超声换能器探头及方法技术

本公开提供了具有一个或多个用于检测子宫参数的换能器的子宫探头。该一个或多个参数可以是胎心率。该一个或多个参数可以是子宫收缩。在一个实施例中，子宫探头可包括换能器，其可操作地发射声波以检测胎心率（FHR）。在一个实施例中，子宫探头可包括换能器，其可操作地发射声波来检测子宫收缩。该一个或多个换能器可以采用相同技术，或者可以采用不同技术。在一个实施例中，子宫探头可包括一个或多个换能器，其可被操作以被驱动在不同信号配置。第一信号配置可以是用于胎心率检测的信号配置。第二信号配置可以是用于子宫收缩检测的信号配置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2011年4月13日申请的、名称为“宽束超声换能器探头和方法”的美国专利申请第61/475,087号的优先权。上述申请通过引用方式全部并入本申请。
本专利技术总体涉及基于换能器的设备，具体地涉及一种超声换能器探头。
技术介绍
超声成像通过使用高频声波和它们的回波以获取人体内的图像来运作。换能器探头被用以产生声音脉冲并将它们发送到人体内。声波传入人体内，并且在诸如脂肪和肌肉、或者肌肉和骨头的不同类型组织之间的界面处被强烈地反射。在每个界面，声波的一部分被反射，而剩余部分则穿过该界面深入到组织内。在每个界面处都会出现这种过程，并且通过记录反射声波的回波可以产生图像。界面位置会出现反射是因为组织的不同层之间的阻抗不匹配。例如，脂肪层的阻抗与脂肪-肌肉界面处的阻抗不同。该特性被用来计算组织的厚度。胎心率监测利用多普勒超声来检测胎儿窘迫的迹象，尤其对于高危病人和在分娩过程中。现有的超声换能器发射窄圆柱形超声束以检测并记录心跳，并且因此具有有限的和受限制的胎心检测范围。它们的有效性受限于有限的检测范围，病人的移动和较为笨重，因此一个有关的临床话题是在分娩过程中传统超声换能器经常被护士调整。因为在出生过程中胎儿或母亲的移动，现有的设备经常丢失心跳。在分娩过程中，胎心率被超声监控并且子宫收缩的强度、持续时间和长度可使用一种叫做分娩力计（tocometer）的设备电气地监控。对于正常分娩，超声可外部地用来监测婴儿的心跳。正常心跳率指示胎儿正在通过收缩接收足够的氧气。当胎心率响应于分娩收缩改变时，在出生过程中胎儿心跳的不规则改变可指示可能需要紧急护理的分娩并发症。因为现有的超声换能器产生直径约为6厘米的平行超声波束，监测该分娩的工作人员不得不随着婴儿移动而不断改变现有超声换能器的位置。
技术实现思路
本公开提供了具有一个或多个用于检测子宫参数的换能器的子宫探头。该一个或多个参数可以是胎心率。该一个或多个参数可以是子宫收缩。在一个实施例中，子宫探头可包括换能器，其可操作以发射声波来进行胎心率（FHR）的检测。在一个实施例中，子宫探头可包括换能器，其可操作以发射声波来进行子宫收缩的检测。该一个或多个换能器可以是相同技术的，或者可以是不同技术的。在一个实施例中，子宫探头可包括一个或多个换能器，其可被操作以被驱动在不同信号配置下。第一信号配置可以是用于胎心率检测的信号配置。第二信号配置可以是用于子宫收缩检测的信号配置。附图说明图1是具有子宫探头的子宫探头系统的系统纵览；图2是具有七个独立宽束超声换能器元件的宽束胎儿监测换能器探头的一种代表；图3是一种具有七个宽束超声换能器元件的代表；一个或多个超声换能器元件可以用用作子宫收缩检测元件的力转换器元件（force transducer element）来替换。这里的一种超声换能器元件可由压电元件提供，例如一种锆钛酸铅（PZT）换能器元件；图4是线性阵列形式的传统换能器元件的一种代表；图5是被设计为具有在非平行方向上延伸的成像轴的多个超声换能器元件的代表；图6是被设计为具有在非平行方向上延伸的成像轴、并且还包括用于将平面波束转换为发散圆锥束的透镜的多个超声换能器元件的代表；图7示出了一个实施例中子宫检测区域；图8和9是概括各种子宫探头的检测区域的采样数据；图10示出了超声图像；图11和12示出了一种具有改进的空间检测的多换能器探头，其中图11示出宽束的多换能器探头而图12示出了准直波束的多换能器探头；图13示出了用于胎心率（FHR）检测和子宫收缩（UC）检测的分离的探头；图14是表示多换能器子宫探头的设计纵览图；图15是表示多换能器子宫探头的摄像图；图16示出了代表从病人的子宫组织边界反射的回波的信号；图17示出了子宫组织边界；图18示出了代表从病人的子宫组织边界反射的回波的信号；图19是多个换能器探头的摄像图，其中多个换能器处于相对固定的空间关系；图20是多个换能器探头的摄像图，其中多个换能器处于相对可变的空间关系；图21和22示出了超声束扫描系统；图23图形地示出了对于胎心率检测区域不同探头间的比较；图24是表示用于探头的各种替换配置的纵览图；图25示出了具有相关声学透镜的换能器；图26示出了具有用于单片透镜的多换能器探头，该单片透镜用于对由几个不同的换能器中每一个发射的声波进行成形；图27示出了具有多个用于定位几个换能器中每一个的结构的单片透镜；图28是限定多个声学透镜的单一材料构件的截面图；图29是表示非对称生理确定检测区域和相应发射轮廓（profile）的示意图；图30是具有换能器和光学布置的探头的示意图，该布置配置对应于生理确定的检测区域的非对称束轮廓发射的探头；图31是描述换能器操作的时序图，该换能器可被操作以间断地发射并检测用于胎心率（FHR）检测的声波；图32是描述第一换能器操作和第二换能器操作的时序图，其中第一换能器可被操作以连续发射声波，而第二换能器可被操作以连续检测由用于胎心率检测的目标反射的被发射声波；图33示出了用户界面显示器，其显示连续更新的线图，该线图模拟商业上可获得的基于机械的收缩检测器的输出；图34是描述换能器操作的时序图，该换能器可被操作以间断地发射并检测用于子宫收缩（UC）检测的声波；图35是描述第一换能器和第二换能器操作的时序图，其中第一换能器可被操作以连续发射声波，而第二换能器可被操作以连续检测由用于子宫收缩检测的目标反射的被发射的声波；图36是表示换能器在循环模式下的操作的时序图；图37是表示换能器在循环模式下并且切换到固定模式的操作的时序图；图38是表示第一和第二换能器从循环模式分别切换到不变模式的操作的时序图，其中，对于这两个换能器中的一个换能器的固定模式是FHR信号固定模式，而对于剩下的另一换能器的固定模式是UC固定模式；图39表示具有第一、第二和第三换能器的探头操作的时序图，其中每个换能器都具有操作切换模式；图40表示具有第一、第二和第三换能器的探头操作的时序图，其中每个换能器都具有变换信号配置；图41是子宫探头系统的框图。具体实施方式图1中示出了系统1000，其具有包括一个或多个用于检测子宫参数的换能器20的子宫探头10。该一个或多个参数可以是胎心率。该一个或多个参数可以是子宫收缩。在一个实施例中，子宫探头可包括换能器，其是可操作的，以发射用来进行胎心率（F本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声探头，包括：第一换能器；第二换能器；支撑所述第一换能器和所述第二换能器的载体；与所述第一换能器相关联的第一透镜，该第一透镜具有发散透镜设置；与所述第二换能器相关联的第二透镜，该第二透镜具有发散透镜设置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.13 US 61/475,0871.一种超声探头，包括：
第一换能器；
第二换能器；
支撑所述第一换能器和所述第二换能器的载体；
与所述第一换能器相关联的第一透镜，该第一透镜具有发散透镜设置；
与所述第二换能器相关联的第二透镜，该第二透镜具有发散透镜设置。
2.如权利要求1所述的超声探头，其中所述第一换能器具有第一成像轴，其中所述第
二换能器具有第二成像轴，并且其中所述第一成像轴和所述第二成像轴相互不平行。
3.如权利要求1所述的超声探头，其中所述超声探头包括第三换能器，其中所述超声
探头包括与第三换能器相关联的第三透镜，该第三透镜具有发散设置。
4.如权利要求3所述的超声探头，其中所述载体支撑所述第一换能器、所述第二换能
器和所述第三换能器，以使得垂直地延伸通过所述第一换能器的第一线、垂直地延伸通过
所述第二换能器的第二线和垂直地延伸通过所述第三换能器的第三线是不平行的。
5.如权利要求1所述的超声探头，其中所述载体支撑所述第一换能器和所述第二换能
器以使得垂直地延伸通过所述第一换能器的第一线和垂直地延伸通过所述第二换能器的第
二线是不平行的。
6.如权利要求1所述的超声探头，其中所述载体由包括所述第一透镜和所述第二透镜
的材料构件所提供。
7.如权利要求1所述的超声探头，其中所述第一透镜是球面透镜而第二透镜是柱面透
镜。
8.如权利要求1所述的超声探头，其中所述探头包括一个中心放置的换能器和三个或
更多个外围放置的换能器，其中所述外围放置的换能器具有相关联的透镜而其中所述中心
放置的换能器没有相关联的透镜，所述探头被配置以使得所述探头的远端限定大体凹入形
状，该大体凹入形状具有相对于所述远端中心区域外面的多个点延伸较少程度的中心区域。
9.如权利要求1所述的探头，其中所述探头包括一个中心放置的换能器和三个或更多
个外围放置的换能器，其中所述外围放置的换能器具有相关联的透镜，而其中所述中心放
置的换能器没有相关联的透镜。
10.一种方法，包括：
发射声波以使声波从组织界面反射；
接收所反射的声波；以及
使用所反射的声波确定子宫收缩参数。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述确定包括确定回波之间的距离。
12.一种系统，包括：
换能器，放置于子宫探头上，用于发射声波以使所述声波从组织界面反射；
其中所述探头是可操作的，以用于检测从所述组织界面反射的反射声波；
其中所述系统是可操作的，以使用所述反射声波确定子宫检测参数。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述系统使用所述反射声波确定子宫收缩的强度。
14.如权利要求12所述的系统，其中所述系统在显示器上显示线图，其中所述线图的
峰指示子宫收缩，并且其中所述线图的峰的大小指示使用所述反射声波确定的收缩强度。
15.一种子宫探头，包括：
发射第一声波和第二声波的一个或多个换能器；
其中所述子宫探头被配置以使得表示从目标反射的所述第一声波的信号被处理以用于
胎心率（FHR）的确定，并且进一步使得表示从目标反射的所述第二声波的信号被处理以
用于子宫收缩（UC）的确定。
16.如权利要求15所述的子宫探头，其中所述子宫探头包括发射所述第一声波和所述
第二声波的特定换能器。
17.如权利要求15所述的子宫探头，所述子宫探头包括发射所述第一声波的第一换能
器以及发射所述第二声波的第二换能器。
18.一种子宫探头，包括：
换能器；
其中该换能器是可操作的，以在用于第一子宫参数检测的第一信号配置和用于第二子
宫参数检测的第二信号配置之间转换。
19.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·K·刘易斯二世，W·L·欧布利特，S·盖尔伯，G·K·刘易斯一世，
申请(专利权)人：康奈尔大学，
类型：发明
国别省市：美国;US