使用低成本換能器的自動(dòng)多普勒速度測(cè)量法
【專利摘要】一種自動(dòng)、獨(dú)立、手持式超聲血管檢查設(shè)備（100）需要減小的數(shù)量的換能器元件（126），且呈現(xiàn)簡(jiǎn)化的用戶界面（136-140），而不需要顯示任何血管的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，探針全自動(dòng)地且在不需要用戶干預(yù)的情況下獲取并檢查所關(guān)注體積（106），搜索目標(biāo)血管，針對(duì)血流的正常性來(lái)測(cè)試血管，并報(bào)告診斷。在另一實(shí)施例中，探針全自動(dòng)地且在不需要用戶干預(yù)的情況下找到體積中的身體血管（108-112），并提取臨床多普勒參數(shù)。
【專利說(shuō)明】使用低成本換能器的自動(dòng)多普勒速度測(cè)量法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢查身體血管的所關(guān)注體積，且更具體地涉及針對(duì)該檢查使用超聲波。
【背景技術(shù)】
[0002]評(píng)估胎兒的健康狀況在懷孕護(hù)理中是非常重要的臨床實(shí)踐。目前，醫(yī)生評(píng)估胎兒健康狀況的最普遍的方法是使用心臟-分娩力描記器(CTG)來(lái)分析胎兒心率和使用超聲多普勒來(lái)評(píng)估母親和胎兒的血管。胎兒和母親的特定血流的超聲多普勒波形分析是所建立的醫(yī)學(xué)實(shí)踐的部分和在用于高風(fēng)險(xiǎn)懷孕(母親體內(nèi)的2型糖尿病、高血壓或先兆子癇以及IUGR——胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)遲緩)的診斷和評(píng)估的各種臨床準(zhǔn)則中的標(biāo)準(zhǔn)建議。例行的產(chǎn)前護(hù)理的主要目的之一是識(shí)別“處于危險(xiǎn)中的”胎兒，以便在臨床上干預(yù)，從而減小圍產(chǎn)期發(fā)病和死亡的發(fā)生率。在胎兒健康狀況的評(píng)估中有用的一些血管是:臍動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈、靜脈導(dǎo)管以及(左和右)子宮動(dòng)脈和臍靜脈。
[0003]超聲波掃描器在全世界的懷孕監(jiān)控中變得必不可少。它們目前用于提供監(jiān)控胎兒的生長(zhǎng)和發(fā)育的最佳選擇。雙重超聲掃描器除了常規(guī)掃描以外還提供超聲脈沖波多普勒。彩色和功率多普勒是對(duì)提供血管成像的掃描器的范圍的較新添加。特別是，彩色多普勒通常被提供，得到了常常被稱為“三重”掃描器的儀器。
[0004]多普勒檢查一般需要高水平的技巧來(lái)得到臨床上有用的測(cè)量結(jié)果。例如，探針相對(duì)于血管的正確取向?qū)Υ_保波束流角小于60度是必要的。當(dāng)在速度的確定中使用大于60度的角時(shí)，在測(cè)量中的誤差被放大。在臨床超聲掃描器上的標(biāo)準(zhǔn)工作流程允許聲譜儀使用標(biāo)準(zhǔn)B模式和彩色流顯示來(lái)確定探針相對(duì)于血管的取向。然后得到頻譜多普勒測(cè)量結(jié)果，因此確保所測(cè)量的速度是正確的。
[0005]在血管應(yīng)用中使用超聲`波以執(zhí)行多普勒速度測(cè)量法需要熟練人員的可利用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在諸如印度之類的新興市場(chǎng)國(guó)家中，專家的缺乏限制了對(duì)超聲波的可利用性和享用權(quán)。因此，獲取和評(píng)估多普勒信號(hào)用于臨床診斷(而不需要用戶解釋超聲掃描圖像)的自動(dòng)方法對(duì)于非放射科醫(yī)師(例如作為主要的治療提供者的0B/GYN或心臟病科醫(yī)師)將是有用的。
[0007]此外，低成本系統(tǒng)對(duì)提供在新興市場(chǎng)環(huán)境中的有吸引力的解決方案是必要的。目前在產(chǎn)前檢查和分娩的市場(chǎng)中可用的設(shè)備是超聲機(jī)器和CTG機(jī)器。然而，這兩種設(shè)備都相
對(duì)昂貴。
[0008]存在對(duì)提供多普勒速度測(cè)量法以篩查(screen)和監(jiān)控高風(fēng)險(xiǎn)懷孕的低成本、容易使用的解決方案的需要。
[0009]本發(fā)明目的在于處理上面討論問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，一種超聲設(shè)備被設(shè)計(jì)成自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行一系列步驟。這些步驟包括使用超聲波針對(duì)所存在的身體血管來(lái)檢查體積；以及如果在檢查中找到一個(gè)或多個(gè)血管，則從一個(gè)或多個(gè)血管當(dāng)中選擇血管來(lái)用于流體流分析。如下面在本文中進(jìn)一步詳細(xì)描述的，該設(shè)備可被建造成低成本的。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，該步驟還包括產(chǎn)生所選擇的血管所特有的信息來(lái)用于分析。
[0012]在另一方面中，所產(chǎn)生的信息包括波形的定量特征。該波形表示在所選擇的血管中的流體的速度隨著時(shí)間的量值。
[0013]在另外的方面中，該步驟包括所述檢查、選擇和產(chǎn)生并且還包括執(zhí)行對(duì)所產(chǎn)生的信息的分析。還包括的步驟是:服從于基于分析的結(jié)果，基于所產(chǎn)生的信息來(lái)提供關(guān)于在所選擇的血管中的流體流的正常性(normality)的指示。
[0014]在又一方面中，步驟包括所述檢查和選擇，并且還包括至少直到所述提供被執(zhí)行為止，將所選擇的血管作為當(dāng)前血管，針對(duì)來(lái)自所找到的血管當(dāng)中的每個(gè)下一血管來(lái)重復(fù)一序列步驟。該序列步驟是；所述選擇、所述產(chǎn)生、執(zhí)行所述分析以及所述提供。
[0015]在又一方面中，該步驟包括基于所產(chǎn)生的信息來(lái)對(duì)所選擇的血管進(jìn)行分類，而使所述提供服從于所述分類的結(jié)果。
[0016]在補(bǔ)充的方面中，在所述檢查之前，指定在血管類別內(nèi)的目標(biāo)血管，該類別是基于生理學(xué)?；谒a(chǎn)生的信息，確定所選擇的血管是否匹配目標(biāo)血管。
[0017]在相關(guān)的方面中，緊跟所述檢查和選擇的是使用超聲波來(lái)產(chǎn)生所選擇的血管所特有的信息，并基于所產(chǎn)生的信息來(lái)提供關(guān)于在所選擇的血管中的流體流的正常性的指示。
[0018]在不同的方面中，該設(shè)備被實(shí)施為手持式獨(dú)立的設(shè)備。
.[0019]在又一不同的方面中，該設(shè)備被實(shí)施為一個(gè)或多個(gè)集成電路。
[0020]從可選的方面中，設(shè)備包括二維換能器，其包括用于使用超聲波來(lái)針對(duì)所存在的身體血管來(lái)檢查體積的元件。以在該檢查中從該元件發(fā)射的超聲波的至少一個(gè)波長(zhǎng)的間隔來(lái)布置該元件。
[0021]在相關(guān)聯(lián)的方面中，該設(shè)備被配置成基于該檢查的結(jié)果來(lái)自動(dòng)得出結(jié)論。
[0022]在子方面中，該得出結(jié)論包括基于該檢查來(lái)判定在檢查中找到的血管中的流體流的正常性。
[0023]在另一子方面中，該設(shè)備被配置成從在該檢查中找到的一個(gè)或多個(gè)血管當(dāng)中進(jìn)行選擇來(lái)用于流體流分析，得出結(jié)論是基于該分析的結(jié)果。
[0024]在又一個(gè)子方面中，該設(shè)備被配置成選擇動(dòng)脈和選擇靜脈。
[0025]在又一個(gè)方面中，該設(shè)備被配置為不具有超聲波的電子聚焦且不需要血管中的任一個(gè)的圖像的顯示。
[0026]在不同的可替代的方面中，該元件具有相應(yīng)的超聲波接收面，每個(gè)超聲波接收面具有至少10平方毫米的表面積。
[0027]在額外的方面中，每個(gè)面具有至少25平方毫米的表面積。
[0028]在另一額外的方面，該間隔是超聲波的至少兩個(gè)波長(zhǎng)的間隔。
[0029]在另一可替代的方面中，一種超聲設(shè)備被配置成執(zhí)行一系列行動(dòng)，該系列包括:檢查體積以找到身體血管；以及，從在該檢查中找到的身體血管中提取臨床多普勒參數(shù)，該系列被自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下被執(zhí)行。[0030]借助于下面的附圖在下文進(jìn)一步闡述超聲檢查設(shè)備的細(xì)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是作為示例示出根據(jù)本發(fā)明的超聲探針、發(fā)射/接收時(shí)序圖、包含血管的所關(guān)注體積和血流波形及相應(yīng)的臨床多普勒指數(shù)的示意圖。
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性信號(hào)處理的概念流程圖；以及
[0033]圖3A和圖3B是展示根據(jù)本發(fā)明的探針操作的示例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1通過(guò)說(shuō)明性和非限制性的示例描繪超聲探針100、發(fā)射/接收時(shí)序圖102、104和包含血管108、110、112的體積或“所關(guān)注體積” 106。還描繪的是血流或“頻譜多普勒超聲”波形114及相應(yīng)的臨床多普勒指數(shù)116、118。
[0035]探針100可實(shí)施為自動(dòng)的手持式的獨(dú)立的、自給的超聲檢查設(shè)備。它具有換能器殼體120和手柄122。
[0036]在換能器殼體120內(nèi)，非相控(non-phased)二維換能器124由換能器元件126組成，該元件的數(shù)量由掃描體積和解剖結(jié)構(gòu)確定。
[0037]如在圖1中作為示例看到的，元件126的數(shù)量是32。因此，在IOmm的元件尺寸的情況下，大約6cm x6cm的體積被覆蓋。與殼體120的前表面130齊平的是換能器元件126的超聲接收面132，這些面還發(fā)射，即發(fā)出超聲波。
[0038]總共僅僅32個(gè)元件126與在常規(guī)醫(yī)學(xué)成像中覆蓋相同的6cm x6cm體積所需的大得多的數(shù)量的元件形成鮮明對(duì)比。`
[0039]在這方面，如同相控陣換能器一樣，用于醫(yī)學(xué)成像的電子聚焦需要1/2波長(zhǎng)，SP，1/2 λ或更小的元件間間隔。用于成像的多普勒超聲波范圍可一般在每秒2χ106個(gè)周期和4χ106個(gè)周期(2到4MHz)之間。超聲波以大約1540米/秒的速度穿過(guò)軟身體組織傳播。波長(zhǎng)，即λ，等于速度除以頻率。在這里，這是1540!11/8除以大約21106周期/8=0.8毫米。用于顯示的醫(yī)學(xué)超聲成像將因此需要小于0.4mm的元件間間隔以及小于(0.4mm)2 (其小于
0.2_2)的元件表面積。因此，在大約1/2 λ的小元件尺寸的情況下，將需要數(shù)千個(gè)元件126來(lái)構(gòu)建2D陣列，該陣列像在圖1中看到的2D陣列一樣，覆蓋6cm乘6cm的體積。
[0040]圖1中的元件的間隔(尺寸)是10mm，其如上所述通常大于在針對(duì)所存在的血管108、110、112檢查所關(guān)注體積106時(shí)使用的超聲波的12 λ。
[0041]更通常地，根據(jù)本文所提出的內(nèi)容，元件126間隔開(kāi)大于1/2λ，雖然元件間間隔128可以是λ、2λ或更大，如在上文中討論的那樣。面132的面積相應(yīng)地為至少0.6平方毫米(mm2),且可以更大,例如10mm2、25mm2或IOOmm2,如在圖1中的。
[0042]有利地，自動(dòng)超聲設(shè)備100不依賴于醫(yī)學(xué)圖像的顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)診斷；而相反以由較少的換能器元件和因此較少的通道組成的陣列為特征。因此，生產(chǎn)的成本低，而憑借自動(dòng)操作，可靠性被維持?？煽啃陨踔量杀惶岣?，如當(dāng)醫(yī)學(xué)檢查必須以更快的節(jié)奏被執(zhí)行時(shí)。自動(dòng)操作也趨于減少檢查時(shí)間，從而減輕工作量，并使檢查變得更方便。
[0043]在多普勒數(shù)據(jù)獲取期間，元件126被順序地激勵(lì)(如時(shí)序圖102、104所示那樣)，或被成組地激勵(lì)(注意來(lái)自一個(gè)元件的聲信號(hào)不影響被同時(shí)激發(fā)的其它信號(hào))。如在圖1中看到的，對(duì)于由從I到32的數(shù)字表示的給定元件，接收周期逐個(gè)元件地落后于發(fā)射周期。多普勒接收門被相應(yīng)地定位于接收周期中，以便使能來(lái)自在所關(guān)注體積106內(nèi)的相應(yīng)深度的采樣。
[0044]在殼體120的后表面134上，是包括頂面板136、左面板138和右面板140的若干用戶界面輸入-輸出面板，以便面向用戶。接通-斷開(kāi)開(kāi)關(guān)142和音頻揚(yáng)聲器面144布置在頂面板136中。左面板138構(gòu)造了功能導(dǎo)航/致動(dòng)按鈕146、顯示器148、多普勒功率檢測(cè)指示器150、胎兒心跳獲取指示器152、母親心跳獲取指示器154、正常血流指示器156和異常血流指示器158。右面板140包括三個(gè)初始化參數(shù)輸入反饋窗口 160、162、164。
[0045]臨床多普勒指數(shù)(例如搏動(dòng)指數(shù)(PI) 116和阻力指數(shù)(RI) 118)是血液搏動(dòng)的與多普勒角無(wú)關(guān)的度量。符號(hào)S、D和A分別代表峰值收縮頻移、舒張末期頻移和一個(gè)心動(dòng)周期。這從血流波形114看到，血流波形114是多普勒頻率的曲線，且因此是血流速度相對(duì)于時(shí)間的曲線。
[0046]探針100在識(shí)別血管時(shí)和在評(píng)估血流的正常性時(shí)可利用指數(shù)PI和RI。在探針100內(nèi)，用作權(quán)利要求1或24的設(shè)備的控制電路(未示出)可采取一個(gè)或多個(gè)集成電路(IC)的形式。根據(jù)權(quán)利要求1或24的一個(gè)或多個(gè)IC可以替代地配置成安裝在諸如超聲雙重掃描器之類的現(xiàn)有裝置中。
[0047]在圖2中作為示例示出了在對(duì)所關(guān)注體積106中由探針100找到的血管108-112進(jìn)行分類時(shí)涉及的信號(hào)處理。
[0048]血管分類器200可被實(shí)施為k最近鄰(K-NN)分類器，例如K=3。
[0049]該分類器首先用于預(yù)測(cè)血管108-112是靜脈還是動(dòng)脈。分類器200的各種特征輸入(例如PI)被使用，M種輸入中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于在M維特征空間中的一維。分類器的另一類型的輸入是訓(xùn)練示例。每個(gè)訓(xùn) 練示例對(duì)應(yīng)于實(shí)際臨床案例，并包括針對(duì)該案例的M個(gè)特征輸入，將示例定義為M維空間中的特定點(diǎn)，即，“示例點(diǎn)”。每個(gè)示例點(diǎn)與“靜脈”或“動(dòng)脈”的相應(yīng)結(jié)果相關(guān)聯(lián)，取決于訓(xùn)練示例實(shí)際上是屬于靜脈還是動(dòng)脈。利用訓(xùn)練示例來(lái)初始化分類器200，使用針對(duì)當(dāng)前正被分類的血管108-112得到的特征輸入來(lái)形成在M維空間中的點(diǎn)。對(duì)于Κ=3，識(shí)別出3個(gè)最近鄰居(示例)點(diǎn)。每個(gè)鄰居將具有值“動(dòng)脈”或“靜脈”作為其結(jié)果。占多數(shù)的得票獲勝。從來(lái)沒(méi)有任何平局，因?yàn)?是奇數(shù)。
[0050]如果血管被分類為動(dòng)脈，則分類器200接著通過(guò)同一最近鄰算法來(lái)確定它是母親還是胎兒。如果血管是母親動(dòng)脈，則做出關(guān)于它是否是子宮動(dòng)脈的確定。如果另一方面，血管是胎兒動(dòng)脈，則做出關(guān)于它是否是臍動(dòng)脈的確定。后面兩個(gè)確定使用同一最近鄰算法。
[0051]最近鄰分類器享有簡(jiǎn)單性的益處，雖然可替代地使用其它可選的方法，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或支持向量機(jī)(SVM)。
[0052]來(lái)自用戶的分類器輸入包括胎齡204和在母親腹部上的探針的粗略的大致位置208。還提供了以用于分類器200的訓(xùn)練示例的形式的血管模型212。
[0053]其它輸入直接或間接地來(lái)自所接收的超聲波216的脈沖-回波信息。
[0054]直接從超聲波216，針對(duì)探針100周圍的組織做出平均反射指數(shù)估計(jì)218。將該指數(shù)與預(yù)先定義的反射指數(shù)列表比較以確定在母親身體上的探針100的位置。
[0055]為了形成間接輸入，所接收的超聲波在解調(diào)器220中被解調(diào)以從載波頻率提取超聲多普勒信號(hào)224。在該多普勒信號(hào)224上執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)228以產(chǎn)生頻譜圖或“基于FFT的超聲波掃描圖”230。從頻譜圖230中，提取一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的頻譜輪廓232。術(shù)語(yǔ)“頻譜輪廓”表示與穿過(guò)動(dòng)脈或靜脈的血流對(duì)應(yīng)的超聲波掃描圖230的部分。頻譜輪廓232可被近似為在于最大和最小頻譜速度(或頻譜頻率)對(duì)應(yīng)的曲線之間的區(qū)域。所提取的頻譜輪廓232的頻譜幅度236被估計(jì)和提供到分類器200。從頻譜輪廓232中，提取對(duì)應(yīng)于峰值(或可選地，平均)頻譜速度的曲線240。還從頻譜輪廓232提取特定的時(shí)間特征248。這些特征包括例如緊在子宮動(dòng)脈的血流波形114中的脈搏之前的陷波(notch)的存在。將受到分類252的血管的PI和RI也被提取。在對(duì)當(dāng)前的所關(guān)注體積106的檢查之前的初始化過(guò)程中，基于接著被提取的頻譜輪廓232來(lái)執(zhí)行脈搏周期時(shí)間估計(jì)256。
[0056]在操作中且如圖3A和圖3B所示，作為初始化過(guò)程的部分，可能是臨床醫(yī)生、助產(chǎn)士、全科醫(yī)師、產(chǎn)科醫(yī)師/婦科醫(yī)師或胎兒放射科醫(yī)師的用戶輸入用于檢查的目標(biāo)血管，例如是左子宮動(dòng)脈(落在“子宮動(dòng)脈”血管生理學(xué)類別內(nèi))；胎齡；和一旦初始化結(jié)束且檢查開(kāi)始時(shí)探針將有的位置的粗略描述。具體地，在致動(dòng)接通/斷開(kāi)開(kāi)關(guān)142之后，用戶快速連續(xù)地按下功能導(dǎo)航/致動(dòng)按鈕146兩次。作為響應(yīng)，第一血管選擇出現(xiàn)在顯示器148中。如果出現(xiàn)的該選擇不是用于檢查的目標(biāo)血管，則按鈕146被按下一次以在顯示器148中提出新的選擇。按鈕148接著被按住，且在初始化參數(shù)輸入反饋窗口 160中提供對(duì)該選擇的視覺(jué)反饋。出現(xiàn)在顯示器148中的是對(duì)以月或星期為單位的胎齡的選擇。以類似的方式，用戶操縱到正確的年齡，并按住按鈕146，以將該選擇的視覺(jué)反饋提供到窗口 162。為了完成初始化參數(shù)輸入，針對(duì)探針位置執(zhí)行相同的過(guò)程，所選擇的位置在窗口 164中示出(步驟S304)。
[0057]用戶現(xiàn)在通過(guò)將探針?lè)胖迷谀赣H腹部上用于脈搏周期時(shí)間估計(jì)256來(lái)繼續(xù)初始化。用戶按下功能導(dǎo)航/致動(dòng)按鈕146以發(fā)起超聲多普勒操作。換能器將在每個(gè)元件位置處掃描深度以檢測(cè)血流運(yùn)動(dòng)，S卩，多普勒功率。如果多普勒功率檢測(cè)指示器150點(diǎn)亮，則表示血流的在300-1000HZ的頻帶中的多普勒功率被檢測(cè)到，該多普勒功率具有足夠的幅值來(lái)推斷胎兒或母親心跳可從動(dòng)脈血流測(cè)量出的結(jié)論。母親的心跳率通常低于胎兒心跳率。除了指示器150以外，短嗶聲可從音頻揚(yáng)聲器144發(fā)出，以使用戶警覺(jué)檢測(cè)到多普勒功率的開(kāi)始?？商娲鼗虼送?，多普勒信號(hào)的音頻反饋可發(fā)生于音頻揚(yáng)聲器144。探針100被保持在恰當(dāng)?shù)奈恢脦酌腌?；如果?，則多普勒功率下降，且點(diǎn)亮的指示器燈150必須再次被實(shí)現(xiàn)。如果在幾秒時(shí)段結(jié)束時(shí)胎兒和母親心跳都未被檢測(cè)到，則用戶可將探針移動(dòng)到母親腹部上的另一位置，并可重復(fù)地完成此，直到檢測(cè)到為止。如果胎兒或母親心跳被檢測(cè)到，即，身體血管且特別是動(dòng)脈被信號(hào)處理途徑220-232、240、256找到，則相應(yīng)的胎兒心跳獲取指示器152或母親心跳獲取指示器154被點(diǎn)亮(步驟S308)。用戶重復(fù)地將探針100移動(dòng)到母親腹部上的下一位置，直到指示器152、154都被點(diǎn)亮(步驟312)，指示針對(duì)母親和胎兒兩者，已獲取和提取到脈搏周期時(shí)間(臨床多普勒參數(shù))。
[0058]用戶現(xiàn)在放置探針以檢查作為目標(biāo)血管的相應(yīng)母親或胎兒血管中的血流的正常性/異常性(步驟S316)。如果多普勒功率檢測(cè)指示器150不點(diǎn)亮(步驟S320)，則未檢測(cè)到表示血流的在300-1000HZ的頻帶中的多普勒功率或該多普勒功率不具有足夠的幅值以找到一個(gè)或多個(gè)血管。在那種情況下，用戶移動(dòng)或傾斜探針100(步驟S324)，直到指示器150被點(diǎn)売。
[0059]一旦指示器被點(diǎn)亮，探針100就保持在恰當(dāng)?shù)奈恢脦酌腌娨蕴幚硭P(guān)注體積106(步驟 S328)。[0060]有利地，這個(gè)處理自動(dòng)地且在不需要用戶干預(yù)的情況下出現(xiàn)。因?yàn)檠艿膱D像的顯示是不需要的，超聲波的電子聚焦是不需要的。設(shè)備從而是簡(jiǎn)化和有成本效益的。
[0061]處理的結(jié)果可以是正常血流指示器156的綠燈、異常血流指示器158的紅燈或如果當(dāng)前正被檢查的血管不匹配目標(biāo)血管則沒(méi)有任何燈。如果指示器156、168都未被點(diǎn)亮(步驟S332)，則處理返回到步驟S324。
[0062]在圖3B中提供了在步驟S328中的處理的示例。每當(dāng)探針100被移動(dòng)或傾斜時(shí)將改變的但當(dāng)用戶保持探針?lè)€(wěn)定時(shí)是固定的所關(guān)注體積106將受到針對(duì)所存在的血管的檢查。特別是，計(jì)算為300-1000HZ的頻帶的多普勒功率。這產(chǎn)生在掃描體積中的血管108-112的3維(3D)表示。使用連續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)來(lái)識(shí)別在掃描體積中的血管的總數(shù)。例如，對(duì)于8個(gè)緊鄰的像素，即，4個(gè)側(cè)像素和4個(gè)對(duì)角像素，假設(shè)血流被檢測(cè)到所對(duì)應(yīng)的相鄰像素表示相同的血管。然而，可在3D中對(duì)血管進(jìn)行繪圖，因?yàn)榭舍槍?duì)不同的深度來(lái)設(shè)置換能器接收門。在3D中，使用基于最小二乘的線擬合算法來(lái)找到將使用連續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別出的點(diǎn)連接起來(lái)的直線。接著計(jì)算直線與換能器元件126的超聲接收面132的角。這得到了 3D圖，各個(gè)血管及其各個(gè)取向可從該3D圖識(shí)別?！な褂米R(shí)別出的取向，可從該圖確定空間特征。例如，在子宮動(dòng)脈掃描中，多普勒樣本體積一般被放置在子宮和髂動(dòng)脈的偽交叉點(diǎn)處。該交叉點(diǎn)被確定為血管上的像素之間的平方距離的最小和的位置(步驟S336)。
[0063]如果血管圖不包含血管108-112 (步驟S340)，則完成對(duì)當(dāng)前的所關(guān)注體積106的處理，沒(méi)有診斷被提出，且控制繼續(xù)進(jìn)行到步驟S332。
[0064]否則，如果血管108-112被檢測(cè)到，則來(lái)自在所關(guān)注體積106中找到的那些血管當(dāng)中的血管被選擇，以用于流體流分析并作為用于匹配目標(biāo)血管的候選者(步驟S344)。任何標(biāo)準(zhǔn)可用于該選擇，因?yàn)楹蜻x者的選擇不結(jié)束，直到目標(biāo)血管被找到或所關(guān)注體積106中的所有血管108-112都已被處理。
[0065]產(chǎn)生所選擇的血管所特有的信息，如在圖2中看到的那樣(步驟S348)。該信息包括例如頻譜多普勒波形特征(平均頻率估計(jì)、周期時(shí)間-在2個(gè)連續(xù)峰之間的時(shí)間間隔、頻譜寬度-在峰和谷處的最大和最小頻率包絡(luò)之間的寬度)、到達(dá)峰值的時(shí)間、保持物的缺陷和臨床多普勒指數(shù)(例如，S/D、PI和RI)。
[0066]基于所產(chǎn)生的信息及對(duì)其的分析，血管分類器200對(duì)所選擇的血管進(jìn)行分類(步驟 S352)。
[0067]如果分類不匹配目標(biāo)血管(步驟S356)且來(lái)自在所關(guān)注體積106中找到的那些血管當(dāng)中的下一血管不再存在(步驟S360)，則控制繼續(xù)進(jìn)行到步驟S332。
[0068]否則，如果分類不匹配目標(biāo)血管，但下一血管存在，則控制分支回到步驟S344，該下一血管用作所選擇的血管(步驟S364)。
[0069]在另一方面，如果分類匹配目標(biāo)血管，則探針100得出關(guān)于目標(biāo)血管，即，所選擇血管中的血流的正常性的結(jié)論。特別是，且作為示例，將多普勒參數(shù)與列線圖(即，表示根據(jù)胎齡的預(yù)期多普勒指數(shù)的表)進(jìn)行比較，以確定流輪廓是正常的還是異常的(步驟S368)。
[0070]基于該結(jié)論，關(guān)于所選擇的血管中的血流的正常性的指示由正常血流指示器156的綠燈或異常血流指示器158的紅燈提供(步驟S372)。
[0071]雖然可有利地在提供對(duì)人或動(dòng)物受驗(yàn)者的醫(yī)學(xué)診斷時(shí)應(yīng)用本發(fā)明的方法，但本發(fā)明的范圍并不如此有限。更概括地，本發(fā)明的技術(shù)目的在于體內(nèi)、體外和半體內(nèi)地找到身體組織中的血管并使其受到液體流分析。
[0072]本文提出的內(nèi)容涉及用于基于分析頻譜多普勒波形的特征的結(jié)果來(lái)提供臨床診斷的自動(dòng)多普勒設(shè)備。應(yīng)用包括頸動(dòng)脈和腎動(dòng)脈篩查、用于檢測(cè)動(dòng)脈末梢疾病(PAD)的ABI測(cè)量、在除了胎兒健康狀況評(píng)估以外的外傷或其它出血中的經(jīng)顱、出血檢測(cè)。
[0073]—種自動(dòng)、獨(dú)立、手持式超聲血管檢查設(shè)備需要減小的數(shù)量的換能器元件，且呈現(xiàn)簡(jiǎn)化的用戶界面，而不需要顯示任何血管的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，探針全自動(dòng)地且在不需要用戶干預(yù)的情況下獲取并檢查所關(guān)注體積，搜索目標(biāo)血管，針對(duì)血流的正常性來(lái)測(cè)試血管，并報(bào)告診斷。在另一實(shí)施例中，探針全自動(dòng)地且在不需要用戶干預(yù)的情況下找到體積中的身體血管，并提取臨床多普勒參數(shù)。
[0074]雖然在附圖和前述描述中詳細(xì)示出和描述了本發(fā)明，但這樣的說(shuō)明和描述應(yīng)被考慮為說(shuō)明性的或示例性的而不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。
[0075]例如，在初始化期間可指定多于一個(gè)的目標(biāo)血管。這些血管可以按它們被找到的順序來(lái)被處理，或可在初始化期間規(guī)定特定的順序。
[0076]根據(jù)對(duì)附圖、本公開(kāi)和所附權(quán)利要求的研究，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)可理解并做出對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的其它變型。在權(quán)利要求中，詞“包括”并不排除其它元件或步驟，且不定冠詞“一個(gè)”或“一種”并不排除復(fù)數(shù)。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制其范圍。
[0077]計(jì)算機(jī)程序可隨時(shí)地、暫時(shí)地或持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間段存儲(chǔ)在適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如光存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì))中。這樣的介質(zhì)只是在非暫時(shí)的傳播信號(hào)的意義上是非暫時(shí)的，且因此可被實(shí)現(xiàn)為例如寄存器存儲(chǔ)器、處理器高速緩存器或RAM。
[0078]單個(gè)處理器或其它單元可實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中列舉的幾個(gè)項(xiàng)的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中列舉某些措施的事實(shí)并不`表示這些措施的組合不能被使用以獲利。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲設(shè)備(100),被配置成執(zhí)行一系列行動(dòng),所述系列行動(dòng)包括: 使用超聲波來(lái)針對(duì)存在的身體血管來(lái)檢查體積(S336)；以及， 如果在所述檢查中找到一個(gè)或多個(gè)血管(S340)，則從所述一個(gè)或多個(gè)血管當(dāng)中選擇血管以用于流體流分析， 自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行所述系列行動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，被自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行的所述系列行動(dòng)還包括產(chǎn)生所選擇的血管所特有的信息(S348)以用于所述分析。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，所產(chǎn)生的信息包括波形(114)的定量特征(232)，所述波形表示在所述血管中的流體的速度隨著時(shí)間的量值。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，被自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行的所述系列行動(dòng)包括下列步驟: a)所述檢查；以及 b)所述選擇(S344)、所述產(chǎn)生、執(zhí)行對(duì)所產(chǎn)生的信息的所述分析，以及，服從于基于所述分析(248、252)的結(jié)果、基于所述所產(chǎn)生的信息來(lái)提供關(guān)于在所述所選擇的血管中的流體流的正常性的指示。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，被自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行的所述系列行動(dòng)包括: 步驟a)和b);以及 c)至少直到所述提供 被執(zhí)行為止，以所述所選擇的血管作為當(dāng)前血管(S364)，針對(duì)來(lái)自所找到的所述血管當(dāng)中的每個(gè)下一血管來(lái)重復(fù)步驟b )。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，被自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行的所述系列行動(dòng)還包括基于所述所產(chǎn)生的信息來(lái)對(duì)所述所選擇的血管進(jìn)行分類(S352)，所述提供服從于所述分類的結(jié)果。
7.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還被配置成在所述檢查之前指定(S304)在血管類別內(nèi)的目標(biāo)血管，所述類別基于生理學(xué)，并且所述設(shè)備還被配置成基于所產(chǎn)生的信息來(lái)確定所述所選擇的血管是否匹配所述目標(biāo)血管。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，被自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行的所述系列行動(dòng)還包括使用超聲波(216)來(lái)獲取將在所述檢查中被檢查的體積數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，被自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行的所述系列行動(dòng)還包括:使用超聲波來(lái)產(chǎn)生所選擇的血管所特有的信息；以及基于所產(chǎn)生的信息來(lái)提供關(guān)于在所述血管中的流體流的正常性的指示(S372)。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，被實(shí)施為手持式(122)、獨(dú)立的設(shè)備。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，被實(shí)施為一個(gè)或多個(gè)集成電路。
12.—種設(shè)備,包括: 二維換能器(124)，其包括用于使用超聲波針對(duì)存在的身體血管來(lái)檢查體積的元件(126)，以在所述檢查中從所述元件發(fā)射的超聲波的至少一個(gè)波長(zhǎng)的間隔來(lái)布置所述元件。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述設(shè)備被配置成基于所述檢查的結(jié)果來(lái)自動(dòng)得出結(jié)論(S368)。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，所述得出結(jié)論包括基于所述檢查來(lái)判定在所述檢查中找到的血管(108-112)中的流體流的正常性。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，被配置成從在所述檢查中找到的一個(gè)或多個(gè)血管當(dāng)中進(jìn)行選擇以用于流體流分析，所述得出結(jié)論是基于所述分析的結(jié)果。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，被配置用于對(duì)動(dòng)脈的所述選擇和對(duì)靜脈的所述選擇。
17.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，被配置為不具有超聲波的電子聚焦且不需要所述血管中的任一個(gè)的圖像的顯示(102、104)。
18.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述元件具有相應(yīng)的超聲波接收面(132)，每個(gè)超聲波接納面具有至少10平方毫米的表面積。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，所述面中的每個(gè)都具有至少25平方毫米的表面積。
20.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述間隔是所述超聲波的至少兩個(gè)波長(zhǎng)(128)的間隔。
21.一種用于超聲身體流體流分析設(shè)備的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述介質(zhì)包括由處理器可執(zhí)行的用于執(zhí)行一系列行動(dòng)的指令，所述系列行動(dòng)包括: 使用超聲波針對(duì)存在的身體血管來(lái)檢查體積；以及， 如果在所述檢查中找到一個(gè)或多個(gè)血管，則從所述一個(gè)或多個(gè)血管當(dāng)中選擇血管來(lái)用于流體流分析， 自動(dòng)地和在不需要用戶干 預(yù)的情況下執(zhí)行所述系列行動(dòng)。
22.一種用于制造超聲身體流體流分析設(shè)備的方法，所述方法包括: 將超聲設(shè)備配置為自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行一系列行動(dòng)，所述系列行動(dòng)包括: 使用超聲波針對(duì)存在的身體血管來(lái)檢查(S336)體積；以及， 如果在所述檢查中找到一個(gè)或多個(gè)血管，則從所述一個(gè)或多個(gè)血管當(dāng)中選擇血管來(lái)用于流體流分析。
23.一種用于制造包括二維換能器的設(shè)備的方法，包括: 向所述換能器提供用于使用超聲波針對(duì)存在的身體血管來(lái)檢查體積的元件，以在所述檢查中從所述元件發(fā)射的超聲波的至少一個(gè)波長(zhǎng)的間隔(128)來(lái)布置所述元件。
24.—種被配置成執(zhí)行一系列行動(dòng)的超聲設(shè)備,所述系列行動(dòng)包括: 檢查體積以找到身體血管(S308);以及， 從在所述檢查中找到的身體血管中提取臨床多普勒參數(shù)(256)， 自動(dòng)地和在不需要用戶干預(yù)的情況下執(zhí)行所述系列行動(dòng)。
【文檔編號(hào)】A61B8/06GK103442649SQ201180061908
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月22日
【發(fā)明者】A·阿南德, J·彼得魯齊洛, R·S·西索迪亞, L·古普塔, P·瓦集內(nèi)帕里, C·菲爾雄 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司