[发明专利]在肺振动时用经胸肺多普勒超声诊断肺疾病

说明书

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。

背景技术

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。

发明内容

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。

本发明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。