自動(dòng)多普勒脈動(dòng)周期選擇的制作方法
【專利摘要】一種設(shè)備(308)被配置用于檢查搏動(dòng)流,用于基于所檢查的流來導(dǎo)出譜特征并用于基于所導(dǎo)出的特征來確定選擇哪一或哪些脈動(dòng)周期作為所述流的表示。所選擇的周期能夠是連續(xù)的并且達(dá)到預(yù)定的周期數(shù)量,例如五個(gè)。最初可以基于波形異常來濾除受到選擇的周期(200),其中,基于諸如波形卡規(guī)測量結(jié)果和其他類型的特征的參數(shù)來判斷處于足夠數(shù)量的連續(xù)的組中的存留周期。如果測得參數(shù)與在未經(jīng)最初過濾的譜圖周期上的每一各自參數(shù)的參數(shù)中值的變化不大,那么檢測到良好周期(202)。所述技術(shù)可以根據(jù)用戶選擇考慮適于具體醫(yī)療應(yīng)用的額外參數(shù)。用途包括通過名稱正確地識(shí)別出動(dòng)脈。
【專利說明】自動(dòng)多普勒脈動(dòng)周期選擇
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及搏動(dòng)流,更具體而言,涉及選擇表示所述流的脈動(dòng)周期。
【背景技術(shù)】
[0002] 商業(yè)雙工超聲系統(tǒng)被廣泛地用于對(duì)血管定位,并獲得來自血管的流特征。例如,在 產(chǎn)科中,存在針對(duì)子宮動(dòng)脈、臍動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈、心臟內(nèi)應(yīng)用、頸動(dòng)脈等的應(yīng)用。雙工超聲 系統(tǒng)將對(duì)解剖結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)、二維、脈動(dòng)回波成像的模態(tài)與多普勒超聲系統(tǒng)的模態(tài)組合,從多 普勒超聲系統(tǒng)能獲得來自血管的多普勒頻移或速度信息。
[0003] 在血管應(yīng)用中使用超聲來執(zhí)行多普勒速度測量需要準(zhǔn)確的流參數(shù)的計(jì)算以生成 一致、可重現(xiàn)并且可靠的診斷。
[0004] 計(jì)算流參數(shù)的準(zhǔn)確度取決于超聲醫(yī)師或醫(yī)生所選出的周期,其中,人工選擇良好 的周期。
[0005] 多普勒檢查通常需要很高程度的技能才能獲得臨床上有用的測量結(jié)果。例如,探 頭相對(duì)于血管的正確取向?qū)τ诖_保射束-流角度小于60度是很重要的。當(dāng)在速度確定中 使用大于60度的角時(shí),測量結(jié)果中的誤差被放大。關(guān)于臨床超聲掃描器的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程允 許聲譜儀操作員使用標(biāo)準(zhǔn)的B模式和彩色流顯示器來確定探頭相對(duì)于血管的取向。之后獲 得譜多普勒測量結(jié)果,因而確保了測得的速度是正確的。
[0006] 在血管應(yīng)用中使用超聲來執(zhí)行多普勒速度測量需要有技能型人員。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 在諸如印度的新興市場國家,專家短缺限制了超聲的可用性和使用性。因此,采集 和評(píng)估用于臨床診斷的多普勒信號(hào)的自動(dòng)化方法(不需要用戶解讀超聲掃描圖像)將對(duì)作 為首要處置提供者的諸如0B/GYN或心臟病專家的非放射科醫(yī)師有用。
[0008] 另外,低成本系統(tǒng)對(duì)于在新興市場環(huán)境中提供有吸引力的解決方案也是很重要 的。當(dāng)前市售的用于產(chǎn)前檢查和分娩的設(shè)備是超聲掃描器和胎兒監(jiān)測器/胎心宮縮圖 (CTG)機(jī)。然而,這些設(shè)備都相對(duì)昂貴。
[0009] 需要一種低成本的易于使用的解決方案來提供多普勒速度測量,從而為高危妊娠 進(jìn)行篩查和監(jiān)測。
[0010] 另外,甚至就在除了產(chǎn)科以外的醫(yī)療應(yīng)用中的雙工超聲系統(tǒng)以及類似系統(tǒng)而言, 良好脈動(dòng)周期的人工的即可視的選擇也需要專業(yè)技能并且是一項(xiàng)繁瑣而耗時(shí)的任務(wù)。具體 而言,良好的周期是表示血管中的實(shí)際血液動(dòng)力學(xué)概況的周期。
[0011] 而且,關(guān)于對(duì)什么構(gòu)成良好的周期的判斷在觀察者當(dāng)中有所不同。
[0012] 尤其是在諸如印度的新興市場中更是需要自動(dòng)選擇。
[0013]發(fā)明名稱為 "Automated Doppler Velocimetry Using a Low-Cost Transducer,' 和"Excitation Schemes for Low-Cost Transducer Arrays"的共同轉(zhuǎn)讓的專利申請(qǐng)公開 了一種手持的、獨(dú)立的、基于多普勒的超聲探頭,其檢查面被不太精細(xì)地劃分成了單獨(dú)的換 能器元件,即,為了使用相對(duì)少的單獨(dú)元件,通過引用將兩申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容并入本文。 如本文所提到的,探頭自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),而不必對(duì)解剖結(jié)構(gòu)的視覺顯示加以解讀。
[0014] 本申請(qǐng)涉及新穎的自動(dòng)脈動(dòng)周期選擇,其具體應(yīng)用于剛剛在上文中提到的探頭以 及諸如雙工超聲系統(tǒng)的用戶交互成像系統(tǒng)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一方面,一種設(shè)備被配置用于檢查搏動(dòng)流,用于基于所檢查的流來 導(dǎo)出譜特征并且用于基于所導(dǎo)出的特征來確定選擇哪一或哪些脈動(dòng)周期作為所述流的表 /_J、1 〇
[0016] 根據(jù)一個(gè)子方面,所選擇的周期是連續(xù)的。
[0017] 根據(jù)另一個(gè)子方面,所述選擇選出預(yù)定數(shù)量的周期。該數(shù)量能夠是五。
[0018] 根據(jù)一個(gè)其他子方面,所述設(shè)備包括顯示器,并且所述設(shè)備還被配置用于響應(yīng)于 所述確定來顯示所選擇的一個(gè)或多個(gè)周期。
[0019] 根據(jù)一個(gè)不同的子方面,所述設(shè)備還被配置用于對(duì)選擇的周期進(jìn)行操作,以計(jì)算 臨床參數(shù)。通常針對(duì)選擇的五個(gè)周期中的每個(gè)計(jì)算臨床參數(shù),并將從這五個(gè)周期得到的平 均值作為臨床參數(shù)值。
[0020] 根據(jù)另一子方面,所述設(shè)備包括顯示器,并且所述設(shè)備還被配置用于響應(yīng)于所述 計(jì)算來顯示所述臨床參數(shù)。
[0021] 根據(jù)相關(guān)子方面,所述流是血管的流。
[0022] 根據(jù)一個(gè)補(bǔ)充子方面,所述檢查包括接收超聲。所述設(shè)備還被配置用于從所接收 的超聲生成受到選擇的周期。
[0023] 在又一子方面中,手持的、獨(dú)立的診斷裝置包含所述設(shè)備。
[0024] 在相關(guān)子方面中,所述設(shè)備以換能器元件為特征并被配置為不以集合的方式使用 這些元件中的任何元件對(duì)用于為了執(zhí)行所述導(dǎo)出而所做的檢查的任何射束進(jìn)行聚焦和導(dǎo) 引。
[0025] 根據(jù)一個(gè)額外的子方面,所述設(shè)備包括用于指定在所述確定中使用的血流參數(shù)和 /或執(zhí)行所述確定所針對(duì)的醫(yī)療應(yīng)用的用戶接口。
[0026] 根據(jù)另一個(gè)額外的子方面,所述設(shè)備包括用戶接口,所述用于接口包括顯示器。所 述設(shè)備還被配置用于:通過選出多個(gè)片段而進(jìn)行所述選擇,所述多個(gè)片段的每個(gè)由所述周 期中的多個(gè)周期構(gòu)成;并且用于在所述顯示器上顯示所述片段,以用于經(jīng)由所述接口的用 戶選擇。
[0027] 根據(jù)另一個(gè)補(bǔ)充子方面,所述設(shè)備還被配置用于通過突出顯示所顯示的片段而區(qū) 分所顯示的片段。
[0028] 在又一不同子方面中,譜圖包括受到所述選擇的所述周期。
[0029] 在另一子方面中,受到所述選擇的所述周期分別具有多個(gè)指定參數(shù)。如果一周期 的指定參數(shù)中的任何參數(shù)偏離能從所述譜圖導(dǎo)出的各自的平均值超過了預(yù)定量,那么所述 確定從所述選擇中排除這一周期。
[0030] 在又一子方面中,所述平均值為中值。
[0031] 作為一個(gè)具體的子方面,具有多個(gè)指定參數(shù)的周期還被配置用于:a)通過指定參 數(shù),使用所述參數(shù)與平均值的偏差的絕對(duì)值作為指數(shù)以形成項(xiàng);并且b)在所述多個(gè)參數(shù)上 對(duì)所述項(xiàng)求和,以得到周期質(zhì)量量度。
[0032] 在另一個(gè)子方面中,所述指數(shù)的底數(shù)是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)的函數(shù)。
[0033] 備選地或額外地,在另一子方面中,所述確定包括對(duì)所述量度求和,以得到周期系 列片段質(zhì)量量度。
[0034] 在又一不同的子方面中,特征的范例是對(duì)周期的多普勒譜波形卡規(guī)測量結(jié)果。所 述確定需要計(jì)算所述測量結(jié)果的偏差。
[0035] 在又一其他子方面中,所選擇的周期表示隨時(shí)間變化的頻移。
[0036] 在又一額外的子方面中,將所述設(shè)備被配置用于基于一組條件中的至少一個(gè)來從 受到所述選擇的所述周期中濾除一周期,所述組包括:a)在所述周期中存在超過一個(gè)峰以 及存在超過一個(gè)谷這兩種情況中的至少一種;b)所述周期的譜帶中的頻率響應(yīng)未超過預(yù) 定閾值;c)所述周期在預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)未達(dá)到其峰收縮值;以及d)所述周期具有小于預(yù)定 長度的長度。
[0037] 下文將借助下述附圖進(jìn)一步闡述新穎的、自動(dòng)的脈動(dòng)周期選擇設(shè)備的細(xì)節(jié),所述 附圖并不是按比例繪制的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038] 圖1是示出了例如超聲探頭、包含血管的感興趣體積和血流波形以及各自的臨床 多普勒指標(biāo)的示意圖;
[0039] 圖2是對(duì)良好的脈動(dòng)周期以及周期系列片段質(zhì)量量度進(jìn)行舉例說明的概念圖;
[0040] 圖3是對(duì)脈動(dòng)周期的片段的一種可能的視覺顯示的示意圖,所述片段用作選擇的 候選;并且
[0041] 圖4是用于選擇良好的脈動(dòng)周期的過程的示范性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 在對(duì)文中提出的關(guān)于自動(dòng)脈動(dòng)周期選擇的內(nèi)容的描述之前大部分是對(duì)上文中提 到的共同轉(zhuǎn)讓的專利申請(qǐng)中公開的基于多普勒的探頭的概述。
[0043] 圖1通過說明性而非限制性范例描繪了超聲探頭100以及包含血管108、110、112 的體積或"感興趣體積"106。還描繪了血流或者"譜多普勒超聲",波形114(即,譜圖包絡(luò)) 以及各自的臨床多普勒指標(biāo)116、118。
[0044] 可將探頭100實(shí)施為自動(dòng)的、手持的、獨(dú)立的、自包含的超聲檢查設(shè)備。其具有換 能器外殼120和手柄122。
[0045] 在換能器外殼120內(nèi),非相控二維換能器陣列124包括換能器元件126,元件的數(shù) 量由掃描體積和解剖結(jié)構(gòu)確定。盡管數(shù)據(jù)采集可以單獨(dú)地由元件126發(fā)生,但是如以下更 為詳細(xì)地描述的,多個(gè)元件可同時(shí)地運(yùn)轉(zhuǎn)以縮短總的采集時(shí)段。
[0046] 如在圖1中通過范例可以看出,元件126的數(shù)量為32。因此,就10mm的元件尺寸 而言,大約覆蓋了 6cmX6cm的體積。換能器元件126的超聲接收面132與外殼120的前表 面130平齊,所述接收面同樣用于發(fā)射(即,發(fā)出)超聲。
[0047] 總共只有32個(gè)元件126與常規(guī)醫(yī)療成像中覆蓋同樣的6cmX 6cm的體積所需的大 得多的元件數(shù)量形成了鮮明的對(duì)比。
[0048] 在這點(diǎn)上,用于醫(yī)療成像的電子聚焦與相控陣列換能器的情況一樣需要1/2波長 (即,1/2 λ)或更小的元件間間隔。用于成像的多普勒超聲通常能夠處于2X 106個(gè)周期/秒 到4X 106個(gè)周期/秒(2MHz到4MHz)之間的范圍內(nèi)。超聲以大約1540米/秒的速度通過 身體軟組織傳播。波長(即,λ)等于速度除以頻率。這里,其為1540m/s除以大約2X10 6 周期/秒=〇. 8毫米。因此,用于顯示器的醫(yī)療超聲成像將需要小于0. 4_的元件間間隔 以及小于(〇.4_)2的元件表面面積,該面積小于0.2_2。因此,就大約1/2 λ的小元件尺寸 而言,將需要數(shù)千元件126來構(gòu)建2D陣列,該陣列與圖1中看到的陣列類似覆蓋6cmX6cm 的體積。
[0049] 圖1中的元件的間隔(尺寸)為10mm,如上文所討論的,其通常超過用于對(duì)血管 108、110、112所存在的感興趣體積106進(jìn)行檢查的超聲的12入。
[0050] 更一般而言,根據(jù)文中提出的內(nèi)容的元件126間隔分開超過1/2 λ,盡管元件間間 隔128可以是λ、2 λ或更大,如上文中所討論的。對(duì)應(yīng)地,面132的面積至少為0. 6平方 毫米(mm2),并且其可以更大,例如10mm2、25mm2或者100mm 2,如圖1所示。
[0051] 有利地,自動(dòng)超聲設(shè)備100不依賴于醫(yī)療圖像的顯示就能達(dá)成診斷;但是其反而 以包括更少換能器元件以及因此更少信道的陣列為特征。因此,制造成本低,同時(shí)借助于自 動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)維持了可靠性。在必須以較快的速度執(zhí)行醫(yī)療檢查時(shí),甚至可以改善可靠性。自動(dòng) 運(yùn)轉(zhuǎn)還傾向于減少檢查時(shí)間,由此減輕工作量,從而使檢查更加方便。
[0052] 在多普勒數(shù)據(jù)采集期間,元件126以順序方式被激活(fire),或者以一個(gè)或多個(gè)組 的方式被激活,其中,注意來自一個(gè)元件的聲學(xué)信號(hào)不會(huì)顯著影響同時(shí)受到激勵(lì)的其他信 號(hào)。對(duì)于每個(gè)元件126而言,接收時(shí)段滯后于發(fā)射時(shí)段。將多普勒接收柵極對(duì)應(yīng)地放置在 接收時(shí)段中,從而使得能夠從感興趣體積106內(nèi)的對(duì)應(yīng)深度采樣。
[0053] 多個(gè)用戶接口以及包括上面板136、左面板138和右面板140的輸入-輸出面板處 于外殼120的后表面134上,從而使其面對(duì)用戶。將開啟-關(guān)閉開關(guān)142和音頻揚(yáng)聲器面 144設(shè)置在上面板136中。左面板138框入了功能導(dǎo)航/啟動(dòng)按鈕146、顯示器148、多普 勒功率檢測指示器150、胎兒心搏采集指示器152、孕婦心搏采集指示器154、正常血流指示 器156以及異常血流指示器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。
[0054] 陣列124的元件126全部獨(dú)立地被操作以進(jìn)行成像。
[0055] 這與(例如)以集合的方式使用多個(gè)單獨(dú)的換能器元件進(jìn)行成像或?qū)б涫南?控陣列形成了對(duì)比。在相控陣列中,通過使元件的輸入和/或輸出相對(duì)于其他元件適當(dāng)延 遲而執(zhí)行導(dǎo)引和聚焦。
[0056] 根據(jù)文中提出的內(nèi)容,同時(shí)激活一個(gè)組的換能器元件。該組元件繼續(xù)同時(shí)地并且 由元件獨(dú)立地進(jìn)行成像直到該組的數(shù)據(jù)采集時(shí)段終止。
[0057] -種用于按照組進(jìn)行成像的設(shè)備被配置為不以集合的方式使用元件126中的任 何元件對(duì)成像中使用的射束進(jìn)行聚焦和導(dǎo)引。作為演示,圖1中的換能器元件166、168、 170、172每個(gè)具有其各自的信號(hào)174、176、178、180。信號(hào)174、180在發(fā)射時(shí)滯后于發(fā)射信號(hào) 176、178,由此得到對(duì)所產(chǎn)生的超聲射束的聚焦和/或?qū)бH缭趫D1中通過"X" 182指示 的,探頭100并不是針對(duì)這樣的協(xié)議實(shí)施的。類似地,在接收時(shí),也不向元件166、168、170、 172差異性地施加延遲。
[0058] 血流波形114是隨時(shí)間變化的多普勒頻移的圖,并且其由此指示了隨時(shí)間變化的 血流速度。
[0059] 諸如搏動(dòng)指數(shù)(PI) 116和阻力指數(shù)(RI) 118的臨床多普勒指標(biāo)是血液搏動(dòng)性的與 角度無關(guān)的多普勒度量。標(biāo)注血流波形114的符號(hào)S、D和C分別表示收縮期峰值頻移、舒 張末期頻移以及一個(gè)心搏周期的長度。另一個(gè)常用的臨床多普勒指標(biāo)是收縮期/舒張期比 S/D。符號(hào)S、D和C是多普勒譜波形的卡規(guī)測量結(jié)果。這些以及諸如臨床多普勒指標(biāo)的其 他臨床或血流參數(shù)是搏動(dòng)流的譜特征的范例,能夠基于其判斷周期的質(zhì)量。另一個(gè)譜特征 是譜帶內(nèi)的頻率響應(yīng),如果其足夠低則指示周期質(zhì)量不夠。類似地,如果一周期沒有在給定 的時(shí)段內(nèi)取得其峰收縮值或者其完整周期長度,那么認(rèn)為其質(zhì)量不夠。
[0060] 探頭100能夠利用上文識(shí)別的多普勒指標(biāo)來識(shí)別血管以及評(píng)估血流的正常性。
[0061] 對(duì)由探頭100在感興趣體積106中找到的血管108-112進(jìn)行分類和分析所涉及的 信號(hào)處理以及有關(guān)探頭及其使用的更多細(xì)節(jié)已在上文提到的共同轉(zhuǎn)讓的專利申請(qǐng)中公開。
[0062] 圖2例證了多普勒信號(hào)的譜圖中的良好脈動(dòng)周期200以及用于從譜圖選擇一系列 良好脈動(dòng)周期的周期系列片段質(zhì)量量度202。所述多普勒信號(hào)是已經(jīng)從載波頻率(S卩,要從 血流產(chǎn)生回波的脈動(dòng)的載波頻率)中提取出來的。使用正交解調(diào)器進(jìn)行所述提取。對(duì)來自 所述解調(diào)器的輸出進(jìn)行帶通濾波,以去除可能源自于諸如血管壁和軟組織的緩慢移動(dòng)結(jié)構(gòu) 的低頻信號(hào)以及具有超出特定水平的頻率的信號(hào)。所得到的多普勒信號(hào)指示多普勒頻移以 及血流速度。
[0063] 對(duì)應(yīng)于單次心搏的典型的良好脈動(dòng)周期200在自從該周期開始的可接受的持續(xù) 時(shí)間內(nèi)具有處于兩個(gè)谷206、208之間的顯著峰204??山邮艿某掷m(xù)時(shí)間在孕婦動(dòng)脈和胎兒 動(dòng)脈中是不同的。孕婦動(dòng)脈的持續(xù)時(shí)間能夠在〇. 6秒到1. 5秒之間變化,而對(duì)于胎兒動(dòng)脈 而言,其能夠是從0.3秒到1.0秒。還要檢查沒有局部峰204或谷208的情況。因此,每個(gè) 脈動(dòng)周期200優(yōu)選具有單個(gè)峰204和單個(gè)谷208。
[0064] 由于在周期200期間頻移的升高和降低分別表示血流速度的升高和降低,所以良 好的周期將呈現(xiàn)平穩(wěn)的升高和平穩(wěn)的降低。周期200的下降部分(即,從峰到谷)經(jīng)歷另 一測試。檢查連接峰204和緊隨該峰的谷208的線210是否與波形114交叉至少一次。圖 2示出了交叉點(diǎn)211。沒有這樣的交叉點(diǎn)211指示周期200不能充分地表示搏動(dòng)血流。 [0065] 而且,譜信息中的一些可能并不是可連續(xù)解讀的,因?yàn)槟繕?biāo)血管108-112可能由 于患者或超聲醫(yī)師的運(yùn)動(dòng)或者由于血管108-112自身的運(yùn)動(dòng)而未處于樣本體積內(nèi)。如果超 聲探頭100沒有與血管108-112成適當(dāng)?shù)慕嵌龋蛘哂捎趤碜韵噜徑M織或者內(nèi)置電子器件 的噪聲的原因,脈動(dòng)周期200中的一些可能不具有用于解讀的良好質(zhì)量。
[0066] 結(jié)果,譜圖的一些部分可能很弱,并且在屏幕上看起來像是消退的或者缺失的,這 指示處理輸入多普勒信號(hào)的快速傅里葉變換(FFT)的相關(guān)頻率樣本的幅度低。在譜圖輪廓 的形狀中觀察到的其他類型的異常包括弱峰值強(qiáng)度、不完整的周期200、缺少峰204和尖高 的峰。
[0067] 基于這些考慮,最初濾除周期200中的一些。存留的周期200的譜特征被提取,并 被用于對(duì)五個(gè)連續(xù)的存留周期的片段進(jìn)行評(píng)分。依賴于五個(gè)周期是可接受的臨床實(shí)踐。本 發(fā)明人憑經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)要審慎地選擇一系列連續(xù)的周期200。在圖2中被示為Em的周期系列片 段質(zhì)量量度202用于評(píng)分。其為五個(gè)周期質(zhì)量量度212的和201,其中,一個(gè)質(zhì)量量度針對(duì) 五個(gè)連續(xù)周期200中的每個(gè)。每個(gè)周期質(zhì)量量度212包括三個(gè)項(xiàng)214,盡管針對(duì)除了產(chǎn)科之 外的其他醫(yī)療應(yīng)用也能夠增加額外的項(xiàng)。每個(gè)項(xiàng)214具有底數(shù)216和指數(shù)218。底數(shù)216 是通常被稱為"e"的項(xiàng)目(S卩,自然對(duì)數(shù)(In)的底數(shù))的函數(shù)。在圖2的范例中,所述函 數(shù)是恒等函數(shù)。底數(shù)216能夠是任何超過一的值,例如,"e"或任何更大的數(shù)。指數(shù)218是 偏差222的絕對(duì)值220。偏差222是關(guān)對(duì)周期200的多普勒譜波形卡規(guī)測量結(jié)果224與該 測量結(jié)果在未被作為異常排除的譜圖的周期上的中值226之間的偏差。符號(hào)SpQ和Di表 示周期i的收縮期、周期長度和舒張期。指數(shù)218是收縮期、周期長度和舒張期與對(duì)應(yīng)的中 值226的偏差222的各自的絕對(duì)值220。所述中值被用作表示值的度量,因?yàn)樗鲋兄迪鄬?duì) 于極端觀測值而言是魯棒的,并且還充當(dāng)某種類型的平均。項(xiàng)214的指數(shù)性質(zhì)確保了即使 單個(gè)周期200偏離了中值226的代價(jià)也會(huì)招致高懲罰。E m的方程是可擴(kuò)展的,以包括針對(duì) 其他醫(yī)療應(yīng)用的其他項(xiàng)214。例如,頸動(dòng)脈的特征是譜展寬,其為最大頻率包絡(luò)中的峰值與 最小頻率包絡(luò)中的峰值之間的距離。最大頻率包絡(luò)是相對(duì)于血流中的最大頻率應(yīng)用于譜圖 的包絡(luò)。具體而言,由于血液的粘滯度的原因,從橫截面的角度上來講血液以不同的速度流 經(jīng)動(dòng)脈,其在鄰近動(dòng)脈壁的外圍附近是滯后的。對(duì)于心臟應(yīng)用而言,例如,對(duì)于那些涉及二 尖瓣、三尖瓣和主動(dòng)脈瓣的應(yīng)用而言,所述特征包括等容量(isovolume)弛豫時(shí)間、等容量 加速時(shí)間、收縮期早期的加速時(shí)間和舒張期早期的減速之間。在腎臟應(yīng)用中,腎動(dòng)脈的譜展 寬能夠充當(dāng)特征。
[0068] 圖3描繪了一種實(shí)施方式,其包括對(duì)脈動(dòng)周期200的片段304、306的視覺顯示 302,所述片段在根據(jù)E m評(píng)分之后充當(dāng)供用戶選擇的候選。能夠(但不需要)將這一實(shí)施 方式中的超聲探頭308設(shè)計(jì)為獨(dú)立的設(shè)備。探頭308無線地或者有線地可連接至或被連接 至處理器310,處理器310轉(zhuǎn)而被連接至用戶接口 312。用戶接口 312具有顯示屏314和用 戶可啟動(dòng)控制316。屏幕314的觸敏特征能夠被包含于控制316當(dāng)中,如其他導(dǎo)航和選擇設(shè) 備(例如鼠標(biāo)、按鈕、滑鍵、旋鈕和跟蹤球)所能夠的。
[0069] 顯示302從左到右跨越顯示屏314連續(xù)移動(dòng)。當(dāng)前處于屏幕上的任何片段304、 306都是可選擇的,例如,通過觸摸觸摸屏進(jìn)行選擇。在滾動(dòng)顯示中,兩個(gè)片段304、306之間 的點(diǎn)線320表示時(shí)間上的已經(jīng)排除了周期200或高評(píng)分(并且因此不太期望的)片段的位 置。通過亮度、顏色或者如這里所示的下劃線324、328對(duì)所顯示的片段304、306突出顯示。 連同突出顯示一起,可以在每個(gè)片段304、306跨越屏幕314平移的過程中,使每個(gè)片段附有 每個(gè)周期200的卡規(guī)測量結(jié)果224和/或片段評(píng)分。當(dāng)選擇片段304、306時(shí),所述片段中 的周期200的多普勒參數(shù)116、118被計(jì)算,并出現(xiàn)在屏幕上。
[0070] 作為使片段滾動(dòng)的替代方案,所述系統(tǒng)能夠自動(dòng)選擇所述片段或具有最低評(píng)分的 (一個(gè)或多個(gè))片段304、306,計(jì)算各自的參數(shù)116、118并顯示所選擇的片段和參數(shù)。
[0071] 圖4通過說明性而非限制性范例提供了一種用于選擇良好的脈動(dòng)周期的過程 400??梢允桥R床醫(yī)師、助產(chǎn)士、全科醫(yī)生、產(chǎn)科醫(yī)生/婦科醫(yī)生或胎兒放射科醫(yī)師的用戶或 操作員選擇諸如產(chǎn)科的醫(yī)療應(yīng)用,或者從一組參數(shù)中選擇一個(gè)或多個(gè)參數(shù)(步驟S402)。在 短時(shí)段期間從所接收的超聲中捕獲多普勒信號(hào)(步驟S404)。計(jì)算譜圖(步驟S406)。
[0072] 如果在考慮中的當(dāng)前周期200的特定譜帶上缺乏充分的頻率響應(yīng),如從功率閾值 來判斷的(步驟S408),那么將當(dāng)前周期從選擇中排除(步驟S410)。
[0073] 在任一情況下,如果有更多的來自在步驟S404中捕獲的數(shù)據(jù)的周期200 (步驟 S412),那么處理下一周期(步驟S414),并且處理返回至步驟S408,并以該下一周期充當(dāng)當(dāng) 前周期。
[0074] 當(dāng)沒有更多需要考慮的周期200時(shí)(步驟S412),沒有被以集合方式排除的周期 構(gòu)成了在已經(jīng)排除的周期的位置處具有缺口的譜圖。因此,具有缺口的譜圖通常具有其內(nèi) 的周期沒有被排除的一個(gè)或多個(gè)時(shí)間部分。通過任何已知的且適當(dāng)?shù)姆椒ㄡ槍?duì)單獨(dú)地包括 五個(gè)或更多連續(xù)周期并因此具有供給五個(gè)連續(xù)的良好周期200的片段的潛力的(一個(gè)或多 個(gè))譜圖時(shí)間部分來計(jì)算包絡(luò)(步驟S415)。在頒發(fā)給Zhang的美國專利No. 7611467中描 述了一種用于從譜圖提取包絡(luò)的方法,通過引用將該專利的全部公開內(nèi)容并入本文。
[0075] 周期過濾繼續(xù)。例如,對(duì)當(dāng)前周期200做出卡規(guī)測量結(jié)果224,所述測量結(jié)果既針 對(duì)其時(shí)間長度又針對(duì)直到其峰值的持續(xù)時(shí)間。
[0076] 如果任一測量結(jié)果224超過了各自的預(yù)定正常范圍(S416),那么排除當(dāng)前周期 200 (步驟S418)。否則,如果范圍兩者都沒有被超過,那么針對(duì)在當(dāng)前周期中是否存在不只 一個(gè)波峰做出詢問(步驟S420),并針對(duì)在當(dāng)前周期中是否存在不只一個(gè)波谷做出詢問(步 驟S422)。對(duì)于任一情況,都將當(dāng)前周期排除(步驟S418)。
[0077] 在任何情況下,如果有更多的周期可用于考慮(步驟S424),那么處理返回至步驟 S416,并以下一周期充當(dāng)當(dāng)前周期(步驟S426)。
[0078] 當(dāng)沒有更多的周期要進(jìn)行上文描述的過濾流程時(shí)(步驟S424),計(jì)算所有存留周 期上的中值226。這一操作是針對(duì)每個(gè)參數(shù)進(jìn)行的,這樣的直接選擇的或者隱式地選擇的 卡規(guī)測量224是步驟S402 (步驟S428)。所述計(jì)算是計(jì)算Em (周期系列片段質(zhì)量量度202) 的初始步驟,如圖2所示。
[0079] 對(duì)于從上文描述的過濾中剩余的周期200中的五個(gè)連續(xù)周期的當(dāng)前片段304、306 而言,進(jìn)行有關(guān)所述片段的每個(gè)周期的偏差222的詢問。具體而言,針對(duì)參數(shù)與其的中值 226的偏差222的絕對(duì)值220是否超過了預(yù)定偏差閾值做出詢問。這一詢問是針對(duì)所選擇 的參數(shù)中的每個(gè)做出的(步驟S430)。可以將閾值設(shè)置為檢測與各自的中值226的25%或 更高的偏差。如果超過了偏差閾值(步驟S430),從而指示當(dāng)前周期不可用,那么處理逐周 期地移過偏離周期200 (步驟S432)。
[0080] 如果盡管存在移動(dòng),當(dāng)前仍有在步驟S424之前的過濾中存留下來的五個(gè)或更多 的周期200能夠形成片段(S434),那么返回至步驟S430,并以下一片段304、306充當(dāng)當(dāng)前 片段(S435)。
[0081] 如果另一方面可獲得的周期200少于五個(gè)(S434),那么返回至步驟S404。
[0082] 如果對(duì)于當(dāng)前片段304、306而言沒有超過偏差閾值(步驟S430),那么對(duì)所述片段 評(píng)分,從而得到周期系列片段質(zhì)量量度202 (步驟S436)。
[0083] 如果期望更多的片段304、306(步驟S438),那么處理通過支路返回至步驟S434。
[0084] 否則,如果不期望獲得另外的經(jīng)評(píng)分的良好片段304、306(步驟438),并且用戶將 從這些片段中做出選擇(步驟S440),那么如上文描述的所述片段被顯示并被突出顯示以 供選擇(步驟S442)。片段304、306在屏幕上任選地附有卡規(guī)測量結(jié)果224和片段評(píng)分。 之后,針對(duì)由用戶選擇的片段304、306計(jì)算諸如多普勒指標(biāo)的參數(shù)(步驟S444),并將所述 片段和指標(biāo)都顯示到屏幕314上(步驟S446)。另一方面,如果不期望獲得另外的經(jīng)評(píng)分的 良好片段304、306 (步驟S438),并且選擇是自動(dòng)的(步驟S440),那么選擇具有最低評(píng)分的 片段(步驟S448)。類似地,之后針對(duì)所選擇的片段304、306計(jì)算參數(shù)(步驟S450),并顯 示所述片段和參數(shù)(步驟S452)。所述計(jì)算可以涉及對(duì)所選擇的片段304、306的五個(gè)周期 200的結(jié)果求平均,將平均值包含在顯示屏314上。
[0085] 借助卡規(guī)測量結(jié)果對(duì)來自所選擇的周期200當(dāng)中的周期執(zhí)行操作,以計(jì)算臨床參 數(shù),這在本新穎技術(shù)中全部是自動(dòng)完成的。更一般而言,所述計(jì)算通常涉及關(guān)于每一周期 200的這樣的測量以及對(duì)結(jié)果求平均。
[0086] 在探頭100、308內(nèi),充當(dāng)文中提出的設(shè)備的控制電路(未示出)能夠采取一個(gè)或 多個(gè)集成電路(1C)的形式?;蛘撸鲆粋€(gè)或多個(gè)1C能夠被配置為安裝到諸如超聲雙工 掃描器的現(xiàn)有裝置中。
[0087] 根據(jù)文中提出的技術(shù),用于對(duì)所述設(shè)備(即,(一個(gè)或多個(gè))1C)、探頭或雙工系統(tǒng) 進(jìn)行操作的信號(hào)能夠是內(nèi)部形成的,能夠是通過改變施加至所述設(shè)備的有線輸入端或施加 至天線的電流而形成的,所述天線用于所述信號(hào)的無線發(fā)射并用于由所述設(shè)備的接收天線 進(jìn)行的接收。
[0088] 一種設(shè)備被配置用于檢查搏動(dòng)流,用于基于所檢查的流來導(dǎo)出譜特征并用于基于 所導(dǎo)出的特征來確定選擇哪一或哪些脈動(dòng)周期作為所述流的表示。所選擇的周期能夠是連 續(xù)的并且達(dá)到預(yù)定的周期數(shù)量,例如五個(gè)。最初可以基于波形異常來濾除受到選擇的周期, 其中,基于諸如波形卡規(guī)測量結(jié)果和其他類型的特征的參數(shù)來判斷處于足夠數(shù)量的連續(xù)的 組中的存留周期。如果測得參數(shù)與在未經(jīng)最初過濾的譜圖周期上的每一各自參數(shù)的參數(shù)中 值的變化不大,那么檢測到良好周期。所述技術(shù)可以根據(jù)用戶選擇考慮適于具體醫(yī)療應(yīng)用 的額外參數(shù)。用途包括通過名稱正確地識(shí)別出動(dòng)脈。
[0089] 盡管能夠?qū)⒈景l(fā)明的方法有利地應(yīng)用于針對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的醫(yī)療診斷的提供中, 但是本發(fā)明的范圍不限于此。更寬泛地來說,文中公開的技術(shù)涉及有效地找到體內(nèi)的、體外 的或者離體的身體組織中的血管并使其受到改進(jìn)的流體流分析。文中提出的內(nèi)容涉及選擇 譜多普勒波形的良好周期,所選擇的周期表示血流,其用于基于所選擇的周期的分析結(jié)果 提出臨床診斷。所述技術(shù)對(duì)于通過名稱準(zhǔn)確地識(shí)別出動(dòng)脈尤其有用,如相同發(fā)明人的所共 同擁有的發(fā)明名稱為"Automatic Blood Vessel Identification by Name"的專利中所述。 除了胎兒健康狀況評(píng)估之外,文中提出的技術(shù)的應(yīng)用還包括頸動(dòng)脈和腎動(dòng)脈篩查、用于檢 測外周動(dòng)脈疾?。≒AD)的踝臂指數(shù)(ABI)測量、經(jīng)顱和心臟檢查、外傷或其他出血中的血液 檢查。
[0090] 盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)說明和描述了本發(fā)明,但這樣的說明和描述 被認(rèn)為是說明性或示范性的而非限制性的;本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。
[0091] 例如,與周期峰的形狀相關(guān)的波形異常能夠被檢測并被用于周期的濾除,例如,步 驟 S418。
[0092] 通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書,本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)踐所主張的本發(fā)明 時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中,詞語"包括"不排除其他元 件或步驟,并且,量詞"一"或"一個(gè)"并不排除多個(gè)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不得被解 釋為對(duì)范圍的限制。
[0093] 計(jì)算機(jī)程序能夠被暫時(shí)地、臨時(shí)地存儲(chǔ),或者可以在諸如光存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì) 的適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上被存儲(chǔ)較長的一段時(shí)間。這樣的介質(zhì)只是從并非瞬態(tài)傳播信號(hào) 的意義上來講是非暫態(tài)的,但是其包括其他形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),例如寄存器存儲(chǔ)器、處 理器高速緩存以及RAM。
[0094] 單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求書中記載的若干項(xiàng)目的功能。在互不相 同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
【權(quán)利要求】
1. 一種設(shè)備(308),其被配置用于檢查搏動(dòng)流(S404),用于基于所檢查的流來導(dǎo)出多 個(gè)譜特征并且用于基于所導(dǎo)出的特征來確定選擇哪一或哪些脈動(dòng)周期作為所述流的表示。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,所選擇的周期(200)是連續(xù)的。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,所述選擇選出預(yù)定數(shù)量的周期。
4. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備,所述數(shù)量為五。
5. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,包括顯示器(314),并且所述設(shè)備還被配置用于響應(yīng)于所 述確定來顯示已經(jīng)選擇的所述周期當(dāng)中的周期。
6. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,還被配置用于對(duì)來自已經(jīng)選擇的所述周期當(dāng)中的周期進(jìn) 行操作,以計(jì)算臨床參數(shù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備,包括顯示器,并且所述設(shè)備還被配置用于響應(yīng)于所述計(jì) 算來顯示所述臨床參數(shù)(116、118)。
8. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,所述流為血管的流(108-112)。
9. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,所述檢查包括接收超聲,所述設(shè)備還被配置用于從所接 收的超聲生成受到所述選擇的所述周期(S406)。
10. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,手持的、獨(dú)立的診斷裝置(100)包括所述設(shè)備。
11. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,包括換能器元件(126),并且所述設(shè)備被配置為不以集 合的方式使用所述元件中的任何元件來對(duì)用于為了執(zhí)行所述導(dǎo)出而做的所述檢查的任何 射束進(jìn)行聚焦和導(dǎo)引(182)。
12. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,包括用于指定所述確定中使用的血流參數(shù)和執(zhí)行所述 確定所針對(duì)的醫(yī)療應(yīng)用中的至少一個(gè)的用戶接口(312)。
13. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,包括用戶接口,所述用戶接口包括顯示器,所述設(shè)備還 被配置用于:通過選出多個(gè)片段(304、306)而進(jìn)行所述選擇,所述多個(gè)片段的每個(gè)由所述 周期中的多個(gè)周期構(gòu)成;并且用于在所述顯示器上顯示所述片段,以用于經(jīng)由所述接口的 用戶選擇。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備,還被配置用于通過對(duì)所顯示的片段(324、328)進(jìn)行突 出顯示而區(qū)分所顯示的片段(324、328)。
15. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,譜圖(114)包括受到所述選擇的所述周期。
16. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備,受到所述選擇的所述周期分別具有多個(gè)指定參數(shù),如 果一周期的所述指定參數(shù)中的任何參數(shù)偏離(222)能由所述譜圖導(dǎo)出的各自的平均值超 過了預(yù)定的量,那么所述確定將來自所述周期當(dāng)中的這一周期從所述選擇中排除。
17. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備,所述平均值為中值(226)。
18. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,周期具有多個(gè)指定參數(shù),所述設(shè)備還被配置用于:a)通 過指定參數(shù),使用所述參數(shù)與平均值的偏差的絕對(duì)值作為指數(shù)(218)來形成項(xiàng);并且b)在 所述多個(gè)指定參數(shù)上對(duì)所述項(xiàng)求和以得到周期質(zhì)量量度。
19. 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備,所述指數(shù)的底數(shù)(216)為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)的函數(shù)。
20. 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備,所述確定包括對(duì)所述量度進(jìn)行求和以得到周期系列片 段質(zhì)量量度(202)。
21. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,所述特征當(dāng)中有對(duì)受到所述選擇的所述周期當(dāng)中的周 期的多普勒譜波形卡規(guī)測量結(jié)果(224),所述確定包括計(jì)算所述測量結(jié)果的偏差。
22. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,選擇的所述周期當(dāng)中的一周期表示隨時(shí)間變化的頻移。
23. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,被配置用于基于一組條件中的至少一個(gè)來從受到所述 選擇的所述周期中濾除一周期,所述組包括:a)在所述周期中存在超過一個(gè)峰(204)以及 存在超過一個(gè)谷(208)這兩種情況中的至少一種;b)所述周期的譜帶中的頻率響應(yīng)未超過 預(yù)定閾值;c)所述周期在預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)未達(dá)到其峰收縮值;以及d)所述周期具有小于預(yù) 定長度的長度。
24. -種用于選擇脈動(dòng)周期的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),所述介質(zhì)包括具有指令的計(jì)算機(jī)程序, 所述指令能由處理器運(yùn)行以執(zhí)行多個(gè)動(dòng)作,所述多個(gè)動(dòng)作包括以下動(dòng)作: 從搏動(dòng)流導(dǎo)出多個(gè)譜特征(S408、S416、S422)并基于所導(dǎo)出的特征來確定選擇所述周 期中的哪些周期作為所述流的表示。
【文檔編號(hào)】G01S15/00GK104114101SQ201280069732
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月16日
【發(fā)明者】L·古普塔, P·瓦集內(nèi)帕里, R·S·西索迪亞, G·拉馬錢德蘭, C·菲爾雄, J·彼得魯齊洛, A·阿南德 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司