專利名稱：對臨床患者監(jiān)視功能的超聲成像加強的制作方法
在臨床環(huán)境中所使用的傳統(tǒng)超聲成像系統(tǒng)目前作為獨立的儀器操作，典型的是專門用于診斷圖像的采集。在這個操作模式中，超聲成像系統(tǒng)正常地被使用一個短的時間段來診斷患者。超聲成像系統(tǒng)還是監(jiān)視特定病理的聚焦診斷系統(tǒng)。這一運用的例外是在手術(shù)室環(huán)境中使用貫穿食道(transesophageal)的超聲心動圖(TEE)探頭，監(jiān)視在手術(shù)期間由臨床觀察者主動觀察下的心動。TEE是通過將超聲探頭沿患者的喉嚨或鼻子插入來允許心病學家觀察心臟內(nèi)部結(jié)構(gòu)和心臟主要血管的圖像的測試。例如，通過使用TEE探頭對患者進行前房血栓的評估。
然而，雖然TEE測試可持續(xù)四至六個小時，但并不是在TEE測試的整個期間都監(jiān)視心臟。相反地，獲得心臟的間歇圖像快照并且所述圖像被加以比較，例如，在外科手術(shù)前的心臟圖像快照與外科手術(shù)后的心臟圖像進行比較。雖然，傳統(tǒng)的超聲成像系統(tǒng)可被連接到醫(yī)院的信息網(wǎng)絡(luò)，但是信息網(wǎng)絡(luò)主要被用于獲取圖像而不用于做任何診斷工作或患者管理。更進一步地，目前的超聲成像系統(tǒng)的大小和復雜性妨礙了其目前在長期患者監(jiān)視應用中的使用。
現(xiàn)代超聲成像系統(tǒng)設(shè)計正在朝向大小和復雜性顯著降低的系統(tǒng)進展。此外，在超聲成像系統(tǒng)中控制算法日益增加的復雜性使超聲成像系統(tǒng)更加能夠自適應于由個別對象所呈現(xiàn)的成像環(huán)境。此外，在從超聲圖像中提取信息技術(shù)的進步允許從超聲圖像數(shù)據(jù)中得到改善的生理功能的自動確定。
因此，有必要研制被集成在患者監(jiān)視系統(tǒng)中的超聲成像增強單元以允許內(nèi)科醫(yī)生根據(jù)從超聲成像單元中所產(chǎn)生的圖像來連續(xù)地監(jiān)視患者的生理功能。不是將超聲成像單元的使用者局限于在急診室中的診斷情形，而是超聲成像單元將允許對患者的非急性條件的監(jiān)視，如在重病特護恢復情形下。
在示范性的實施例中，本發(fā)明提供一種裝置，其包括患者監(jiān)視系統(tǒng)；以及被集成在患者監(jiān)視系統(tǒng)的超聲成像單元，其連續(xù)地從患者產(chǎn)生超聲圖像并且連續(xù)地從中提取診斷數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還提供一種裝置，其包括帶有患者監(jiān)視系統(tǒng)的裝置；以及被連接到患者監(jiān)視系統(tǒng)上的緊湊獨立型超聲成像單元，用于從患者連續(xù)地收集超聲圖像并且處理超聲圖像以從中連續(xù)地提取診斷數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還通過一種方法得以實現(xiàn)，包括將超聲成像單元集成到患者監(jiān)視系統(tǒng)；將所述超聲成像單元連接到患者；連續(xù)地從患者收集超聲成像數(shù)據(jù)；處理所述超聲成像數(shù)據(jù)以從中產(chǎn)生診斷數(shù)據(jù)；通過使用通信信道連續(xù)地將診斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆诹硪晃恢锰幍娜嘶蜻h程診斷系統(tǒng)；以及分析所述診斷數(shù)據(jù)并且從中確定對患者的醫(yī)療處置。
隨后將很顯然的這些以及其它目的和優(yōu)點，存在于正如此后更全面說明和要求保護的結(jié)構(gòu)和操作的細節(jié)中，參考了構(gòu)成其一部分的所附附圖，其中相似的數(shù)字始終指相似的部分。
結(jié)合所附的附圖，針對優(yōu)選實施例的下述說明，本發(fā)明的優(yōu)點將變得顯而易見且更容易被理解，其中

圖1是包括根據(jù)本發(fā)明作為插入模塊的超聲成像單元的系統(tǒng)的實施例示意圖；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明的獨立超聲成像單元的實施例示意圖；圖3A是示出分屏顯示的顯示單元；圖3B是示出“窗中窗”顯示的顯示單元；以及圖4是示例本發(fā)明的方法實施例的流程圖。
現(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的本示范性實施例，其實例被示于附圖中，其中全文以相似的參考數(shù)字指相似的元件。
患者監(jiān)視功能常規(guī)地在臨床運用的許多不同環(huán)境中對各種患者加以執(zhí)行，例如重病特護單元、外科手術(shù)恢復單元、個別患者監(jiān)視等。從患者監(jiān)視功能中所獲得的參數(shù)典型地包括心臟功能(即，EKG、血壓等)、溫度、呼吸、胎兒活動等。這些參數(shù)在連續(xù)的時間周期內(nèi)被獲取。相反，用于診斷圖像采集的超聲成像測試典型地在離散時間進行。然而，超聲成像為在需要連續(xù)監(jiān)視周期的患者監(jiān)視應用期間所測量的參數(shù)提供了潛在的附加價值。可從超聲圖像中提取的參數(shù)，如每搏排出量，在監(jiān)視患者的心臟條件時將是有用的。
例如，在恢復情形下，如果給患者提供治療以校正心臟的壁運動的異常，則有必要確定治療是否有效。超聲成像可用來監(jiān)視治療是否對患者有效。然而，確定治療是否有效要求心臟被監(jiān)視連續(xù)的一段時間。因此，根據(jù)本發(fā)明的超聲成像增強單元將執(zhí)行一段連續(xù)時間的超聲成像測試，其對監(jiān)視治療的有效性是必要的。
像被應用到患者監(jiān)視應用中一樣，各種算法可以被應用到超聲成像單元。這種應用使超聲成像單元比要求針對患者超聲波記錄儀所有時間均存在的傳統(tǒng)診斷成像情形更多的自主性操作。
超聲成像單元可實施傳統(tǒng)的自動增益控制以優(yōu)化圖像增益、對比度等。自動增益控制在超聲成像單元的初始建立時是有用的，以獲取具有最小手動干預的超聲圖像，以在超時時維持圖像質(zhì)量，并且補償患者的運動。
可以被修改且在超聲成像單元中實施以連續(xù)地從超聲圖像患者監(jiān)視參數(shù)中進行提取的傳統(tǒng)算法是，例如自動邊界提取算法以及區(qū)域壁運動算法。自動邊界提取算法勾畫出心室腔的邊界，從而允許導出幾個臨床上有用的用于心臟監(jiān)視應用的測量。傳統(tǒng)的集成反向散射方法可以被應用于這種邊界識別。此外，通過利用多普勒技術(shù)或其它，組織運動的動作測量可被采用在超聲成像單元以連續(xù)地獲得收縮性測量。如從前所闡明，目前的超聲監(jiān)視系統(tǒng)以非連續(xù)方式執(zhí)行算法。通過以連續(xù)方式來執(zhí)行算法，本發(fā)明的超聲成像單元修改這些算法。因而，本發(fā)明提供超聲成像單元以允許內(nèi)科醫(yī)生連續(xù)地從來自患者的超聲圖像生理數(shù)據(jù)中進行提取。在數(shù)小時或數(shù)天的一段時間內(nèi)被連續(xù)加以收集的數(shù)據(jù)將允許產(chǎn)生生理功能的長期趨勢分析。這樣的趨勢數(shù)據(jù)可對照干預措施被相關(guān)，以提供有關(guān)干預功效的反饋信息。從本間歇成像方法論非常難以獲得這種超聲基的反饋。
在目前的超聲系統(tǒng)中，一旦用戶將超聲系統(tǒng)連接到患者或TEE探頭被插入患者體內(nèi)，則用戶將光標或指標放置在心臟的圖像上以限定算法應該被限制在心臟的什么具體區(qū)域用來分析。一旦用戶確定了要監(jiān)視的心臟的特定區(qū)域，則用戶就選定了將被執(zhí)行的特定算法。在執(zhí)行期間，算法逐次心跳提取所要求的信息并且輸出心臟響應和時間關(guān)系的短期波形或數(shù)值。
與此不同，本發(fā)明的超聲成像單元將要求較少的用戶干預以及較少的用戶復雜性。具體地，一旦用戶將超聲成像單元連接到患者或TEE探頭被插入患者體內(nèi)，則超聲成像單元將自動地分析并確定要監(jiān)視的心臟區(qū)域。在顯示單元中，用戶將能夠看到由超聲成像單元中的算法所確定的需要得到關(guān)注的窗口或區(qū)域。超聲成像單元可結(jié)合這樣的報警，即向用戶指示患者的心臟功能，如每搏排出量、收縮性等是否已經(jīng)超出預定的閾值。因而，超聲成像單元將連續(xù)地采集患者的監(jiān)視信息并且將信息作為趨勢數(shù)據(jù)而不是瞬時數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)。
該超聲成像單元可被連接到醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)用于遠程監(jiān)視。超聲成像單元可包括通信信道用來向醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)下載患者監(jiān)視信息。因此，超聲成像單元的控制可是自主的，在超聲成像單元中被包含“智能”控制算法，或者從醫(yī)院中的中央站遠程地被加以控制。此外，本發(fā)明的超聲成像單元可提供遠程超越能力，其中如果在遠程位置的內(nèi)科醫(yī)生并不喜歡從超聲成像單元所提供的信息時，內(nèi)科醫(yī)生可手動地超越并且遠程地控制超聲成像單元。因此，本發(fā)明的超聲成像單元是靈活的，其中內(nèi)科醫(yī)生可從中央站監(jiān)視多個患者并且遠程地控制患者監(jiān)視單元，以連續(xù)地優(yōu)化超聲圖像并且因此從每個患者取得優(yōu)化的生理信息。
經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)下載的信息可包括基本圖像、從圖像導出的監(jiān)視信息、或其它超聲信息。超聲成像單元可本身導出監(jiān)視信息，或者超聲圖像將被直接地下載到中央站并且由中央站處的遠程信息處理器加以處理以從中導出監(jiān)視信息。
圖1是包括作為插入模塊10的超聲成像單元的系統(tǒng)實施例的示意圖，所述插入模塊10被插進床邊的患者監(jiān)視器單元20。線纜25被從超聲插入模塊10連接到探頭，如TEE探頭30或患者體內(nèi)的內(nèi)窺鏡以監(jiān)視心搏。所述探頭是可通過患者的嘴或鼻插入式的，用來在一連續(xù)的時間段內(nèi)監(jiān)視所述區(qū)域。TEE探頭30可被遠程地加以操縱或經(jīng)由插入模塊10中的通信信道從中央站加以監(jiān)視，或可從床邊的患者監(jiān)視單元20加以操縱以獲取不同的視角并且將TEE探頭30中的變送器導引到心臟的特定區(qū)域以獲得心臟的最佳視圖。通信信道可包括通信線纜、紅外線(IR)端口、電話調(diào)制解調(diào)器、無線調(diào)制解調(diào)器、或商業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)連接。因此，來自患者監(jiān)視器單元20的輸出可被連接到中央位置的通信網(wǎng)絡(luò)，如臨床機構(gòu)以允許對從超聲圖像導出信息的立即訪問用于患者監(jiān)視活動。
患者監(jiān)視器單元20是包括顯示器35的模塊式設(shè)備，內(nèi)科醫(yī)生在床邊監(jiān)視所述顯示器35。多個小模塊40被提供，其被插入患者體內(nèi)監(jiān)視器單元20的各種插槽中。例如，如果有必要監(jiān)視患者的ECG，則ECG模塊50被插入患者體內(nèi)監(jiān)視器單元20。線纜60被從ECG模塊50連接到患者身上的電極。類似地，如果內(nèi)科醫(yī)生正在監(jiān)視血壓，則血壓模塊70被插入患者體內(nèi)監(jiān)視器單元20并且線纜80被從血壓模塊70連接到患者身上的壓力變送器(未被示出)。在這個例子中，從超聲圖像中提取患者信息的算法可被加以存儲并且被超聲插入模塊10、患者監(jiān)視器單元20、或遠程位置處的遠程處理器執(zhí)行。算法將產(chǎn)生超聲顯示并且可以連續(xù)的方式處理壓力波形、心臟波形、及超聲波形。此外，算法將處理圖像信息以提供患者監(jiān)視信息。在患者監(jiān)視器單元20處接收和/或處理的信息可下載到中央站處的遠程處理器并且在那個站顯示用于觀察。
從超聲成像單元所獲得的信息可被用來產(chǎn)生趨勢線數(shù)據(jù)用于由臨床人員進行分析。它還可與從可在患者監(jiān)視系統(tǒng)中實施的其它算法所獲得的其它臨床數(shù)據(jù)加以結(jié)合。例如，將每搏排出量與壓力數(shù)據(jù)進行組合在分析心臟負載能力時被證實為是有用的。
如果處理器從波形確定患者的診斷超出預定的閾值時，報警可在床邊以及/或在中央站被觸發(fā)。在中央站的內(nèi)科醫(yī)生可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向患者監(jiān)視器單元20發(fā)送反饋信號以操縱超聲圖像來優(yōu)化圖像、操縱TEE探頭30、或發(fā)出進一步測試的命令。
圖2是獨立超聲成像單元90的實施例的示意圖。獨立超聲成像單元90被連接到患者監(jiān)視器單元20。患者監(jiān)視器單元、超聲成像單元90和中央站之間的患者信息的控制、操作和交換在圖1中被加以說明。
患者監(jiān)視器單元20和超聲成像單元90中每個均可單獨地或同時地將患者監(jiān)視信息下載到中央站。超聲成像單元90可處理所獲得的超聲圖像以產(chǎn)生患者監(jiān)視信息或可將圖像下載到患者監(jiān)視器單元20或中央站用于處理。線纜96被從超聲成像單元90連接到橫過鼻子的TEE探頭，從而經(jīng)過鼻子通道進入患者體內(nèi)，從而駐留在食道。
在圖2中，超聲成像單元90作為專用顯示單元被加以示例。在患者監(jiān)視器單元20上的單獨顯示單元92顯示出來自ECG模塊50和血壓模塊70的波形?；颊弑O(jiān)視器顯示單元92還可被用來顯示超聲導出的圖像或數(shù)據(jù)。超聲成像單元90可包括復雜的圖像解調(diào)技術(shù)，如聲學量化或色動作或區(qū)域壁運動，其是用來確定非正常心臟壁運動的算法。這些復雜的圖像解調(diào)技術(shù)可通過當?shù)靥幚砘蛲ㄟ^遠程處理能力被應用到超聲圖像信息。
被示于圖1和2中的任一超聲成像單元可被結(jié)合在能走動的車輛上，其中用戶將不被要求具有監(jiān)視例如心搏的專業(yè)技能。用戶經(jīng)由例如RF連接將圖像下載到醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)上，在此內(nèi)科醫(yī)生將能夠讀取圖像并且從中獲取來自患者的連續(xù)診斷數(shù)據(jù)。然后內(nèi)科醫(yī)生可與系統(tǒng)的用戶通信，從而將治療或藥物療法推薦給患者，與此同時連續(xù)地監(jiān)視患者的條件。在另一選擇中，內(nèi)科醫(yī)生可遠程地控制超聲成像單元。
圖3A是分屏顯示器的示意圖，其顯示包括ECG和血壓的患者生理參數(shù)以及在屏幕一側(cè)上的相關(guān)趨勢線。超聲圖像和從超聲圖像中所提取的相關(guān)趨勢線被示于屏幕的另一側(cè)上。圖3B是顯示單元的示意圖，其示出“窗中窗”顯示。在此，超聲圖像和從超聲圖像中所提取的相關(guān)趨勢線被示為在主患者監(jiān)視窗內(nèi)較小的窗。ECG、血壓和相關(guān)的趨勢線還被顯示在同一顯示上。
如圖4中所示例，示例出本發(fā)明方法實施例的流程圖被示出。在操作100，超聲成像單元10、90的用戶將TEE探頭30插入患者體內(nèi)。在操作110，超聲成像單元10、90連續(xù)地收集超聲圖像數(shù)據(jù)。在操作120，超聲成像單元10、90、患者監(jiān)視器單元20、或遠程處理站，如中央站，連續(xù)地將所收集的超聲圖像數(shù)據(jù)處理成診斷數(shù)據(jù)。在操作130，超聲成像單元10、90或患者監(jiān)視器單元20連續(xù)地將診斷數(shù)據(jù)傳遞到在另一位置處的內(nèi)科醫(yī)生，以分析診斷數(shù)據(jù)。在操作140，如果診斷數(shù)據(jù)足夠用來確定對患者的醫(yī)學治療，則在操作150，內(nèi)科醫(yī)生向用戶推薦對患者的醫(yī)學治療。否則，所述方法從操作140返回到操作110，在此程序被重復以連續(xù)地獲取診斷數(shù)據(jù)。
因而，本系統(tǒng)提供超聲成像單元，其被結(jié)合進患者監(jiān)視系統(tǒng)以連續(xù)且實時地從超聲圖像中產(chǎn)生生理信息。此外，根據(jù)本發(fā)明，通過允許內(nèi)科醫(yī)生從中央站監(jiān)視多個患者并且遠程地控制包括超聲成像單元的患者監(jiān)視單元，超聲成像單元為用戶提供了靈活性。系統(tǒng)將能夠自動地調(diào)節(jié)且控制超聲監(jiān)視模塊以產(chǎn)生最佳的超聲圖像。
雖然本發(fā)明幾個優(yōu)選的實施例已經(jīng)被示出且被加以說明，但是本領(lǐng)域中的那些普通技術(shù)人員將理解到可在該實施例中進行變動而不偏離本發(fā)明的原理和實質(zhì)，其范圍在權(quán)利要求和其等效物中被加以定義。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括患者監(jiān)視系統(tǒng)；以及被連接到患者監(jiān)視系統(tǒng)的超聲成像單元，其連續(xù)地從患者收集超聲圖像并且處理該超聲圖像以連續(xù)地從中提取診斷數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述超聲成像單元是插入單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述超聲成像單元是緊湊的獨立超聲成像單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的裝置，其中所述超聲成像單元連續(xù)地執(zhí)行自動邊界提取算法、區(qū)域壁運動算法、自動增益控制算法、動作測量、或生理測量當中的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的裝置，其中所述超聲成像單元通過使用其中所集成的通信信道連續(xù)地將診斷數(shù)據(jù)傳遞到處于遠程位置處的人。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中處于遠程位置處的人經(jīng)由通信信道遠程地控制從超聲圖像對診斷數(shù)據(jù)的連續(xù)提取。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述超聲成像單元自動地確定需要得到監(jiān)視的患者的心臟區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中超聲成像單元進一步包括遠程超越能力，其允許處于遠程位置處的人經(jīng)由通信信道來進行超越并且手動地確定需要得到監(jiān)視的患者的心臟區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的裝置，其中處于遠程位置處的人經(jīng)由超聲成像單元中的通信信道遠程地操縱被耦合到超聲成像單元上的探頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的裝置，其中所述超聲成像單元包括通信信道以將至少超聲圖像和診斷數(shù)據(jù)之一下載到醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的裝置，其中所述患者監(jiān)視系統(tǒng)包括這樣的插槽，其用來插入包括至少血壓模塊和ECG模塊之一的模塊以監(jiān)視患者的血壓和ECG信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的裝置，進一步包括顯示屏幕，用于在屏幕上顯示超聲圖像和診斷數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，進一步包括分屏顯示器，用于顯示患者監(jiān)視數(shù)據(jù)和相關(guān)的趨勢線以及超聲圖像和從超聲圖像中所提取的相關(guān)趨勢線。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，進一步包括窗中窗顯示器，用于顯示患者監(jiān)視數(shù)據(jù)和相關(guān)的趨勢線以及超聲圖像和從超聲圖像中所提取的相關(guān)趨勢線。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的裝置，其中所述裝置包括一報警，其指示患者的生理參數(shù)已經(jīng)超出預定的閾值，其中報警由超聲圖像或包括每搏排出量、心率或血壓的診斷數(shù)據(jù)來觸發(fā)。
16.一種方法包括將超聲成像單元集成在患者監(jiān)視系統(tǒng)中；將超聲成像單元連接到患者；以及連續(xù)地從患者收集超聲成像數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進一步包括處理超聲成像數(shù)據(jù)以從中產(chǎn)生診斷數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進一步包括通過使用通信信道連續(xù)地將診斷數(shù)據(jù)傳遞到處于另一位置處的人。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，進一步包括分析診斷數(shù)據(jù)并且從中確定對患者的醫(yī)學治療。
全文摘要
一種裝置包括被結(jié)合進患者監(jiān)視系統(tǒng)的超聲成像單元，其連續(xù)地從患者產(chǎn)生超聲圖像并且連續(xù)地從中提取診斷數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B5/0205GK1688256SQ03804836
公開日2005年10月26日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月28日
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