对血管狭窄的超声测量制造技术

一种超声系统用于根据残留管腔面积来测量血管狭窄百分比。在狭窄部位附近的血管的无阻塞点处进行体积血流量测量。在狭窄处进行经时间平均化的平均血流速度测量。计算这两个值的商以产生残留管腔面积和阻塞部位狭窄百分比的估计值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对血管狭窄的超声测量
本专利技术涉及医学诊断超声系统，并且具体涉及使用超声系统来测量血管狭窄、血管阻塞百分比。
技术介绍
斑块和其他物质的堆积会阻塞血管，从而阻止向身体的组织和器官供应足够的营养血液。因此，期望能够检测和测量血管阻塞，通常以狭窄百分比表示由斑块引起的正常流动管腔减小的百分比。由于难以获得正确的图像平面以进行正确的测量，因此利用超声对阻塞进行可视化和测量对于二维(2D)超声来说是个问题。三维(3D)超声将消除该问题，但是会因斑块钙化阴影和分辨率不足而受到阻碍。量化血管阻塞的最常见的方法不是通过超声，而是通过血管造影。由于血管造影照片是投影图像，因此可以用于评估血管直径的减小，而不能用于流动管腔面积的变化。图1图示了利用投影图像来评估管腔尺寸的困难之处。在图1中，如由流动向量F所示，血液在血管10中流动。在该示例中，血管10完全没有受到阻塞，但是具有如图所示的弯曲。如果平行于流动方向F拍摄投影图像，则结果得到的管腔图像将表现出如图1a中的管腔70所示的那样。因此，可以将血管10的该视图视为阻塞的血管的视图。血管造影照片通常不是如图1所示的那样平行于流动方向拍摄的，而是法向于如图1所示的血管的长度的方向拍摄的，但是它们的重建原理相同。结果得到的血管造影照片将受到血管内的斑块的旋转取向和血管的曲折路径的强烈影响，并且由于这些原因，通常会在不同的血管观察方向上采集大量的血管造影照片。通过比较不同的视图，通常使用NASCET标准对狭窄程度进行评估，该NASCET标准将在狭窄处感知的残留管腔直径与血管中的无阻塞点处的血管管腔直径进行关联。然而，即使从多个角度观看血管，利用血管造影照片也常常会低估狭窄程度。尽管如此，这种测量仍然优于用于评估狭窄的当前超声方法，后者测量狭窄处的峰值血流速度，然后基于已知的先前测量结果将该速度与血管直径减小量相关联。但是超声简单易用，并且不像血管造影术那样涉及使用放射性造影剂。因此，如果可以获得准确可靠的超声技术，则期望能够使用超声对血管狭窄执行初步评估。由于已经发现狭窄的血液动力学效应与残留的管腔面积而不是管腔直径更紧密相关，因此对于这样的评估还期望测量管腔面积的减小量而不是管腔直径的减小量。
技术实现思路
根据本专利技术的原理，描述了用于根据管腔面积减小量来测量血管的狭窄百分比的超声系统和超声测量技术。在阻塞部位附近的血管的无阻塞点处进行体积血流量测量。在狭窄处进行对血流速度的测量。计算这两个值的商以产生残留的管腔面积与阻塞部位处的狭窄百分比的估计值。优选使用3D超声进行体积血流量测量。附图说明在附图中：图1图示了曲折的无阻塞的血管。图1a图示了在血流方向上拍摄的图1的血管管腔的投影图像。图2图示了颈总动脉和颈内动脉中的具有要根据本专利技术的原理测量其狭窄百分比的狭窄区域的颈动脉。图3图示了具有要测量其血流量的横截面的血管。图4图示了对通过超声换能器前面的虚拟表面的体积血流量的测量。图5图示了为什么图4的体积流量测量技术不需要角度校正。图6图示了在若干心动周期上跟踪其平均速度的谱多普勒显示。图7是根据本专利技术的原理构造的超声系统的框图。具体实施方式参考图2，图示了分叉的颈动脉的三个部分：即，颈总动脉10a、颈外动脉10b和颈内动脉10c。在颈动脉中可能会发生斑块堆积，从而限制血液流向大脑，并且该示例图示了两个这样的区：颈总动脉中的阻塞72和颈内动脉中的阻塞74。期望测量因这两个阻塞引起的狭窄百分比。根据本专利技术的原理，在阻塞的动脉中的无阻塞点处进行体积流量测量，并且在该狭窄处进行流速测量。然后使用这两个值来计算因狭窄引起的动脉面积减小的百分比。这些测量的前提是：通过动脉横截面的血液体积流量Q等于血流量的时间平均速度V乘以横截面积A，或者Q＝v·A[1]在颈总动脉阻塞的情况下，在带圆圈的“1”指示的无阻塞点处进行体积流量测量。在动脉的该点处，Q1＝v1·A1[2]其中，A1是血管中的该点处的无阻塞横截面积。由于在点1处流过血管的所有血液随后将流过带圆圈的“2”处的阻塞，因此已知：Q1＝Q2[3]现在在血管中的点2处的狭窄处进行时间平均速度测量。这可以通过使用谱多普勒仪并测量流过狭窄的血液的经时间平均化的平均速度来完成。用户将多普勒样本体积光标置于狭窄的窄阻塞上，如附图中的“+”图标所示，然后开始多普勒采集以测量在血管中的该点处的速度。在狭窄处已知：Q2＝v2·A2[4]其中，Q2是通过狭窄点2的血液体积流量，并且A2是狭窄处的残留管腔面积，即，期望测量的减小的面积。由于已知Q1＝Q2并且狭窄处的血流速度v2是通过谱多普勒仪测量的，因此残留管腔面积通过下式来计算：并且血管管腔的面积减小的百分比为：在图2中的颈内动脉中，阻塞位于带圆圈的“1＇”处。先前在颈总动脉中进行的体积流量测量不能用于测量颈内动脉中的狭窄百分比，因为CCA的血流会分裂，其中，一些血流流进ECA，而其余的血流流进ICA。因此，必须在ICA中对这个第二阻塞进行体积流量测量，在ICA处，所有流过点1＇处的血液也都流过测量点处的血管，在该示例中，测量点为带圆圈的“2＇”。在点2处进行体积流量测量，并且在狭窄处进行时间平均速度测量。然后如上所述地计算狭窄处的残留管腔面积。参考图3，通过测量穿过血管的任意样本表面14的体积流速，能够测量通过血管10的血液的体积流速。通过首先执行三维多普勒扫描来确定流过样本表面14的血液速度，能够测量通过样本表面14的体积流速。然后在整个样本表面14的区域上对速度进行积分。样本表面14能够具有任意的形状或取向。表面14不需要被特别地定向的原因是：无论多少体积的血液流过血管10，也都会流过样本表面14。因此，样本表面14能够是对通过血管10的血流具有任意取向的任意形状。在本专利技术的优选实施方式中，如图4所示，通过获得与二维阵列换能器112等距的窄样本体积22中的三维多普勒图像来获得球形样本表面20。在这种背景下，这种类型的多普勒扫描被称为流动模式或F模式扫描。通过F模式扫描来获得3D流动图像，并且利用通过血管10的球形横截面20来绘制3D流动图像，并且对虚拟球形表面20上的速度值进行积分以获得体积流量测量结果，在下文中对其进行了更全面的描述。如图5所示，通过发射从二维阵列112的共同起源O转向的波束B，对虚拟球形表面20上的点处的多普勒流进行采样。采集沿着每个波束在共同深度V处的回波信号，从而采集在与血管10相交的球形上的回波。因此，球形表面在每个采样点V处都法向于波束。在二维不是正方形而是矩形的情况下，虚拟表面能够是环形的，但是也能够起到相同的作用。在波束B的点V处采集的信号将是来自针对在血管20的管腔内部的每个点V的血流的回波，并且将从在血管壁和周围组织中的点处的组织返回。因此，如本领域中已知的，能够通过多普勒壁滤波器来分割流量信号。为了考虑边界效应(其中，回波是从血管壁附近的点返回的，因此很可能是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于评估血管的狭窄程度的超声诊断成像系统，包括：/n超声探头，其适于采集来自血流的三维超声数据；/n3D数据存储器，其被耦合到所述超声探头，并且适于存储来自血流的三维超声数据；/n体积流量计算器，其被耦合到所述3D数据存储器，并且适于计算在从所述狭窄处移除的所述血管中的位置处的体积流量测量结果；/n多普勒处理器，其被耦合到所述超声探头并且对来自血流的超声数据做出响应，并且适于产生所述狭窄处的速度测量结果；以及/n阻塞计算器，其对所述体积流量测量结果和所述速度测量结果做出响应，并且适于产生因所述狭窄引起的流量减少的测量结果。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171024 US 62/576,2351.一种用于评估血管的狭窄程度的超声诊断成像系统，包括：
超声探头，其适于采集来自血流的三维超声数据；
3D数据存储器，其被耦合到所述超声探头，并且适于存储来自血流的三维超声数据；
体积流量计算器，其被耦合到所述3D数据存储器，并且适于计算在从所述狭窄处移除的所述血管中的位置处的体积流量测量结果；
多普勒处理器，其被耦合到所述超声探头并且对来自血流的超声数据做出响应，并且适于产生所述狭窄处的速度测量结果；以及
阻塞计算器，其对所述体积流量测量结果和所述速度测量结果做出响应，并且适于产生因所述狭窄引起的流量减少的测量结果。


2.根据权利要求1所述的超声诊断成像系统，其中，所述阻塞计算器还适于产生所述血管的狭窄程度的测量结果。


3.根据权利要求1所述的超声诊断成像系统，其中，所述阻塞计算器还适于产生因所述狭窄引起的所述血管的管腔面积的减小百分比的测量结果。


4.根据权利要求1所述的超声诊断成像系统，其中，所述阻塞计算器还适于产生所述血管的残留管腔面积的测量结果。


5.根据权利要求1所述的超声诊断成像系统，其中，所述体积流量计算器还适于计算与所述血管相交的虚拟表面的速度值的求和结果或积分结果。


6.根据权利要求5所述的超声诊断成像系统，其中，所述虚拟表面还包括球形虚拟表面。

【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·杰戈，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL