检测流动不稳定性的方法和装置制造方法及图纸

一种检测流动不稳定性的方法包括用超声波脉冲使关注区域受声波作用，从超声波脉冲的回波脉冲中获取射频(RF)数据，处理RF数据，并且通过AR建模从处理后的RF数据导出多普勒带宽。本文中是描述了一种用于检测流动不稳定性的装置。该装置包括发射器被配置使超声波脉冲作用在关注区域上的发射器，被配置为接收超声波脉冲中的回波脉冲的接收器，被配置为从回波脉冲获取射频(RF)数据的扫描仪，和处理器，其被配置为处理RF数据和通过AR建模从处理后的RF数据中得出多普勒带宽。RF数据中得出多普勒带宽。RF数据中得出多普勒带宽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测流动不稳定性的方法和装置
[0001]优先权声明和交叉引用
[0002]本申请主张2018年9月7日提交的美国临时专利申请US 62/728,271的优先权，其全部内容通过引用被并入本文中。

技术介绍

[0003]流动不稳定性，例如由于血管变窄引起的血管中的流动不稳定性，已经显示出引起人和动物未来发生心血管和脑血管事件的风险。然而，非侵入性地检测和识别血管中的流动不稳定性仍然是具有挑战性的。
附图说明
[0004]当与附图一起阅读时，根据以下详细描述可以最好地理解本公开的各方面。注意，根据行业中的标准实践，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚起见，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。
[0005]图1是根据一些实施例的一种检测流动不稳定性的方法的流程图；
[0006]图2是根据一些实施例的一种用于检测流动不稳定性的装置的示意图；
[0007]图3是根据一些实施例的一种检测流动不稳定性的方法的图示；
[0008]图4A是根据一些实施例的一种喷嘴的侧视图；
[0009]图4B是根据一些实施例的一种基于喷嘴的不稳定流动模型的图像；
[0010]图5A
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5C是根据使用超声增强造影(CEUS)方法的一些实施例的检测到的流动不稳定性的图像；
[0011]图5D
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5F是根据使用CFI(多普勒方差映射)方法的一些实施例的检测到的流动不稳定性的图像；
[0012]图6A
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6C是用超声增强造影(CEUS)方法测量不稳定流量的图像；
[0013]图7A
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7D是根据一些实施例的检测流动不稳定性的方法的敏感性和特异性分析的曲线图；
[0014]图8A
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8O是根据一些实施例的检测流动不稳定性的方法的结果的图像；
[0015]图9A
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9B是根据一些实施例的狭窄模型的多普勒带宽的图像。
具体实施方式
[0016]以下公开提供了用于实现所提供的主题的不同特征的许多不同的实施例或示例。下面描述部件和布置的特定示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，而无意于进行限制。例如，在下面的描述中，在第二特征之上或之上形成第一特征可以包括其中第一特征和第二特征直接接触形成的实施例，并且还可以包括其中在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。另外，本公开可以在各个示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是出于简单和清楚的目的，并且不一定指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。
[0017]检测流动不稳定性的方法
[0018]在一些实施例中，本公开针对一种检测流动不稳定性的方法。
[0019]在一些实施例中，本公开针对一种检测人或动物的血管中的流动不稳定性的方法。在一些实施例中，本公开针对一种检测由血管变窄引起的血管中的流动不稳定性的方法。
[0020]在某些情况下，流动不稳定是由血管变窄引起的(血管狭窄)。血管狭窄的一个示例是颈动脉粥样硬化狭窄，颈动脉、颈部中向大脑、颈部和面部供血的主要血管的狭窄。颈动脉粥样硬化狭窄能够引起中风或中风样发作。
[0021]在其他方法中，颈动脉粥样硬化狭窄的风险分层是基于管腔变窄和峰值收缩速度的测量。然而，具有相同程度狭窄的动脉粥样硬化斑块在其相关风险方面可能存在实质性差异，从而促使在直接狭窄部位之外进行诊断。从血液动力学的角度来看，狭窄的存在会扰乱血流，进而狭窄会导致流动不稳定。这个现象为经由使用听诊器检测颈动脉杂音，为颈动脉粥样硬化的身体检查奠定了基础。不稳定的血流(即非层流，包括湍流)也与动脉粥样硬化和斑块进展以及血栓形成和栓塞的风险增加有关。因此，监测血流不稳定性也可以提供新的临床见解，以了解动脉粥样硬化斑块形成的机制。
[0022]流动的不稳定性以流动速度在时间和空间上的波动为特征。医学影像学方法已经被利用来导出流动湍流指数，该参数描述了多个连续心动周期之间特定心脏情况下血流速度的变化。例如，相位对比磁共振成像已经证明从体素内平均速度变化的测量绘制湍流区域的可行性。类似地，多普勒超声可用于通过测量连续心动周期内流速的标准偏差来计算湍流指数。然而，由于其对心动周期间变化的敏感性，因此心率和心搏量的波动为湍流指数方法带来了重大缺陷。
[0023]无需依赖多个心动周期的测量，而是可以通过识别心动周期中特定时刻的高频速度波动来检测不稳定流动。在一些方法中，使用血管内导管测量瞬时血流速度波动，但是这种方法是高度侵入性的。在一些方法中，基于多普勒频谱带宽的特征，多普勒超声已经用于以多普勒频谱展宽的形式(作为流速波动的影响)以非侵入方式检测流动不稳定性。这种方法已经证明在评估斑块风险方面的初步成功。然而，仅在单距离门上操作的多普勒超声缺乏追踪多个空间位置中的流速波动的能力。
[0024]多普勒超声的单门数据采集范例的一种变通方法是执行基于多普勒的彩色流成像(CFI)，该成像能够提供平均轴向速度估算或速度方差估算的彩色编码渲染。使用CFI，即单门多普勒超声的全景版本，能够在CFI框架中从视觉上将不稳定的流动区域识别为类胀泡色块或马赛克色图案。然而，在使用CFI 进行流动不稳定性分析时有多重警告。首先，尽管CFI在视频显示范围内管CFI在视频显示范围内产生实时帧速率，但在某些情况下，CFI的时间分辨率难以适应不稳定流动的快速变化特性。其次，CFI数据采集涉及图像视图中每条扫描线上的多次触发，因此每个CFI帧都无法捕获不稳定流动的连贯的空间快照。第三，由于在实时需求的限制下，用于多普勒处理的每个慢时间集合的大小都受到限制(8
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16个样本)，因此在像素位置进行流量估计的CFI导出容易产生明显的波动和不精确性。考虑到所有这些问题，CFI帧中的类胀泡或马赛克式着色图案只是伪造的伪像，而不是不稳定流动的真实指示(尤其是在CFI参数未正确调整时)的风险很高。
[0025]在一些实施例中，检测流动不稳定性的方法100包括：用超声波脉冲使关注区域受声波作用110；从超声波脉冲的回波脉冲中获取射频(RF)数据120；处理RF数据130；并且通过AR建模从处理后的RF数据导出多普勒带宽140。
[0026]在一些实施例中，用超声波脉冲串使关注区域受声波作用110包括用未聚焦的平面波、发散的球形波、弱聚焦的宽束波或聚焦的会聚波使关注区域受声波作用。在一些实施例中，关注区域受声波作用包括宽视角的受声波作用。在一些实施例中，超声波是高帧频超声波。
[0027]在一些实施例中，获取RF数据120包括从多个阵列通道中的每个阵列通道获取RF数据。
[0028]在一些实施例中，处理RF数据130包括对RF数据进行波束成形以生成关注区域的全景图像。在一些实施例中，执行回波数据的波束成形包括执行并行波束成形。
[0029]在一些实施例中，处理RF数据130还包括通过沿慢时间维度堆叠多个全景图像来形成3D数据矩阵；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种检测流动不稳定性的方法，包括用超声波脉冲使关注区域受声波作用；从所述超声波脉冲的回波脉冲中获取射频(RF)数据；处理所述RF数据；和通过自回归(AR)建模从所述处理后的RF数据导出多普勒带宽。2.如权利要求1所述的方法，其中所述超声波脉冲包括选自未聚焦的平面波、发散的球形波、弱聚焦的宽束波和聚焦的会聚波中的至少一项。3.如权利要求1所述的方法，其中处理所述RF数据包括对所述RF数据进行波束成形以生成所述关注区域的全景图像。4.如权利要求3所述的方法，其中处理所述RF数据还包括在所述全景图像内为所有像素执行慢时间采样。5.如权利要求3所述的方法，其中处理所述RF数据还包括：通过沿慢时间维度堆叠多个所述全景图像来形成3D数据矩阵；和将杂波过滤应用于所述3D数据矩阵。6.如权利要求1所述的方法，其中使用AR建模导出所述处理后的RF数据的多普勒带宽包括：根据以下式1的P阶复数AR模型表示，用N个样本在慢时间集合中对第n个样本进行建模：其中，在式1中，a
P，k
为模型的第k个复数AR参数，e[n]为复数建模误差中的第n个样本。7.如权利要求6所述的方法，其中使用AR建模导出所述处理后的RF数据的多普勒带宽还包括计算通过如下式2定义的参数谱拟合从所述AR模型构造的集合x[n]的多普勒功率谱S
AR
[f]：其中，在式2中，f是单元频率，Δt是脉冲间隔，σ
P2
是前向预测误差和后向预测误差的平均功率的平均值。8.如权利要求1所述的方法，其中导出所述多普勒带宽包括在50ms或更短的时窗上估计所述多普勒带宽。9.如权利要求1所述的方法，还包括与显示流动轨迹或B模式图像的流动斑点图案同步地显示所述多普勒带宽的图。
10.如权利要求1所述的方法，还包括将所述多普勒带宽与预定值比较，其中等于或大于所述预定值的多普勒带宽指示流动不稳定性，并且小于所述预定值的多普勒带宽指示稳定流动。11.如权利要求1所述的方法，其中检测所述流动不稳定性包括检测人或...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚逸舜，迟，
申请(专利权)人：开立科技美国技术中心，
类型：发明
国别省市：