[发明专利]通过声学换能器对颅内压的无创确定

说明书

关于优先权申请

本申请要求了2003年6月3日提交的美国临时申请NO.60/475803和2003年10月1日提交的美国临时申请NO.60/508836的优先权。

本发明的技术领域

一方面，本发明涉及一种根据可使用无创或微创技术测量的可变生理参数确定颅内压(ICP)的方法和系统。另一方面，本发明涉及一种用于采集(acquire)和处理声学数据以无创地导出准确的ICP测定值(determination)的方法和系统。又一方面，本发明提供一种方法和系统，其根据目标区域的声学特性定位目标区域和对区域进行声学扫描，根据其声学特性在感兴趣区域识别目标部位，自动地将声源和/或检测器聚焦在目标部位。还提供了用于本发明的方法和系统中的声学换能器组件、阵列和声源/检测器的组合。

背景技术

超声成像是一种无创的、诊断性的成像模式，其提供了与生理结构的组织特性和空间位置相关的信息。在医学成像领域，超声可用于各种模式中，以生成患者体内对象或结构的图像。在传输模式下，超声发射器设置在对象一侧，声音通过对象传输到超声接收器。可以产生一种图像，其中每个图像象素的亮度是到达接收器的超声幅度的函数(衰减模式)，或每个象素的亮度是声波到达接收器所需时间的函数(飞行时间模式)。可选择地，如果接收器像设置在与发射器相同的对象的一侧，产可以生一种图像，其中象素亮度是反射的超声(反射或后向散射或回波模式)幅度的函数。在多普勒操作模式下，通过测量由组织(或对象)反射回接收器的超声的相移对组织(或对象)进行成像。

用于医学应用的超声换能器由一个或多个由电极激励的压电元件构成。例如，这种压电元件可由锆钛酸铅(PZT)、聚偏氟乙稀(PVDF)、PZT陶瓷/聚合物复合物等构成。电极连接到电压源上，施加电压波形时，压电元件以与施加的电压波形相对应的频率改变大小。当施加电压波形时，压电元件向介质发出超声波，在该介质中压电元件以由激励波形约束的频率耦合，反之，当超声波撞击压电元件时，该元件在它的电极间产生相应的电压。本领域中已知的超声换能器的结构是数不胜数的。

当用于成像时，超声换能器设置有几个压电元件，其以阵列形式设置并由不同电压驱动。通过控制施加电压的相位和幅度，超声波组合生成沿着需要的波束方向并沿着该波束在选定点聚焦的净超声波。通过控制施加电压的相位和幅度，波束的焦点能够在平面内移动以扫描对象。本领域中有许多这样的超声成像设备是公知的。

多普勒超声在医学领域中已应用了许多年。多普勒超声技术测量反射声波的频移(多普勒效应)，该频移表示了反射物的速度。多普勒超声长期的应用包括在阵痛和分娩时监视胎儿心率，评价颈动脉血流。在近20年，多普勒超声的应用有了相当大的扩展，现在，多普勒超声应用于许多医学领域中，包括心脏病学、神经学、放射学、产科学、儿科学和外科学。现如今，多普勒技术允许检测颅内动脉血流。

经颅多普勒(TCD：Transcranial Doppler)技术要求对骨头较薄的颅骨区域施加超声。多普勒信号的频率也进行了调整，使用脉冲超声波而不是连续超声波增强超声波通过颅骨传输的能力。脑动脉、颈内动脉、基底和椎动脉的流速都能够通过改变换能器的位置和角度以及器械的深度设置进行采样。在这种颅骨中最常见的窗口位于眶(眼睛的)内，并在颞和枕骨下区域内。

TCD超声扫描术提供了一种易于使用、无创、无辐射和费用较低的方法以用时间分辨率评价脑内血液动力学，并提供了对脑灌注变化的可靠检测。使用TCD超声扫描术，对各种生理学和药理学问题的脑血管反应能够瞬时地被评价，并且能够经常地安全地重复进行各种脑循环测试。能够容易地跟踪、记录和分析脑灌注随着时间的快速改变。

颅内压

正常情况下，健康的哺乳动物，尤其是人，通常具有恒定的颅内体积，并且因此通常具有恒定的颅内压。各种状况使颅内体积发生改变，因此使颅内压发生改变。颅内压增高可产生这样的情况：颅内压升高到高于正常值并接近或甚至等于平均动脉压，导致流向脑的血流减少。颅内压升高不仅减少了流向脑的血流，而且也影响了脑内细胞的正常新陈代谢。在某些情况下，颅内压升高可使脑被机械性压缩，以致于形成疝。