阅读说明：本技术 监测对象中的血液分布 (Monitoring blood distribution in a subject ) 是由 F·H·范黑施 N·M·A·德维尔德 R·拜泽梅尔 I·W·F·堡卢森 于 2019-02-05 设计创作，主要内容包括：一种用于监测对象中血液分布的系统,所述系统包括处理器(38),所述处理器对多普勒超声数据进行响应,所述多普勒超声数据表示在所述对象的至少两个不同位置,例如颈部和手臂中的动脉血流,以获得每个位置处的速度(C、B1、B2、B3)或体积流量,以监测血流的预定函数的变化,并提供指示可能由于血容量中心化而导致的监测的变化的输出。这可以指示血容量不足或血容量过多的发作。(A system for monitoring blood distribution in a subject, the system comprising a processor (38) responsive to doppler ultrasound data representing arterial blood flow in at least two different locations of the subject, such as the neck and arm, to obtain a velocity (C, B1, B2, B3) or volumetric flow at each location, to monitor changes in a predetermined function of blood flow, and to provide an output indicative of changes in the monitoring that may result from blood volume centralisation. This may indicate the onset of hypovolemia or hypervolemia.)

监测对象中的血液分布

技术领域

本发明涉及用于监测对象中的血液分布、检测血容量不足的系统和方法，并且涉及处理数据以检测患者中的血容量不足的方法。

本发明还涉及用于实现这种方法的计算机程序产品。

背景技术

血容量不足，一种血容量(尤其是血浆)减少的状态，可能是由出血引起的，是重症护理中的常见并发症。对此的重要生理反应是血流动力学中心化；即，从四肢到胸腔和头部的血容量重新分配。身体通过外周血管收缩来做到这一点，从而限制了血液流入肢体，这最初使得心脏能够维持为中枢、重要器官生成足够的血压。当血容量不足发展时，身体无法代偿并且其将变得不稳定。血压将下降，导致重要器官灌注不足。

在器官水平，身体能够在一定范围的血压下(即通过自动调节)维持灌注。对于某些器官，例如大脑，可以从较低的血压到较高的血压保持足够的灌注。对于其他器官或身体部位(例如四肢和肾脏)，只能在较小的血压范围内很好地保持灌注——在该范围之外，灌注直接取决于血压。这在图1中示出，其示出了根据血压通过器官的体积血流量并指示了体积状态。每个图都考虑了血管的直径。线10表示通过颈动脉朝向大脑的流量，而线12表示通过肱动脉的流量。状态p1为血容量不足，p2为正常血容量，p3为血容量过多。当血压从p2下降到p1时，发生中心化，并且肱动脉血流12受到严重影响，通过该区域的斜率示出。颈动脉血流10基本上不受影响，直到体积进一步下降为止(通过此区域的斜率示出)。因此，在源自血容量不足的中心化的情况下，流向低优先级器官或肢体的流量将显著减少，并取决于血压，而流向高优先级器官(如大脑)的流量将保持不变并在很大程度上独立于血压。

由于最初通过中心化来维持血压，常规测量(例如动脉血压和心率)无法识别导致血容量不足的血容量不足的发作和早期阶段。因此，希望能够及早发现中心化，以允许及时干预，即找到原因并提供支持性流液管理。

因此，需要一种早期检测对象血容量不足发作的方法。

发明内容

在权利要求中定义了本发明。

本发明提供了一种用于监测对象中血液分布的系统，所述系统包括：

输入部，其用于接收表示在对象的至少两个不同位置中的动脉血流的多普勒超声数据；

处理器，其适于：

确定所述位置处的动脉血流的预定函数；并且

监测所述预定函数的变化；以及

输出部，其用于基于监测的变化来提供血液分布信息。

由于取决于与心脏的距离，血管系统中的血流随着中心化而不同地变化，因此本发明可以检测血流动力学中心化并且因此检测血容量不足，并且可以基于这些差异以类似的方式检测血容量过多。

许多不同的血流量度可用于监测在两个不同位置发生的差异变化。可以在选定的时间段、流速或体积流率中取平均值。这可以减少噪声和微小波动的影响，并可以为比较流量提供通用基础。血流的量度可以包括在对象的心跳期间内积分的流速。流速周期性变化，并且其在心跳上的积分可以提供合适的流速平均值。

处理器优选地在获得代表动脉血流速度的多普勒超声数据的每个位置处对动脉的直径的测量作出响应，并且然后对血流的测量优选地包括基于直径的体积流量和流速。该直径例如可以通过脉搏超声多普勒技术来测量。在使用超声探头(贴片)对对象进行血流数据采集的情况下，可以驱动这些探头中的一个或其他探头，以提供可以用于导出直径的动脉壁图像，使用已知的技术。但是，动脉直径可以通过其他方式获得，例如基于病历中患者的身高、体重、年龄、性别等。

动脉血流优选包括在对象的心跳期间积分的体积流率。

动脉血流的预定函数优选为其数值比率。例如，这可以是从不同位置的探头采集的血流速度的比率，或它们的时间积分值、或体积血流或时间积分血流的比率。但是，可以使用其他数学函数代替数值除法。例如，可以在除法处理之前将常数添加到每个流量值或从每个流量值减去常数，或者可以应用二次或更复杂的函数来确定状态何时偏离正常血容量。在计算中可以使用查找表代替数学函数。

处理器优选地被配置为将预定函数与该函数的值的预定范围进行比较，并且提供指示该比较结果的输出，作为对象中潜在或早期血容量不足或血容量过多的指示。例如，可以将数值比与范围的上限值和下限值或特定的标准值进行比较。颈动脉流量与肱动脉流量的比率的高值指示血容量不足，而低值指示血容量过多。

所述系统可以包括流体管理系统，所述流体管理系统例如无线地或通过医院网络内的线缆链接到处理器，所述流体管理系统被配置为向对象提供流体并且响应于来自处理器的输出来指示对象中潜在的血容量不足或血容量过多以控制流体的提供。以这种方式，对对象可能患有血容量不足症的认识可以用于例如通过静脉内滴注来提供流体以处置该病症。

处理器还可以被方便地被配置为还基于至少一个位置处的血液灌注来提供指示对象的心输出量的输出，所述至少一个位置处的血液灌注是通过对该位置的血流速度乘以该位置处动脉直径对时间进行积分而获得的，所述直径从到所述处理器的输入获得。这可以提供许多血液动力学指标和/或生命体征如血压和脉搏的显示。

所述系统可以包括至少两个多普勒超声探头，所述至少两个多普勒超声探头被配置为测量对象在至少两个不同位置中的动脉血流速度并将多普勒超声数据提供给处理器。这些可以例如作为套件提供，并且它们优选地可以通过线缆连接到处理器。可以在探头或在处理器或整个系统的另一部分中本地控制发送和接收周期中探头的驱动。

所述系统可以包括至少一个多普勒超声探头，所述多普勒超声探头被配置为在对象的位置中的一个处对动脉进行成像以向处理器提供动脉直径的量度。可以使用脉冲多普勒技术进行操作。这也可以具有其自己的本地驱动器布置，或者可以由处理器或整个系统的另一部分驱动。

所述系统可以包括对象监测器，所述对象监测器被配置为显示对象的血液动力学数据，所述血液动力学数据包括指示所监测的变化的输出。

本发明还提供了一种监测对象中的血液分布的方法，包括：

接收表示在对象的至少两个不同位置中的动脉血流的多普勒超声数据；

确定所述位置处的动脉血流的预定函数；

监测所述预定函数的变化；并且

基于监测到的变化来提供血液分布信息。

优选地，这包括将预定函数与该函数的值的预定范围进行比较，并提供指示该比较结果的输出，作为对象中潜在的血容量不足或血容量过多的指示。

对象的两个位置优选地与心脏的距离基本上不同，优选地在颈动脉处以及在肱动脉、股动脉或或桡动脉处。这提供了关于血流的信息，其可以检测到血容量不足的中心化特征，因为血流最初在身体的***区域比与心脏更近处受到的影响更大。

本发明还提供了一种包括计算机可读存储介质的计算机程序产品，所述计算机可读存储介质具有体现在其上的计算机可读程序指令，用于当在上述系统的处理器的数据处理器上运行时，使所述系统实现上述方法。这样的计算机程序产品可以用于配置现有的患者监测系统以实现本发明的实施例，从而避免了需要更换这种现有的患者监测系统。这样，这样的计算机程序产品的可用性是实现本发明的实施例的成本有效的方式。本发明可以使用适合于与耦合到身体较长时间段的常规超声探头或低姿态超声探头(贴片)。

附图说明

参考附图，通过非限制性示例的方式更详细地描述本发明的实施例，

其中：

图1是身体的两个不同部位的血压和血流量的曲线图；

图2示意性地描绘了可以并入本发明的患者监测系统；

图3是用于2D或3D超声贴片的配置方法的流程图；

图4以框图形式示出了具有阵列换能器探头的超声诊断成像系统，其

可以并入本发明；

图5是在颈动脉和肱动脉处测得的流速对时间的关系图；

图6是示出体现本发明的检测血容量分布变化的方法的方框图；

图7是更详细地示出在图6的方法中使用三个探头的框图；并且

图8是身体的多个不同部分的血压和血流量的曲线图。

具体实施方式

应该理解的是，附图仅是示意性的，并且未按比例绘制。还应该理解，贯穿附图，使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

本发明使用来自两个不同超声探头的多普勒数据，所述探头放置在对象的身体的不同位置，优选地是浅表的并且使用贴片固定，以根据数据的变化，优选地以这些位置的动脉血液流动的量度的比率，来检测血容量不足或血容量过多的发作。由于在中心化发生时根据其与心脏的接近程度，血流速度和体积血流率都发生不同的变化(参见图1)，因此可以利用这种差异来警告正在发生中心化，并且因此对象可能正遭受血容量不足。

然后这可以导致立即处置，例如，适当的流体管理，其可以手动或自动提供。对于血容量不足，将需要补充流液以补偿血浆损失，例如，对于血容量过多，可使用利尿剂。

首先将描述在医院中使用的整个系统。这包括超声探头和连接到监测器的控制器，所述监测器用于显示对象的血液动力学信息，包括血流比率的状态。

超声设备的尺寸不断缩小意味着现在可以将这些设备部署为可穿戴传感器)，例如贴片，例如用于(半)连续患者在临床环境(例如医院或其他医学设施)中进行监测。众所周知，超声设备可用于通过使用多普勒超声来收集血液动力学数据，例如血液流动，包括峰值流量、流速和血管直径，从中可以导出诸如动脉灌注、循环容量状态、流体响应、血液动力学稳定性等患者参数。例如，在血液动力学不稳定的患者(例如从手术中康复的患者)中监测这样的血液动力学参数可能是有用的。

通常，这样的监测结果被显示在患者监测器上，即，在其显示屏上显示一个或多个这样的参数的显示设备，其中参数可以被显示为在专用显示区域上随时间进展的迹线，使得护理者可以通过评估显示的迹线来评估患者的血液动力学稳定性。另外，患者监测器通常包括控制器，所述控制器评估血液动力学数据，以便在检测到血液动力学数据中的异常时生成警报，使得护理人员可以被警告并且被提供以患者可能需要的任何医学护理。

这例如根据US 2010/0312115 A1中已知，其公开了一种用于通过经由附接到对象的超声换能器采集连续超声数据来连续地对对象进行非侵入性血液动力学状态监测的方法。基于所采集的超声数据来估计连续的动脉波形，并且根据动脉波形来导出每个心动周期的血液动力学参数。通过基于这些参数在初始时间段内的变化对一个或多个血液动力学参数设置限制来定义对象的当前血液动力学状态，这些限制用于通过将针对对象的一个或多个血液动力学参数的当前状态与针对所述一个或多个血液动力学参数的先前确定的限制进行比较以连续监测对象的血液动力学状态。在检测到一个或多个血液动力学参数的当前状态发生变化的情况下，将触发信号或警报输出到血液动力学状态监测器，或者未检测到更改的事件的情况下将动脉参数转换为对血压的连续估计。

当将可穿戴超声设备部署到患者上以进行这样的监测时，所述超声设备通常是可配置的，以便找到患者的动脉以监测和/或优化利用超声设备采集的超声回波信号的信噪比。例如，超声设备可以包括多个超声换能器，所述多个超声换能器可以以可配置的方式被单独寻址，以便电子地操纵，即改变由所述超声设备产生的超声波束的角度，以便将患者的动脉定位在超声设备的视场中。这可能涉及将超声设备手动定位在患者身上，然后进行对超声设备的电子配置，以关于超声设备采集的回波信号的上述信噪比而获得超声设备的最佳配置。

图2示意性地描绘了患者监测系统14，尽管仅示出了一个探头，但是其可以使用两个或更多个探头来实施本发明。患者监测系统14包括在患者监测器控制器30的控制下的患者监测器20。患者监测器控制器30适于在输入部31处接收超声信号，例如超声多普勒信号，所述输入部31被连接到位于患者的身体部分34(例如，手臂或腿或颈)上的可穿戴超声传感器探头32以监测身体部分34内的动脉36。更具体地，可穿戴超声传感器探头32通常被布置为获得超声测量结果的系列，患者监测器控制器30可以从中导出与流过患者动脉36的血流有关的血液动力学(血流动力学)数据，并且控制患者监测器20在患者监测器20的显示屏上显示导出的血液动力学数据。

患者监测器控制器30通常包括处理器装置，所述处理器装置包括一个或多个处理器，在此以非限制性示例的方式通过处理器38来描绘，所述处理器38从可穿戴超声传感器探头32接收超声测量数据并且对接收到的超声测量数据进行处理以获得要显示在患者监测器20上的血液动力学数据，并且任选地执行对所获得的血液动力学数据的评估，以便确定血液动力学数据随时间变化的趋势，例如跨从可穿戴超声传感器探头32接收到的超声测量结果的系列的血液动力学数据的变化。在本申请的上下文中，在提及超声测量结果的系列时，应当理解，这是指在患者的一个或多个心动周期期间执行的多个测量，根据所述多个测量，与这些心动周期有关的血液动力学数据能够被导出。优选地，超声测量包括超声多普勒测量，可以从其得出这种血液动力学数据。如图2所示的处理器装置还包括同步单元40，所述同步单元13在处理器38与患者监测器20之间进行同步，例如以避免可穿戴超声传感器探头32的重新配置导致在患者监测器上20显示的血液动力学数据的连续性的破坏。尽管处理器38和同步单元40被示为分离的实体，但是对于本领域技术人员而言将立即显而易见的是，这样的单元可以由单个处理器或多个协同工作的处理器(例如，分离的处理器或多核处理器分立的处理器核)来实现。

患者监测器控制器30可以响应于可以采用任何适当形式的用户接口42。例如，用户接口42可以是患者监测器20的触摸屏或以有线或无线方式通信地耦合到患者监测器控制器30的单独设备的触摸屏。替代地，用户接口42可以采用触摸板、键盘、鼠标、迹线球等或其组合的形式，这对于本领域技术人员将是显而易见的。用户接口42可以由患者监测系统14的用户用来配置要在患者监测器20的显示屏上显示哪些血液动力学数据。例如，用户可以选择一个或多个血液动力学波形，例如(心跳之间的波动)流量或峰值流量、速度和血管直径(PFV、PVV和VDV)以及导出的参数(例如动脉灌注、循环容量状态流体响应性和血液动力学状态)，以显示在患者监测器20上，并可能与可穿戴超声传感器探头32捕获的患者动脉超声图像一起显示。

患者监测器控制器30可以对另外的患者监测设备43进行响应，例如呼吸机、ECG监测设备等，患者监测器控制器30从其接收正在被可穿戴超声传感器探头32监测的患者的其他生命体征信息。如本领域技术人员将容易理解的那样，患者监测系统14的用户可以配置系统以例如通过用户接口42在患者监测器20上显示这样的其他生命体征信息。

患者监测器控制器30还可以包括警报生成单元44，所述警报生成单元15用于在处理器38检测到从从可穿戴超声传感器32接收到的超声测量结果的系列导出的血液动力学数据中的异常时生成警报。这样的警报发生单元44从计算单元45接收输出，并且其可以采用任何合适的形式，例如用于产生可听警报的扬声器等，用于将警报按顺序发送到诸如寻呼机、智能电话等的远程设备50的通信模块，从而提醒护理者已发现这种异常的事实。这样的通信模块可以是实现任何合适的无线通信标准(例如，Wi-Fi(注册商标)、蓝牙(注册商标))，移动通信标准(例如，GSM或UMTS)等的无线通信模块。替代地，通信模块可以是有线通信模块，其使用任何合适的通信协议通过有线网络将警报信号中继到远程设备50。在又一实施例中，警报生成单元44适于为远程设备50生成听觉警报以及警报信号。

控制器30可以比较来自不同监测源32、43的输入，以确定患者中是否存在实际的生理变化，使得患者监测器控制器30的警报生成单元44可以生成前述警报以吸引护理者的注意，使得患者可以接收必要的医学护理。

在该示例中，控制器30向诸如床边静脉滴注控制的流体管理系统46提供输出信号，以基于所监测的患者的状态来设置流体分配速率。

可穿戴超声传感器探头32可以包括多个超声换能器，例如压电换能器或优选地电容性微机械超声换能器(CMUT)，其可以被单独地寻址以便配置可穿戴超声传感器探头32的操作。例如，可以控制超声换能器的单独寻址，以配置由可穿戴超声传感器探头32产生的超声束的波束角度，如图2中从可穿戴超声传感器探头32发出的实线和虚线箭头所示。在将可穿戴超声传感器探头32放置在患者的身体区域34上之后，可穿戴超声传感器探头32的这样的配置可以用于使患者的动脉36处于可穿戴超声传感器探头32的视场中。可穿戴超声传感器探头32可以以任何合适的形式出现，例如粘合的贴片，绑在身体部分34上的传感器或者其组合。用于将其固定到患者的身体区域34的可佩戴超声传感器探头32的其他合适的实施方式对于本领域技术人员将是显而易见的。可穿戴超声传感器探头32可包括响应于患者监测器控制器30的同步单元40的配置单元(未示出)，所述配置单元可以适于配置可穿戴超声传感器。替代地，患者监测器控制器30的处理器布置，例如计算单元38和/或同步单元40，可以适于配置可穿戴超声传感器32，如将在下面更详细地解释的。

将借助于图3进一步详细说明可穿戴超声传感器探头32的定位和校准，图4图示了可穿戴超声传感器探头32的定位和校准方法的流程图，这里是2D超声传感器。该方法在操作61开始于提供可穿戴超声传感器探头32，此后该方法进行到操作63，在其之后，可穿戴超声传感器探头32被护理者手动定位在患者的身体区域上，并且可穿戴超声传感器探头32被电子地校准，例如通过可穿戴超声传感器探头32生成的束角的系统变化，以便在由可穿戴超声传感器探头32生成(由其采集)的多普勒超声数据中检测患者的动脉36。在操作65中检查是否可以检测到这种动脉36。如果不能检测到这种动脉36，则该方法返回到操作63，在该操作中，护理者手动重新放置可穿戴超声传感器探头32，在其之后重复其电子校准，直到找到动脉36，然后该方法进入操作67。

在操作67中，选择靠近动脉36的感兴趣区域，并在操作69中生成动脉的双平面视图，以检查可穿戴超声传感探头器32与动脉36的对齐。在操作71中，在操作73中的由护理者对可穿戴超声传感器探头32的手动重新定位(任选地由警报生成单元44生成的声引导信号进行辅助)期间，系统地评估动脉36的各个直径。重复操作71和73中的此迭代过程，直到获得两个视图平面中的动脉36的最大直径为止，这指示可穿戴超声传感器探头32与动脉36的最佳对齐。在实现这种最佳对齐之后，其是评估操作71的肯定结果，所述方法在操作75中终止。

3D可穿戴超声传感器探头32的定位和校准方法与图3中所示的针对2D可穿戴超声传感器32的方法的不同之处在于，在操作73中手动重新定位以优化可穿戴超声传感器探头32与患者的动脉36的对齐被替代为以下操作：其中，通过可穿戴3D超声传感器探头32的电子波束转向来执行此重新定位。

由患者监测器控制器30的处理器执行的上述方法100可以通过体现在计算机可读存储介质上的计算机可读程序指令来实现，所述计算机可读程序指令当在处理器装置上运行时，使处理器装置实现方法100的任何实施例。任何合适的计算机可读存储介质都可以用于此目的，例如，诸如CD、DVD或蓝光盘的光学可读介质，诸如硬盘的磁可读介质，诸如记忆棒等的电子数据存储设备，等等。计算机可读存储介质可以是可通过诸如因特网的网络访问的介质，使得可以通过网络来访问计算机可读程序指令。例如，计算机可读存储介质可以是网络连接的存储设备、存储区域网络、云存储等。所述计算机可读存储介质可以是可以从其获得计算机可读程序指令的因特网可访问服务。在一个实施例中，患者监测器控制器30适于从这样的计算机可读存储介质检索计算机可读程序指令，并且通过将所检索的计算机可读程序指令存储在患者监测器控制单元30的数据存储装置中来创建新的计算机可读存储介质，例如在构成患者监测器控制单元30的一部分的存储器设备等中。

为了完整起见，图4示出了可以形成已知超声成像系统的部件的示例，其可以在本发明的系统中使用。如上所述的CMUT单元108的换能器阵列106用于发射超声并接收回波信息。系统110的换能器阵列102一般可以是换能器元件的一维或二维阵列，其能够在2D平面或者在三维中进行扫描以进行3D成像。一种这样的阵列可以用作本发明的两种或更多种探头中的每一种。

换能器阵列106被耦合到微波束形成器112，所述微波束形成器112控制CMUT阵列单元对信号的发送和接收。微波束成形器能够至少部分地对由换能器元件的组或“贴片”接收的信号进行波束形成，例如，如在美国专利US 5997479(Savord等人)，US 6013032(Savord)，和US 6623432(Powers等人)中所描述。

微波束形成器112通过探头电缆(例如同轴线)耦合到发射/接收(T/R)开关116，发射/接收(T/R)开关16在发射和接收模式之间切换，并且当微波束形成器不存在或不使用时保护主波束形成器120免受高能量发射信号，并且换能器阵列106由主系统束形成器120直接操作。在微波束形成器112的控制下的从换能器阵列106的超声束的发射由通过T/R开关116耦合到微波束形成器和主波束形成器120的换能器控制器118指示，其从用户对用户接口或控制面板138的操作接收输入。由换能器控制器118控制的功能之一是波束被转向和聚焦的方向。波束可以被转向为从换能器阵列106垂直向前(垂直于换能器阵列26)，或者以不同的角度用于更宽的视场。

换能器控制器118可以被耦合以控制换能器阵列的电压源145。例如，电压源145设置施加到CMUT阵列106的CMUT单元的DC和AC偏置电压，例如以在发射模式下产生超声RF脉冲。

由微波束形成器112产生的部分波束形成的信号被转发到主波束形成器120，其中，来自换能器元件的各体贴片的部分波束形成的信号被组合成完全波束形成的信号并且被数字化。例如，主波束形成器120可以具有128个通道，其中的每个接收来自CMUT换能器单元108的数十或者数百的贴片的部分波束形成的信号。以这种方式，由换能器阵列106的几千个换能器元件接收的信号能够有效地贡献于单个波束形成信号。

波束形成的信号被耦合到信号处理器122。信号处理器122可以以各种方式处理接收到的回波信号，诸如带通滤波，抽取，I和Q分量分离以及用于分离线性和非线性信号的谐波信号分离，以便能够识别从组织和微泡返回的非线性(基频的高次谐波)回波信号。

信号处理器122任选地可以执行额外的信号增强，诸如散斑减少、信号合成以及噪声消除。信号处理器122中的带通滤波器可以是跟踪滤波器，其中，其通带随着回波信号从增加的深度被接收而从较高的频带滑落到较低的频带，从而拒绝来自更大尝试的较高频率处的噪声，其中，这些频率中没有解剖信息。

将所处理的信号耦合到B模式处理器126并且耦合到多普勒处理器128。B模式处理器126彩对接收到的超声信号的幅度的检测，用于对身体中的结构(例如身体中的器官的组织和血管)进行成像。身体的结构的B模式图像可以形成为谐波图像模式或基波图像模式，或者两者的组合，例如，如在美国专利US 6283919(Roundhill等人)和US 6458083(Jago等人)中所描述。

多普勒处理器128可以处理来自组织运动和血液流动的时间上分立的信号，用于检测物质的运动，例如图像场中的血细胞的流动。多普勒处理器40通常包括壁滤波器，其具有可以被设置为和/或拒绝从身体中的选定类型的材料返回的回波的参数。例如，壁滤波器可以被设置为通带特性，其他来自较高速度的材料的具有相对低的幅度的信号通过而将来自较低或零速度材料的相对强的信号。

该通带特性将使来自流动的血液的信号通过而拒绝来自附近的固定的或缓慢移动的目标(例如心脏的壁)的信号。相反的特性将使来自心脏的移动的组织的信号通过而拒绝血液流动信号，其被称为组织多普勒成像，检测和描绘组织的运动。多普勒处理器接收和处理来自图像场中的不同的点的时间上分立的回波信号的序列，来自特定点的回波的序列称为总体。在相对短的间隔中快速相继地接收的回波的系集可以被用于估计流动的血液的多普勒偏移，其具有多普勒频率到速度的相关，指示血流速度。在较长地时间段上接收到回波的系集被用于估计较慢地流动的血液或者较慢地移动的组织的速度。

将由(一个或多个)B模式(和多普勒)处理器生成的结构和运动信号耦合到扫描转换器132和多平面重新格式化器144。扫描转换器132以期望的图像格式来根据回波信号被接收的空间关系来布置回波信号。例如，扫描转换器可以将回波信号布置为二维扇区形格式，或者锥体三维(3D)图像。

扫描转换器可以将具有对应于图像场中的点的运动的颜色的B模式结构图像与它们的多普勒估计的速度叠加以生成彩色多普勒图像，其描绘图像场中的组织的运动和血液流动。多平面重新格式化器144会将从身体的体积区域中的共同平面中的点接收的回声转换成该平面的超声图像，例如，如美国专利US 6443896(Detmer)中所描述的。体积绘制器142将3D数据集的回波信号转换成如从给定参考点所看到的投影的3D图像，如在美国专利US 6530885(Entrekin等人)中所描述。

2D或3D图像被从扫描转换器132、多平面重新格式化器144、以及体积绘制器142耦合到图像处理器130用于进一步增强、缓存和临时存储，以在图像显示器140上显示。除了用于成像外，由多普勒处理器128生成的血流值以及由B模式处理器126生成的组织结构信息被耦合到量化处理器134。所述量化处理器生成不同流动状况的量度(例如，血流的体积率)以及结构测量结果(例如，器官的尺寸和孕龄)。量化处理器46可以接收来自用户控制面板138的输出，例如，要进行测量的图像的解剖结构中的点。

来自量化处理器的输出数据被耦合到图像处理器136以产生测量结果图像和值，其中，图像在显示器140上。图形处理器136也可以生成图形叠加以用于与超声图像一起显示。这些图形叠加可以包括标准识别信息，例如图像的患者姓名、日期和时间、成像参数等等。出于这些目的，图形处理器从用户接口138接收输入，例如患者姓名。

所述用户接口还被耦合到发射控制器118以控制来自换能器阵列106的超声信号生成，并因此控制由换能器阵列和超声系统生成的图像。用户接口也可以被耦合到多平面重新格式化器144以选择和控制多个经多平面重新格式化的(MPR)的图像的平面，其可以被用于执行MPR图像的图像场中的量化的度量。

如本领域技术人员将理解的，超声诊断成像系统的上述实施例旨在给出这种超声诊断成像系统的非限制性示例。技术人员将立即意识到，超声诊断成像系统的架构中的若干变化是可行的，而不脱离本发明的教导。例如，如也在上述实施例中所指示，也可以省略微波束形成器12，超声探头104可以不具有3D成像能力等。

现在将参考图1至7描述本发明的优选实施例。将理解的是，这可以被并入在以上参考图2和3或图4描述的类型的系统中，通过使用两个或两个以上超声探头，并将它们放置在患者身体上的分开位置以检测动脉血流，并且优选还检测动脉直径。

将两个或更多个低成本的超声贴片(如图2的探头32所示)分别放置在大动脉(例如，颈动脉和肱动脉)上方的皮肤上，以通过监测血流重新分配即时阶段检测中心化化的发生。通常，静止时，肱动脉血流比颈动脉血流低四倍。桡动脉和股动脉的血流与颈动脉血流具有其自身典型的比率。该比率形成与患者和心脏输出无关的血容量分布的量度。传感器部位之间的(最高，最低或平均)肱动脉体积流量(或流速)与(最高，最低或平均)颈动脉体积流量(或流速)的比率的变化指示体积重新分配和严重疾病中的中心化化，例如血管手术中的肢体缺血。这种低成本，易于实施的解决方案可以及时干预血流动力学不足，并为围手术期患者的最佳体液管理提供支持。

图5给出了可以如何分析信号以检测体积(重新)分布的简单的示例。将三个心跳上显示的颈动脉流速C与肱动脉流速进行比较，并且数值比小于2(此处约为1.2)的迹线B1指示血容量过多(中心化)，比率为4的迹线B2指示血容量正常(无中心化)，并且比率大于8的迹线B3指示血容量不足(中心化)。在该示例中，使用峰值速度的比率作为“搏出量”(即每个心跳中流经动脉的血液量)比率的代理。另一种选择是在心跳期间对多普勒速度进行积分，并获得相应的“距离”比率。替代地，可以通过对多普勒速度测量值(在相关时段内)进行积分并乘以动脉直径，以获得每分钟心跳和每分钟流经动脉的实际体积，从而得出体积流速；将该速率乘以心跳持续时间即可得出“搏出量”。可以在考虑性别、年龄、身高和体重的校准表中找到动脉直径，通过先验的点核查来测量并输入到监测器控制器30中，或者如上所述，可以通过超声传感器探头进行测量，例如通过成像32。脉冲多普勒成像可用于此目的。可以使用与多普勒速度测量相同的探头。

图6示意性地描绘了流量信号如何被输入到由控制器30的处理器38中的程序运行的算法中，所述算法得出血液容积(再)分布。在步骤201和202中，从颈动脉和肱(或其他)动脉获得血流信号，例如图5所示的多普勒流速信号。如上所述，通过在每个周期(例如一个心跳)上对多普勒速度进行积分并乘以对动脉直径的估计，可以计算出每个位置的体积估计。然后确定这些体积估计值的比率(例如V肱/V颈)。在步骤204中，程序确定自初始化以来在监测系统的当前操作中是否首次获得该比率。估计的时间序列中的第一个比率通常被视为参考比率。如果认为第一比率在预期范围内(例如，V肱/V颈为3-5)，则在步骤208中将该比率设置或重置为参考值。相继的比率与参考值进行比较，并在步骤206中存储为经更新的比率。当新的比率与参考显著不同时(例如，相差10％或更多)，可以在步骤210中提供通知，因为这指示血容量分布发生了变化(增加指示中心化，而减少指示恢复或流体过载)。此外，如果第一比率远超出预期范围(例如，V肱/V颈>6)，则在步骤210中可以提供通知，因为这可以指示中心化。

参照图5和表示血容量不足的范围等，将流量的比率的基准值设为4。如其变得超过8则指示血容量不足，并且如果其不足2则指示血容量过多。可以通过在步骤208中设置比率参考值，并使用高于和低于该参考值的预定百分比作为上限和下限阈值，来调整此简单算法。

来自步骤210的输出作为图2的控制器30的额外输入43之一进行处理，以在监测器20中生成血液动力学显示，并任选地从单元44发出警报。这向护理人员指示血容量不足或血容量过多的发作，导致血容量的中心化。如上所述，可以将该指示与其他监测的体征进行比较。这可以使得能够在血容量不足与血容量过多之间进行区分。

一种结果可以是控制器30自动向诸如床旁控制器的流体管理单元46发信号，以增加或减少流向患者的静脉内生理盐水或血浆的速率。

更详细地，程序遍历图7所示的步骤，其中在初始化时确定探头配置以设置探头的数量及其位置。相继地，每个探头都根据这些位置进行配置。具体来说，设置扫描区域(或体积)的大小，并设置探头的脉冲特性，例如频率、功率和脉冲数。

为了量化特定动脉中的速度，使用PW(脉冲波)多普勒仪设置ROI和测量面积。使用CW(连续波)多普勒将给出US波束中所有流量的平均值(不限于固定深度)。因此可以有利地使用两种模式。

在该示例中，提供了类似于探头32的三个探头(贴片)A、B和C，并且分别附接到身体的颈动脉、肱动脉和股动脉上。在步骤302、304和306中设置探头A、B和C，然后在步骤308、310和312中，每个探头在通常跨心动周期的时间段内在配置的测量区域中执行多普勒速度测量。通过这些测量，可以得出感兴趣区域的ROI和检测到的流量的质量估计。ROI表示测量通过其的流量的动脉的估计位置。质量估计值用于指示是否可以执行可靠的流量测量。

在步骤314中，探头配置全部被更新。对于每个探头，确定可能的探头配置以连续地测量流量。通过这些设置，在步骤316和318中，探头A和B被重新配置(即，针对焦点和频率设置探头的转向角和驱动方案)，以实现最佳的连续流量测量。这需要测量特定区域的速度，更新ROI以跟踪动脉(或探头)的可能运动，并更新心动周期中的相位估计。如果在初始化期间扫描质量不足，则在步骤314之后，可以在步骤320中暂时禁用探头(在此示例中为探头C)以进行连续流量测量。对于每个启用的探头，同时更新测量参数，并且然后分别在框322和324中同时执行扫描。在框322中，在步骤326中更新区域ROI，并且在步骤328中更新扫描周期。在框324中，在步骤332中更新区域ROI，并且在步骤334中更新扫描周期。在步骤330和336中执行多普勒扫描。在步骤340中处理来自这些扫描的流数据以确定心动周期周期，并且在步骤350中确定来自每个扫描的(平均)比率。在该示例中，仅来自探头A和B的数据被处理以导出比率。

图7所示的程序可以有规律地重复，例如以15分钟的间隔。

当在两个主要动脉(例如颈动脉和肱动脉或肱动脉和桡动脉)中使用两个超声贴片进行流量监测时，获得的流量信号也可以用于提供心输出量的估计。这可以由控制器作为额外的输出提供，以在监测器20上显示。原则上，仅使用一个超声贴片这也是可行的。当仅使用一个贴片时，应将其放置在动脉上，通过所述动脉，灌注高度依赖于心输出量。肱动脉或位于其下游的动脉(例如桡动脉)是不错的选择。但是，使用两个贴片不仅可以使精度提高一倍，并且将第二个(更多***)贴片放置在在更大动态输出范围灌注更稳定的动脉上时，还可以扩展针对心输出量的动态范围。然后，系统的动态范围(即它可以可靠地测量的心输出量范围)会相应地增加，因为可以使用两个贴片或两个贴片的测量值。作为示例，并且进一步参考图1，当心输出量逐渐降低时，桡动脉的灌注将首先降低，然后肱动脉的灌注降低。这样，当心输出量降低时，桡动脉灌注将很快达到最小值(即，桡灌注与心输出量之间不再存在任何相关性)，而肱动脉的灌注仍表现出对心输出量的依赖性。添加另一个贴片，例如到颈动脉，可以将系统的动态范围增加到非常高和非常低的心输出量(即，大脑自动调节范围的范围)。

尽管上面仅介绍了在两个位置使用探头的方法，但在多个动脉上使用多个探头的方法却是增加范围或分辨率的一种。例如，如图8中所示，除了颈动脉，线10，和肱动脉，线12，之外，还测量心脏，线401，和肾(肾动脉)，线402，的血流量，其与与图1中的线10和12相同。从具有表现类似于图8中的线401和12的流动属性的动脉探头开始，可以测量变化的压力范围很大，但是分辨率/准确度很低。在极值之间表现类似于线10和402的流动特性的动脉上添加探头会提高测量的准确性。反之亦然，当从特性类似于线401和10的探头开始时，添加如线12的特性的探头将增加范围。实际血压值可以从流量测量中导出，并且可以在已知恒定压力范围的相对宽度的特定位置同时进行多个流量测量，如图8所示。该图显示，当在多个位置测量流量时，根据简单算法，可以使用线401、10和402根据流量之间的比率来区分多个压力值BP1与BP2和BP3。另一方面，对于其他压力(例如BP4与BP5)，这些压力差无法区分。流量的变化为中心化化提供了输入。

下腔静脉(IVC)直径的变化例如可以提供有关患者的流体状态的额外信息，并且可以与根据本发明描述的变化的监测一起使用。

本公开的一个方面是在身体上的两个不同位置进行和使用血流测量的诊断方法。这种检测血容量不足(和/或血容量过多)发作的方法包括对对象的至少两个不同位置进行动脉血流速度的多普勒超声测量，优选同时地或快速连续进行，以获得在在每个位置处的血流的测量，监测血流的测量的预定函数的变化，并提供指示所监测的变化的输出。优选地，输出包括关于所监测的变化是否指示血容量不足或血容量过多的信息。

如上所述，实施例利用了控制器。控制器可以用软件和/或硬件以多种方式实现，以执行所需的各种功能。处理器是控制器的一个示例，其采用可以使用软件(例如，微代码)编程的一个或多个微处理器来执行所需的功能。然而，控制器可以在采用或不采用处理器的情况下实现，并且还可以被实现为用于执行一些功能的专用硬件与用于执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。

尽管在所描述的实施例中控制器与探头是分开的，但是其功能可以替代地集成到一个或多个探头中。

探头与控制器之间的通信在实施例中被描述为无线的，但是它们可以通过在探头之间或探头与控制器之间或两者之间具有线缆来进行有线连接。在这种情况下，探头可以由外部电源(例如控制器)供电，因此不需要内部电源。但是，有线连接可能使探头的使用更加困难和痛苦。

探头方便地以贴片的形式被安装在皮肤表面。但是，本发明可以使用更具侵入性的技术，例如对象的组织内的探头。

可以在本公开的各种实施例中使用的控制器部件的范例包括但不限于，常规微处理器，专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实现方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质相关联，诸如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM。存储介质可以编码有一个或多个程序，所述程序当在一个或多个处理器和/或控制器上运行时执行所需的功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可转移的，使得存储在其上的一个或多个程序可以加载到处理器或控制器中。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践请求保护的本发明时能够理解并且实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管特定措施是在互不相同的从属权利要求中记载的，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。