz, und zwar sowohl für Vorwärts-, wiefür Rückwärtsgeschwindigkeiten. Auf demDisplay des Gerätes erscheinen diese Frequenz-werte in einem Zeit/Frequenz Koordinatensystem,mit der Intensität als Färb- oder Grauwert-Kodierung. Werden die 6 Datenbits mit den zweiSteuerbits, die die Datenübergabe definieren, zueinem Byte zusammengefasst, so ergibt sich einemittlere Uebertragungsrate von 38 kByte/sec.Programmpunkt 2 startet das Datenein-leseprogramm. Dieses liest die Daten für eine aus-gewählte Richtung über die erwähnte I/O-Karteein, entweder direkt während der Untersuchungoder aus dem Memory des DOPTEK-Gerätes.Dabei werden die Daten zyklisch in einen Arrayvon 135 kByte, entsprechend einer Zeit von 9Sekunden, eingeschrieben und gleichzeitig inEchtzeit zyklisch in 10 intensitätsgesteuertenFarbstufen auf dem Bildschirm gezeichnet, ent-sprechend der Darstellung auf dem DOPTEK. Dawegen der hohen Uebertragungsrate eineVerwendung von Interruptroutinen nicht möglichist, werden die Daten durch Ansteuerung der EGA-Register direkt in das EGA-Memory geschrieben.Dies alles erfordert für diesen Programmteil eineProgrammierung in ASSEMBLER, mit einen zeit-lich extrem optimierten Code, Speicherung derStartwerte der Bildschirmkoordinaten in Tabellenetc. Nach Abschluss der Aufnahme können dieDaten sofort weiter ausgewertet werden und/oderes kann ein beliebig gewählter Teil der aufgenom-menen 9 Sekunden in ein binäres File gespeichertwerden.Programmpunkt l liest die in einem solchen Filegespeicherten Daten direkt in den Computer einzur weiteren Darstellung und Auswertung.176 Biomedizinische Technik Band 37 · Ergänzungsband · 1992Die A uswerteprogrammeEs wurden für die verschiedenen Forschungs- undAnwendungszwecke Auswerteprogramme ge-schrieben. Das Hauptgewicht wurde dabei auf dieMittelung der vorliegenden Pulszyklen und aufeine dreidimensionale Darstellung des gesamtenFrequenzmusters gelegt.Für die Mittelung kann mit beweglichen Markern(auf Wunsch auch durch Maussteuerung) einBereich von maximal 9 Zyklen ausgewählt wer-den, in dem die Werte gemittelt werden sollen. Fürdiesen gemittelten Pulszyklus werden dann nachverschiedenen Algorithmen die Maximal-frequenzen und Medianwerte bestimmt. Hierauskönnen dann sowohl die gebräuchlichen Indizesberechnet werden, als auch für bestimmte Studienoder Untersuchungen die Berechnung speziellerWerte und Indizes einprogrammiert werden. (ZumBeispiel in Programmpunkt 6).Eine schnelle "dreidimensionale Darstellung" derDopplerfrequenzen mit den Achsen Zeit, Frequenzund Intensität (siehe Programmpunkt 5) ist einwesentlicher Punkt des Auswerteprogramms. DerAufbau eines solchen Spektrums, wie ihn Abb.2zeigt, dauert ca. 6 Sekunden. Diese dreidimensio-nalen Spektren werden bei uns benutzt für Studienzur Einbeziehung der Frequenzen kleiner als dieMaximalfrequenzen in die diagnostischenMöglichkeiten, sowie zur Qualitätskontrolle deraufgenommenen Doppier-Werte.Mit dem Programmteil 7 können, spezifisch fürdie jeweilige Anwendung, Indizes, Maximal-frequenzen usw. in ein File geschrieben werden,sodass eine bequeme Datenübernahme in andereAuswertesysteme wie dBase, Foxbase oderStatistikpakete gewährleistet ist.ZusammenfassungZusammengefasst ergeben sich bei derAuswertung von Doppler-US-Messungen in einemexternen Computer die folgenden Vorteile:1) Dokumentation:a) Messungen von maximal 9 Sekunden stehenreproduzierbar für weitere Auswertungen zurVerfügung.b) Berechnete Werte können in Files geschrie-ben werden, spezifisch für eine einfacheDatenübernahme in andere Systeme wie 'dBASE, EXCEL, Statistik-Pakete.2) Auswertung der Maximai-Frequenzen:a) Anwendung beliebiger Algorithmen zurBestimmung der Maximai-Frequenzen.b) Berechnung und Darstellung beliebigerWerte und Indizes, den jeweiligenAnwendungen oder Untersuchungenangepasst.3) Dreidimensionale Darstellung:a) Untersuchungen zur einfachen Beschreibungder Intensitätsverläufe.b) Untersuchungen der hämodynamischenBedeutung der kleineren Frequenzen undderen möglicher klinischer Relevanz.c) Qualitätskontrolle der aufgenommenenDaten, auch für den Fall der reinenMaximal-Wert Bestimmung.d) Untersuchung und Test der technischenGerätedaten, wie Verstärkung,Frequenzgang, Frequenzfilter etc.l DOP - Auswertung von Doppier-DatenDaten aus Datei einlesen :Daten von Doppier einlesen :Messung (nochnal) auswerten :Indizes berechnen :3D-Spektrue zeichnen :Systolen-Profil· zeichnen :Daten in Datei einschreiben tEnde Progra·· DOP tV.König USZ 1991 ]12345670Bitte eingeben (0 .. 7 ) lAbb.l: Hauptmenu dct Programms für die Auswertung vonDoppler-Ultrascball-Mcssungcn.r r»Abb.2: Das dreidimensionale Dopplcrspcktrum einer Nabelschnur-Aufnahme mit den Achsen Zeit, Frequenz und IntensitätBiomedizinische Technik Band 37 · Ergänzungsband · 1992 177

Ein Programm-System zur Auswertung von Doppler-Ultraschall-Messungen

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