在肺振动时用经胸肺多普勒超声诊断肺疾病制造技术

在肺部被诱导产生振动时，通过将超声能量传递到患者的肺内，以获取功率和速度的多普勒数据来分析患者肺部的运作情况。至少一部分与基本谐波相关的功率和速度数据可以被识别。在一些具体实施方式中，部分与高阶谐波相关的功率和速度数据也能被识别。在基本谐波和所选的高阶谐波中观察到的功率可以被进一步用来确定肺的状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在肺振动时用经胸肺多普勒超声诊断肺疾病相关申请的交叉引用本申请要求2012年1月26日提交的美国临时申请61/591,026的权益，该项美国临时申请通过引用合并于此。
技术介绍
肺部疾病，一般可分为阻塞性和限制性疾病。阻塞性肺疾病是肺部的疾病，其呼吸道(即支气管、细支气管、肺泡)直径变小或有被阻碍的自由流动气体，使得空气更难以在肺内进出。阻塞性疾病的一个常见的类型是慢性阻塞性肺病(COPD)。限制性肺病(又称间质性肺病)一般以肺顺应性减弱为特征，造成不完全的肺扩张和肺硬度增加，例如婴儿呼吸窘迫综合征(IRDS)。充血性心力衰竭(CHF)，会导致肺中有过多的液体，最初在间质，可以被看作是间质性肺病的一种特殊形式。支气管炎以气管通道(或支气管)发炎为特征，空气通道从气管一直延伸到小气道和肺泡。慢性支气管炎与大的软骨气道粘膜上的粘液生产腺体肥大有关。随着病情的进展，出现进一步的气流限制，通常与肺气肿的病理变化相关联。经颅多普勒(TCD)是一个用超声波束直接瞄准目标的已知位置，而不依赖于成像的方法。随着人类头骨结构、位置和其成分已被相对确定和知晓，具体的血管，如威利斯环的动脉，一个在大脑底部的动脉，正通过此方法仅仅用反射多普勒(即无成像)进行研究。流速可以在无成像时进行测量，这使人们可以穿过颅骨进行测量，而颅骨会使超声波束衰减和散射以致于不能获得可用的图像。虽然经颅多普勒测量现在常规使用于脑内结构的研究，但迄今为止人们却认为此项技术运用到经胸监测肺部血管是不可能的。这是因为肺包含大量气泡，而这些气泡相比骨骼，对超声束的衰减和散射要严重得多。鉴于这一点，除了不会被肺组织掩蔽的初始的较大的肺部血管段以外，肺血管内的动脉和静脉流速及肺组织本身都还未能通过多普勒超声进行研究。多普勒超声监测肺的用途最近得到了认可，并已在本申请人以前提交的申请US2011/0125023(2011年5月26日公布)和US2012/0101381(2012年4月26日公布)中公开，上述申请通过引用合并于此。本申请在以上基础上扩展并使新的诊断工具可用于广泛的范围内，并都是基于在肺部利用多普勒超声的。
技术实现思路
本文描述的具体实施方式是使用多普勒超声来监测肺部功能。本文中将其称为“经胸肺部多普勒”或“TPD"。特别地，本文描述的具体实施方式是在肺受到振动信号刺激的情况下使用TPD监测肺部功能的。由于这种振动，本文的各具体实施方式还被称作为振动多普勒监测或“VDM”。下面描述的优选具体实施方式可用于通过监测肺及其各部分组织在振荡/谐振状态中产生的信号来诊断肺部病理变化和疾病。应当强调的是所涉及的信号并不是常见肺诊断手段的呼吸音。相反，该信号检测机制依赖于从胸部表面采集的超声多普勒信号。常规多普勒诊断系统记录/监测超声反射的运动速度，主要涉及到血液流动其次是心脏肌肉收缩、心脏瓣膜运动等。除上述的内容外，在此描述的肺VDM方法还特异性地监测患者体内的反射元素、界面(例如高反射性的血管-肺泡空气界面)、或表面的振动和循环运动产生的信号。这些振动是VDM诊断步骤的一部分。本专利技术的一个方面涉及一种评估患者的肺功能的方法。所述方法包括步骤：使用以患者的肺部为目标的超声探针、获取多普勒超声功率和速度数据，其中获取步骤在肺被诱导产生了振动时进行。它还包括步骤：识别对应于基本谐波的第一部分功率和速度数据，其中该基本谐波与诱导产生的振动有关；及识别至少一个对应于至少一个高阶谐波的第二部分功率和速度数据，其中，该至少一个高阶谐波与诱导产生的振动有关。可选地，在肺内的所述振动可以通过患者发出的声音诱导产生。可替换地，所述振动也可以通过激活与患者身体有声学接触的换能器诱导产生。优选地，在该获取步骤中，所述多普勒超声功率和速度数据是在对应于至少一个心动周期的一段时间内获取的。优选地，在该获取步骤中，在肺内的所述振动是通过含有50-1000Hz之间的频率成分的信号诱导产生的。其它步骤可选择性地实施，例如当(a)所述基本谐波有一个频率超过一个第一阈值且(b)所述至少一个高阶谐波的总功率低于一个第二阈值时输出指示。当(a)所述基本谐波有一个功率低于一个第一阈值且(b)所述至少一个高阶谐波的总功率高于一个第二阈值时也可以输出指示。可选地，可以显示对应于基本谐波的第一部分功率和速度数据的代表性数据，也可以显示对应于至少一个高阶谐波的至少一个第二部分功率和速度数据的代表性数据。可选地，上述显示步骤的结果可以与患者肺的状态相关联。一个实施例是将状态：(a)基本谐波有一个频率远高于正常患者的预期频率及(b)至少一个高阶谐波的总功率远低于正常患者的预期总功率与肺部疾病相关联。另一个实施例是将状态：(a)基本谐波有一个功率有远低于正常患者的预期功率及(b)至少一个高阶谐波的总功率高于正常患者的预期总功率与肺部疾病相关联。本专利技术的另一个方面涉及一种评估患者肺功能的方法。所述方法包括步骤：使用以患者肺部为目标的超声探针，获取多普勒超声功率和速度数据，其中获取步骤在肺被诱导产生了振动时进行；它还包括识别对应于一个基本谐波的第一部分所述功率和速度数据的步骤，其中该基本谐波与诱导产生的振动有关。可选地，在肺内的所述振动可以通过患者发出的声音导入肺内诱导产生。可替换地，所述振动也可以通过激活与患者身体有声学联系接触的转换能器导入肺内诱导产生。优选地，在该获取步骤中，所述多普勒超声功率和速度数据是在对应于至少一个心动周期的一段时间内获取的。优选地，在该获取步骤中，在肺内的所述振动是通过含有50-1000Hz之间的频率成分的信号导入诱导产生的。可选地，还可以实施在患者吸入已知量的气体(例如氦气)后测量基本谐波的步骤，在其之后可以实施基于测量步骤中测得的频率计算患者肺容量的步骤。可选地，在患者吸入已知量的气体(例如氦气)后的第一个时间获得基本谐波的第一个测量值；在患者吸入已知量的气体后的第二个时间获得基本谐波的第二个测量值，并根据第一次测量值和第二次测量值计算患者肺部的扩散速率。附图说明图1是用于实施VDM的经胸肺部多普勒(“TPD”)系统的一个具体实施方式的框图。图2绘出了未导入振动时由图1的系统生成的输出的一个实施例。图3绘出了肺中导入振动时由图1的系统生成的输出的一个实施例。图4A绘出了速度映射到频率的4个数据点，图4B是这些数据点的汇总图表。图5绘出了肺中导入振动时图1的系统生成的输出的另一个实施例。图6A和6B绘出了当有发两种不同声音时多普勒功率和速度对应于时间的数据。图6C和6D绘出了与图6A和6B中的数据分别相对应的功率谱图。图7A绘出了一个婴儿和一个成年人发声的功率谱图。图7B绘出了一个输入信号以及由该输入信号产生的肺共振。图8A、8B和8C绘出了三个不同患者的功率谱图的实施例。图9绘出了另一患者的附加功率谱图。图10A和10B绘出了服药前后多普勒功率和速度对应于时间的数据。图10C绘出了对应于图10A和10B的功率谱图。图11A-D绘出了添加氦气时与不添加氦气时获得的功率谱图。图12A绘出了采用外部振动源时获得的多普勒功率和速度对应于时间的数据，图12B还显示了其相对应的功率谱图。具体实施方式图1是一个优选实施方式的框图。多普勒超声机12与探针11(包含一个超声换能器)相连，用于以常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评估患者的肺功能的方法，所述方法包括步骤：使用以患者肺部为目标的超声探针，获取多普勒超声功率和速度数据，其中所述获取步骤在肺被诱导产生了振动时进行；识别对应于一个基本谐波的第一部分所述功率和速度数据，其中所述基本谐波与诱导产生的振动有关；及识别至少一个对应于至少一个高阶谐波的第二部分功率和速度数据，其中，所述至少一个高阶谐波与诱导产生的振动有关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.26 US 61/591,0261.一种用于评估患者的肺功能的经胸肺部多普勒系统，包括：多普勒超声系统，其中，当在肺中通过独立于超声的振动信号诱导产生振动时，所述多普勒超声系统使用以患者肺部为目标的超声探针，获取多普勒超声功率和速度数据，识别对应于一个基本谐波的第一部分所述功率和速度数据，其中所述基本谐波与诱导产生的振动有关，及识别至少一个对应于至少一个高阶谐波的第二部分功率和速度数据；其中，所述至少一个高阶谐波与诱导产生的振动有关。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述振动信号是通过患者发出的声音提供的。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述振动信号是通过激活与患者身体有声学接触的换能器提供的。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多普勒超声功率和速度数据是在对应于至少一个心动周期的一段时间内获取的。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述振动信号含有50-1000Hz之间的频率成分。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述多普勒超声系统在(a)所述基本谐波有一个频率超过一个第一阈值且(b)所述至少一个高阶谐波的总功率低于一个第二阈值时输出指示。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述多普勒超声系统在(a)所述基本谐波有一个功率低于一个第一阈值且(b)所述至少一个高阶谐波的总功率高于一个第二阈值时输出指示。8.根据权利要求1所述的系统，还包括：显示图，所述显示图显示对应于所述基本谐波的所述第一部分功率和速度数据的代表...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤伦·帕提，
申请(专利权)人：尤伦·帕提，
类型：发明
国别省市：以色列;IL