CN116761553A - 婴儿用超声探头保持设备 - Google Patents

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CN116761553A CN202180092227.1A CN202180092227A CN116761553A CN 116761553 A CN116761553 A CN 116761553A CN 202180092227 A CN202180092227 A CN 202180092227A CN 116761553 A CN116761553 A CN 116761553A
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M·坦特
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Abstract

根据一个方面，本说明书涉及一种被配置为附接到婴儿的头部以进行经囟门成像的超声探头保持设备(101)，该超声探头保持设备包括：头垫(110)，该头垫被配置为与婴儿的头部接触并且包括中心开口(115)，其中，头垫被配置为接收超声探头；垫挤压器(120)，该垫挤压器包括中心开口(125)，并且被配置为与头垫协作以允许沿着与相切于婴儿头部的表面基本垂直的引导轴线(D)轴向引导头垫；设备保持器(150)，该设备保持器被配置为附接到婴儿的头部并沿所述引导轴线在垫挤压器上施加向下的力；以及排斥装置，该排斥装置被配置为当设备保持器向垫挤压器施加向下的力时在垫挤压器和头垫之间施加排斥力。

Description

婴儿用超声探头保持设备
技术领域
本公开涉及婴儿用超声探头保持设备，更具体而言，本公开涉及被配置为附接到婴儿头部以用于经囟门成像(transfontanellar imaging)的设备。本公开还涉及包括这种超声探头保持设备的超声设备以及使用这种超声设备对婴儿进行脑成像的超声成像系统和方法。更具体而言，本公开涉及将这种超声设备用于婴儿的脑功能超声成像(fUS)的超声成像系统和方法。
背景技术
由于缺乏有效且高效的成像方式来评估早期脑功能，婴儿的临床管理和对神经发育障碍的理解受到限制。功能磁共振成像(fMRI)是可用于成人脑成像的最佳技术之一，但对新生儿来说实施起来非常复杂，因为在床边将其用于对脆弱婴儿进行脑成像尤其具有挑战性。在临床上，主要使用近红外光谱(NIRS)或脑电图(EEG)，这两种技术的空间分辨率低，并且活动测量局限于脑表面。因此，需要一种高效且易于使用的临床新生儿脑功能成像方式，并且需要开发允许实时监测婴儿脑功能的便携式创新方法。
最近(参见M.Tanter et al.，“ultrafast imaging in biomedicalultrasound”，IEEE，Trans.Ultrason.Ferroelecr.Freq.Control 61，102-119(2014))，引入了超快超声成像以实现每秒超过10000个超声帧(与传统超声扫描仪中使用的典型的每秒50帧相比)。在超快多普勒(UfD)成像模式中(参见例如E.Mace et al.，“Functionalultrasound imaging of the brain：Theory and basic principles”，IEEE，Trans.Ultrason.Ferroelecr.Freq.Control 60，492-506(2013))，人脑中血流测量的灵敏度获得了高达50倍的提升。与传统的多普勒技术(其仅限于大血管成像)不同，UfD成像能够绘制小的脑血管(直径小于200μm)中细微的血流动力学变化。
功能超声成像(fUSI)根据将局部神经活动与脑血容量(CBV)的相对变化相关联的神经血管耦合，利用这些血流图来对脑活动进行成像。通过以高时空分辨率提供深部脑活动的实时图像，fUSI使得能够例如对由脑电图(EEG)记录的癫痫事件期间的脑活动进行成像。fUSI还使得能够绘制功能大脑“连接”，即在脑处于静止状态时的脑活动测量。
当fUSI研究脑血容量(CBV)的波动时，其可行性取决于在整个获取时间期间(即在一分钟或甚至十分钟的量级的持续时间内)观察相同成像区域的能力。这一点对于脑功能连接的绘制尤为重要，因为病人需是在静止状态下接受检查的，没有外部刺激。事实上，这些结果是基于来自脑部的不同区域的CBV信号之间的相关性。因此，成像区域保持静态是必要的。
对于在小动物中进行的第一次临床前实验，通过将探头固定在3D打印模具(安装在电动系统上)中，使其定位在感兴趣的平面上并在整个获取过程中保持在适当位置，可以实现这种情况。大鼠或小鼠通过立体定位框架进行固定。在最近的实验中，开发了通过外科手术直接植入动物颅骨上的金属、有机玻璃或牙科用黏合剂支撑件，然后用磁体或螺钉将探头附接到该框架上。为了在人体中进行术中概念验证，将患者头部锁定在立体定位框架中，并通过铰接机械臂来保持探头。在所有这些配置中，颅骨是打开的或通过外科手术减薄的。
因此，所有这些方法的共同点是其为侵入性的并且涉及手术。这些方法显然不适用于婴儿。
另外，尽管一些功能成像技术(例如fMRI)除了用绑带固定婴儿外别无选择，但仍希望尽可能少地约束婴儿。因此，应尽可能避免使用旨在防止头部移动的技术。对于需要被放入保育箱中完成发育的早产儿来说尤其如此。还添加了监测心率、呼吸和血氧饱和度的设备，并且可能添加注射泵以给予食物和适当的治疗。
这些对患者的脆弱性及其直接环境的强约束使得有必要设计一种被配置为附接到婴儿头部的超声探头保持设备，该超声探头保持设备可以在保育箱中与现有装备一起使用，不妨碍婴儿的运动，并且确保超声探头在获取期间(通常10分钟的持续时间)的稳定性。
公开的实用新型DE 9405271U描述了一种用于接收超声波扫描探头以利用保持设备将其设置和固定在婴儿的颅骨上的设备或头部安装件，该保持设备可附接到婴儿的颅骨，并且在该保持设备上，测量探头以可调节的方式搁置在探头支承件中。
在最近的出版物(参见C.Demene et al.，“Functional ultrasound imaging ofbrain activity in human newborns”，Sci.Transl.Med.9，eaah6756(2017))中，报告了一种定制的柔性且非侵入性头部安装件，用于新生儿脑部的实时功能超声成像。更具体而言，通过脑微血管的超快多普勒(UfD)成像，进一步结合同步连续视频脑电图(EEG)记录，证明了fUSI是可行的。为了避免人工操作探头时经常遇到的运动伪影，设计了一种新型的超声探头保持设备。将超声探头插入半刚性生物相容性头部硅安装件中以实现单平面枢轴，该头部安装件填充有超声凝胶。使用柔软的非粘性胶带将该设备与EEG电极固定在一起。该简单系统已显示出非常好的鲁棒性，并获得了新生儿fUSI的第一结果。
然而，现有技术的头部安装件已经显示出限制其使用的一些缺点。特别而言，这样的头部安装件可在头部皮肤上滑动，并且声学凝胶可从头部安装件漏出。这会产生降低图像质量的结果，并且使得同时使用的任何EEG电极不可用。另外，该设备的安装繁琐，几乎不能单独完成。
本公开涉及一种被配置为附接到婴儿头部的超声探头保持设备，其确保了超声探头在获取期间具有非常好的稳定性，同时使得能够容易地安装并且限制施加在婴儿头部上的压力。
发明内容
在下文中，术语“包括”是“包含”和“含有”的同义词(意思相同)，是包括性的和开放的，并且不排除其他未列举的元素。此外，在本公开中，当涉及数值时，术语“约”和“基本上”是该数值的80％至120％、优选90％至110％的范围的同义词(意思相同)。
根据第一方面，本公开涉及一种被配置为附接到婴儿的头部以进行经囟门成像的超声探头保持设备，该超声探头保持设备包括：
头垫，该头垫被配置为与所述婴儿的头部接触并且包括中心开口，其中所述头垫被配置为接收超声探头；
垫挤压器，该垫挤压器包括中心开口并且被配置为与所述头垫协作，以允许沿着与相切于所述婴儿的头部的表面基本正交的引导轴线来轴向引导所述头垫；
设备保持器，该设备保持器被配置为附接到所述婴儿的头部并且沿着所述引导轴线在所述垫挤压器上施加向下的力；以及
排斥装置，该排斥装置被配置为当所述设备保持器在所述垫挤压器上施加向下的力时，在所述垫挤压器和所述头垫之间施加排斥力。
本说明书中的婴儿是通常小于12个月大、在囟门关闭之前的幼儿，因此对于其可以进行经囟门成像。其包括早产儿和足月新生儿。
申请人已经证明，由于当所述设备保持器在所述垫挤压器上施加向下的力时在所述垫挤压器和所述头垫之间施加的排斥力，根据本说明书的超声探头保持设备的这种原始布置使得能够精细地调节施加到所述婴儿的头部的压力。
所述超声探头保持设备可以被配置为附接到婴儿的头部，用于通过所述婴儿的头部的任何囟门(即，前囟门、后囟门、蝶骨囟门或乳突囟门)进行经囟门成像。
根据一个或另外的实施例，所述排斥力的幅度随着沿所述引导轴线限定的所述头垫和所述垫挤压器之间的距离而非线性地增加。这能够进一步限制施加在婴儿的头部上的压力。在一些实施例中，所述排斥力致使在操作中，在所述垫挤压器和所述头垫之间在所述引导轴线的方向上不存在或几乎不存在接触。
根据一个或另外的实施例，所述排斥力的幅度使得由所述头垫施加在所述婴儿的头部上所导致的压力的范围从约1kPa到约500kPa(1kPa＝1000N/m2)，更有利地从约10kPa到约100kPa。施加在所述婴儿的头部上的压力应该足够大以产生足够的静摩擦，但不能太大以使婴儿保持舒适。
根据一个或另外的实施例，所述头垫沿着所述引导轴线的轴向引导具有横向机械背隙，使得所述垫挤压器和所述头垫之间能够在基本上垂直于所述引导轴线的平面中进行相对运动。由于所述设备保持器施加的力，这样的横向背隙使得所述婴儿可以轻微地移动其头部，同时在所述头垫和所述头部之间保持静摩擦(即，静态摩擦)。
根据一个或另外的实施例，这样的横向机械背隙小于约4mm。
根据一个或另外的实施例，这样的横向机械背隙大于约0.5mm。
根据一个或另外的实施例，所述排斥装置包括分别布置在所述头垫和所述垫挤压器上的排斥磁体。申请人已经证明，排斥磁体与所述轴向引导的横向机械背隙兼容。此外，磁体使得可以沿着引导轴线施加排斥力，该排斥力的幅度随着所述头垫和所述垫挤压器之间的距离而非线性地增加。
然而，其他排斥装置也是可能的，例如排斥弹簧、诸如泡沫之类的缓冲材料、具有弹性壁和液体填充物的缓冲垫、具有气体填充物的缓冲垫。
根据一个或另外的实施例，所述头垫的被配置为与婴儿头部接触的表面被弯曲以适应所述头部的形状。这使得能够容易地安装在婴儿头部上，使头垫压力分布在大面积的皮肤上，并且实现重要的静摩擦。例如，所述弯曲的表面在两个垂直平面(通常为冠状面/矢状面)中具有不同的曲率。可以根据婴儿的年龄和其特定的解剖结构来选择这种曲率，使得在不同年龄使用所述设备仅意味着在预定的组中选择适应的头垫，而其他部件保持不变。
根据一个或另外的实施例，所述头垫的被配置为与婴儿头部接触的表面具有方形截面或圆形截面。所述方形截面可以防止围绕所述头垫/或探头的引导轴线的旋转，以便优选在冠状/侧矢状(parasagittal)截面中成像，而所述圆形截面可以使得能够对任何截面成像。
根据一个或另外的实施例，所述设备保持器包括附接到所述垫挤压器的柔性材料头带。这种柔性材料可以是织物或塑料。在一些实施例中，所述头带可以按照可移除的方式附接到所述垫挤压器，例如附接到所述垫挤压器的铰接翼片。在其他实施例中，所述头带和所述垫挤压器可制成一体。
根据一个或另外的实施例，所述设备保持器被配置为附接用于脑电图的电极。这使得除了超声成像之外还能够进行脑电图成像。
根据一个或另外的实施例，所述超声探头保持设备还包括被配置为接收超声探头的探头保持器，其中所述探头保持器被紧固到所述头垫。
根据一个或另外的实施例，所述探头保持器以可移除的方式紧固到所述头垫。例如，使用磁体将所述探头保持器以可移除的方式紧固到所述头垫。当紧固到所述头垫时，所述探头保持器应牢固固定，以避免任何可能的移动。
根据一个或另外的实施例，所述探头保持器和所述头垫也可以制成一体。
根据一个或另外的实施例，当所述探头保持器以可移除的方式紧固到所述头垫时，所述探头保持器可以在至少两个位置紧固到所述头垫，所述至少两个位置由围绕平行于所述引导轴线的轴线的旋转产生。例如，所述探头保持器可在90°旋转产生的两个位置紧固到所述头垫上。在操作中，其能够对脑中的不同平面(例如冠状截面和矢状截面)进行成像。
根据一个或另外的实施例，所述探头保持器能够以可围绕平行于所述引导轴线的轴线旋转的方式安装在所述头垫中。
根据第二方面，本公开涉及一种用于婴儿的经囟门成像的超声设备，该超声设备包括：
根据第一方面的超声探头保持设备；
超声探头，该超声探头被配置为安装在所述头垫中，其中所述超声探头被配置为向所述婴儿的脑部发射超声波并接收后向散射超声波。
根据一个或另外的实施例，所述超声探头可以围绕基本上垂直于所述引导轴线的旋转轴线进行旋转。
根据一个或另外的实施例，所述超声探头可以围绕基本上平行于所述引导轴线的旋转轴线进行旋转。
根据一个或另外的实施例，所述超声探头保持设备包括探头保持器，并且所述超声探头被配置为以可移除的方式紧固到所述探头保持器。
根据一个或另外的实施例，所述超声探头包括换能器矩阵，并且所述换能器矩阵可围绕基本上垂直于所述引导轴线的轴线进行旋转和/或可围绕基本上平行于所述引导轴线的轴线进行旋转。
根据第三方面，本公开涉及一种用于婴儿的经囟门成像的超声成像系统，该超声成像系统包括：
根据第二方面的超声设备；
电子模块，该电子模块被配置为接收由所述超声探头传输的电信号并生成转换信号，其中，所述电信号通过检测所述后向散射超声波来产生；
计算机，该计算机被配置为从所述电子模块接收所述转换信号，并且从所述转换信号计算成像数据。
根据第四方面，本公开涉及一种使用第三方面的超声成像系统对婴儿进行超声脑成像的方法，该方法包括：
将所述头垫定位在所述婴儿的头部上；
用超声凝胶填充由所述头垫的开口形成的空腔；
将所述超声探头紧固到所述头垫上，使得所述超声探头与所述婴儿的囟门超声接触；
定位所述垫挤压器，以使得能够沿着所述引导轴线轴向引导所述头垫，其中，所述引导轴线与相切于所述婴儿的头部的表面基本垂直；
使用所述保持设备沿所述引导轴线在所述垫挤压器上施加向下的力；
使用所述超声探头发射超声波并检测后向散射超声波以进行经囟门成像。
在根据本说明书的方法中，使用所述保持设备沿着所述引导轴线施加在所述垫挤压器上的向下的力使得能够在所述婴儿的头部和所述头垫之间产生静摩擦(即，静态摩擦)，从而限制所述头垫的任何移动，同时由于所述超声探头保持设备的排斥装置而在所述婴儿的头部上保持受控的压力。
根据一个或另外的实施例，所述方法还包括调节所述头垫的位置以调节所述超声探头的视场。该步骤可以通过在使用所述保持设备在所述垫挤压器上施加向下的力之前获取超声图像来进行。
根据一个或另外的实施例，所述方法还包括围绕基本上垂直于所述引导轴线的轴线旋转所述超声探头来对脑部的不同倾斜平面进行成像。
根据一个或另外的实施例，所述方法还包括围绕基本上平行于所述引导轴线的轴线将所述超声探头从至少一个第一位置旋转到第二位置，以便对所述脑部的倾斜的冠状截面和矢状截面进行成像。
根据一个或另外的实施例，所述方法还包括使用布置在所述保持设备上的脑电图电极进行脑电图测量。
附图说明
通过阅读由以下附图所示的说明，本发明的其他优点和特征将变得明显，附图表示：
-图1A和图1B分别示出了根据本说明书的实施例的超声设备的第三角右分解视图和第三角左分解视图；
-图2A、图2B、图2C和图2D分别示出了根据本说明书的实施例的超声设备中的头垫的实施例的分解视图、俯视图和侧视图；
-图3示出了根据本说明书的实施例的超声设备中的探头保持器的实施例的分解视图；
-图4A和图4B示出了在本说明书的一个实施例中，如图1A和图1B所示的超声设备布置在婴儿的头部上的视图；
-图5示出了实现根据本说明书的超声设备的用于婴儿的经囟门成像的超声成像系统。
具体实施方式
图1A和图1B分别示出了根据本说明书的实施例的超声设备100的第三角右分解视图和第三角左分解视图。
图1A、图1B的示例中的超声设备100包括超声探头140和超声探头保持设备101，超声探头140被配置为向婴儿的脑部发射超声波并接收后向散射超声波，超声探头保持设备101包括头垫110和垫挤压器120。头垫110被配置为与婴儿的头部接触，并且包括中心开口115。垫挤压器120包括中心开口125，并且被配置为与头垫110协作以允许沿着引导轴线Δ轴向引导头垫。在操作中，引导轴线Δ基本上垂直于与婴儿的头部相切的表面。如下面更详细地描述的，超声探头保持设备还包括设备保持器(图1A、1B中未示出)，该设备保持器被配置为附接到婴儿的头部并且沿着引导轴线Δ在垫挤压器上施加向下的力。在图1A、图1B的示例中，超声探头保持设备101还包括探头保持器130，探头保持器130被配置为接收超声探头140，其中所述探头保持器被配置为紧固到头垫110。
根据一些实施例，头垫沿着所述引导轴线的轴向引导具有横向机械背隙，使得垫挤压器和头垫之间能够在基本上垂直于引导轴线的平面中进行相对运动。例如，横向机械背隙小于约4mm且大于约0.5mm。由于所述设备保持器施加的力，这样的横向背隙使得所述婴儿可以轻微地移动其头部，同时在所述头垫和所述头部之间保持静摩擦(即，静态摩擦)。
图2A、图2B、图2C和图2D分别示出了图1A、图1B所示的超声探头保持设备101的头垫110和垫挤压器120的细节的分解视图、俯视图和侧视图。
图3示出了如图1A、图1B所示的探头保持器130的分解视图。
图4A和图4B示出了如图1A和图1B所示的超声设备100使用设备保持器150被布置在婴儿的头部10上的两个不同视图，图5示出了使用根据本说明书的超声设备进行经囟门成像的超声成像系统500。
图5的超声成像系统包括根据本说明书的超声设备510，其具有被配置为向婴儿10的脑部发射超声波并接收后向散射超声波的超声探头。其还包括电子模块520和计算机530，电子模块520被配置为接收由超声探头140传输的电信号并生成转换信号，其中所述电信号通过检测后向散射超声波而产生，计算机530被配置成从所述电子模块接收转换信号并从所述转换信号计算成像数据。
如下面进一步详细描述的，在图1A、图1图B、图2A至图2D和图3所示的实施例中，超声探头140可从探头保持器130移除，并且探头保持器130以可移除的方式紧固到头垫110。然而，在附图中未示出的一些实施例中，探头保持器130和头垫110可以形成为一体。换句话说，超声探头140可以直接安装在被配置为探头保持器的头垫110上。此外，超声探头140可以固定到探头保持器，同时仍然可旋转移动，如下面详细解释的。
如图2A、图2B所示，超声探头保持设备101还包括排斥装置，该排斥装置被配置为当设备保持器150(未示出)在垫挤压器120上施加向下的力时在垫挤压器120和头垫110之间施加排斥力。在本说明书中，向下的力被理解为沿着引导轴线朝向婴儿的头部施加的力。
例如，排斥装置包括分别布置在头垫110和垫挤压器120上的排斥磁体161、162。更具体而言，在图2A、图2B的示例中，头垫设置有多个排斥磁体，在该示例中为4个。在该示例中，每个磁体161布置在突起113中，以与装配在垫挤压器120的槽122中的对应排斥磁体162协作。例如，垫挤压器120的磁体162的磁极被定向为排斥头垫110的磁体161，如图2A、图2D中的双箭头所示。因此，磁体161和162用作压缩弹簧，并趋向于将垫挤压器120远离头垫110移动。因此，垫挤压器120在头垫110上按压得越多，头垫110就越压靠婴儿的颅骨。
使用磁体作为排斥装置使得能够施加排斥力，该排斥力的幅度随着沿所述引导轴线限定的头垫和垫挤压器之间的距离而非线性地增加。该距离例如在每一对磁体161和162之间进行限定。这能够进一步限制施加在婴儿的头部上的压力。实际上，磁体可以被配置为防止头垫和垫挤压器之间沿着引导轴线的任何直接接触。这种考虑使得能够完美地控制施加在婴儿的头部上的压力。这与垫挤压器和头垫之间的背隙相结合，还使得垫挤压器120能够在垂直于引导轴线的平面内进行实质性运动，同时维持由头垫110施加在婴儿的头部上的压力。这种考虑使得不管垫挤压器120和/或设备保持器150如何运动(例如由于婴儿头部的运动)，都能够将头垫110和探头保持器130维持在婴儿头部上的固定位置。
当然，磁体可以由其他已知的排斥装置(例如弹簧或缓冲材料)代替。
如前所述，在图1A、图1B的示例中，头垫110和探头保持器130形成两个单独的部分。这种配置便于安装，特别便于在操作中提供超声凝胶。头垫110被配置为附接到婴儿的头部，并且在操作中在由开口115和头部的皮肤(未示出)形成的空腔中接收超声凝胶。如图2A、图2B所示，头垫110可包括3D打印的塑料支撑件112，硅树脂垫111附接到该支撑件112。头垫110可以利用磁体(未示出)附接到探头保持器130。
如图2A所示，头垫110的形状可以适合于大多数婴儿。被配置为与婴儿头部接触的头垫表面可以是弯曲的，并且所述表面的曲率可以在矢状和冠状方向上不同，婴儿的颅骨不是球形的而是卵形的。因此，两个曲率半径的数据使得可以生成适应所有解剖结构所需的尽可能多的几何形状。对于给定的曲率，可以3D打印反模(counter-mold)，使头垫的期望形状中空。
在图1A、图1B和图2A至图2D所示的实施例中，不同的保持设备具有方形截面。显然，本说明书不限于方形，并且头垫110和/或垫挤压器120可以具有不同的形状，例如圆形截面。在本说明书中描述的所有实施例可以无差别地应用于不同形状的头垫和/或垫挤压器。
如下所述，为了将头垫110固定到婴儿的头部，垫挤压器120被定位在头垫上方。如图中所示，垫挤压器120可包括具有铰接翼片126、127的框架121，铰接翼片126、127被配置为例如分别搁置在前额和枕骨上，如图4A、图4B中所示。
如图4A、图4B所示，垫挤压器120经由设备保持器150(例如，头带)附接到头部。头带可包括柔性材料，例如织物或塑料。在图4A、图4B所示的示例中，头带150包括绑带，该绑带穿过垫挤压器120的铰接翼片126、127并且例如利用紧固带(例如带)附接到垫挤压器120。然而，在一些实施例中，头带和垫挤压器可以制成一体。如前所述，不管头带的绑带的张力如何，如上所述的排斥磁体的使用都可将必要的力施加到头垫110以将其保持在适当位置。
图3更详细地示出了被配置为保持超声探头140的探头保持器130的非限制性示例。在本实施例中，探头保持器130独立于头垫110。
在图3所示的示例中，超声探头140包括布置成矩阵141(例如线性矩阵)的超声换能器、在图3中部分示出的电探头电缆145、条带142，所述条带沿着垂直于引导轴线的轴线Δ1铰接。在该示例中，条带142包括榫眼143，榫眼143被配置为接收探头保持器的旋转阻挡器模块132的榫头135。探头保持器130还包括主体131。旋转阻挡器模块132可以通过沿着图3中虚线所示的轴线在两个轨道中滑动而固定到主体131上，并且与探头保持器的主体发生磁作用。普通箭头表示磁体的位置。探头保持器130还可以包括锁定曲柄133，该锁定曲柄133装配有插入到榫头135中的螺钉，并且在弓形轨道中滑动。曲柄133使得可以拧紧螺钉，然后螺钉将榫头牢固地放置在模块的主体上，并因此防止探头旋转。
在图3所示的实施例中，旋转阻挡器模块132被设计成易于替换。轨道和磁体系统使得可以直接在患者的房间内进行模块更换。
也可以设计探头电动系统，例如使用伺服电机，用电子控制的旋转代替探头的手动旋转。这种电子控制的旋转可以便于超声断层摄影。事实上，通过获取逐平面B模式图像和多普勒图像，可以从这些获取结果中重建3D体积。
或者，包括可旋转换能器矩阵的超声探头可用于逐平面B模式图像和多普勒图像的获取。
使用根据本说明书的超声探头保持设备来安装超声探头的过程得到了极大地简化。
首先，例如如图1A、图1B所示的头垫110可以放置在婴儿的囟门上。图4A、图4B示出了通过前囟的经囟门成像；然而，经囟门成像可以通过婴儿的任何囟门进行。然后，垫挤压器120以及头戴150(图4A、4B)被定位，从而使头垫110放置在婴儿的头部10上。头部的皮肤与头垫110一起形成密封空腔，然后可以用超声凝胶填充该密封空腔。例如图3中所述的探头保持器130然后可以使用例如装配在头垫110内部的磁体固定到头垫；头垫110因此可以被调节为以尽可能小的松动来容纳探头保持器130。然后，超声探头140可以围绕轴线Δ1(图3)倾斜以对期望的平面进行成像。如果需要，通过调节垫挤压器120和保持器150的绑带，可以手动地稍微移动所有部件，以便将探头适当地居中于囟门上。
在图1A、图1B所示的示例中，探头保持器130从头垫110上分离的可能性允许在必要时添加凝胶，而无需改变头垫110的位置。另外，头垫的双曲率可以实现凝胶储存器的良好密封，这允许例如同时使用脑电图并且使电极尽可能靠近头垫，而不存在经由凝胶在电极之间产生电桥的风险。此外，使用如图4A、图4B所示的头带来附接垫挤压器非常容易实现，这种头带可以有不同的尺寸以最好地适应婴儿的形态。如图4A、图4B所示的超声设备100的总重量可以小于约50g。
超声探头保持设备以模块化方式设计，使得可以在不接触头垫110的情况下改善垫挤压器120的固定。此外，改善了超声设备的紧凑性。
根据本说明书的超声探头保持设备使得可以显著地提高超声图像的质量，并且可以实现长达20分钟的长记录。
使用如图5所示的具有如本说明书中所述的超声设备的超声成像系统，首先对婴儿的睡眠阶段进行研究。执行通过重复基本块形成的序列，其中每个块由超快多普勒获取组成，该超快多普勒获取由倾斜[-3°，0°，3°]、以1800Hz的脉冲重复频率发射的三个平面波组成，并且产生600Hz的帧率。这些平面波在570ms期间发射，使得可以获取30mm深度的342张图像。然后进行430ms的中断，以便留出时间用于数据的传送、其波束形成以及其在硬盘上的保存。因此，该基本块具有1秒的总持续时间。选择570ms的有效传输时间，以能够记录至少一个心动周期，婴儿的心跳为每分钟120次。该基本块重复20min，最终得到帧率为1Hz的1200张功率多普勒图像的影片。
在安装了超声探头保持设备之后，可以将脑电图(EEG)电极安装在婴儿头皮上，位于皮肤上剩余的可用位置处。这些电极也可以是设备保持器的一部分，并且在将超声探头保持设备固定到婴儿头部的同时进行安装。EEG电极然后可以连接到用于联合EEG-fUSI记录的EEG记录器，联合EEG-fUSI记录是结合脑微血管的超快多普勒(UfD)成像和同步连续视频脑电图(EEG)记录。
虽然已经参照有限数量的实施例描述了本发明，但是本领域技术人员在受益于本公开的情况下将理解，可以设计不脱离如本文所公开的本发明的精神的其他实施例。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求限定。

Claims (18)

1.一种超声探头保持设备(101)，被配置为附接到婴儿的头部以进行经囟门成像，所述超声探头保持设备包括：
头垫(110)，该头垫被配置为与所述婴儿的所述头部接触并且包括中心开口(115)，其中所述头垫被配置为接收超声探头；
垫挤压器(120)，该垫挤压器包括中心开口(125)并且被配置为与所述头垫协作，以允许沿着与相切于所述婴儿的所述头部的表面基本垂直的引导轴线(Δ)来轴向引导所述头垫；
设备保持器(150)，该设备保持器被配置为附接到所述婴儿的所述头部并且沿着所述引导轴线在所述垫挤压器上施加向下的力；以及
排斥装置，该排斥装置被配置为当所述设备保持器在所述垫挤压器上施加向下的力时，在所述垫挤压器和所述头垫之间施加排斥力。
2.根据权利要求1所述的超声探头保持设备，其中，所述排斥装置包括分别布置在所述头垫和所述垫挤压器上的排斥磁体(161、162)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的超声探头保持设备，其中，所述头垫的被配置为与所述婴儿的所述头部接触的表面被弯曲以适应所述头部的形状。
4.根据权利要求3所述的超声探头保持设备，其中，所述弯曲的表面在两个垂直平面中具有不同的曲率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的超声探头保持设备，其中，所述设备保持器包括附接到所述垫挤压器的柔性材料头带。
6.根据前述权利要求中任一项所述的超声探头保持设备，其中，所述设备保持器被配置为附接用于脑电图的电极。
7.根据前述权利要求中任一项所述的超声探头保持设备，还包括：
探头保持器(130)，该探头保持器被配置为接收超声探头(140)，其中，所述探头保持器紧固到所述头垫。
8.根据权利要求7所述的超声探头保持设备，其中，所述探头保持器以可移除的方式紧固到所述头垫。
9.根据权利要求8所述的超声探头保持设备，其中，所述探头保持器能够在至少两个位置紧固到所述头垫。
10.一种用于婴儿的经囟门成像的超声设备(100)，该超声设备包括：
根据前述权利要求中任一项所述的超声探头保持设备；
超声探头(140)，该超声探头被配置为安装在所述头垫中，其中，所述超声探头被配置为向所述婴儿的脑部发射超声波并接收后向散射超声波。
11.根据权利要求10所述的超声设备，其中，所述超声探头能够围绕基本上垂直于所述引导轴线的旋转轴线进行旋转。
12.根据权利要求10或11所述的超声设备，其中，所述超声探头能够围绕基本上平行于所述引导轴线的旋转轴线进行旋转。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的超声设备，其中：
所述超声探头保持设备包括探头保持器(130)；并且
所述超声探头(140)被配置为以可移除的方式紧固到所述探头保持器。
14.一种用于婴儿的经囟门成像的超声成像系统，该超声成像系统包括：
根据权利要求10至13中任一项所述的超声设备(510)；
电子模块(520)，该电子模块被配置为接收由所述超声探头(140)传输的电信号并生成转换信号，其中，所述电信号通过检测所述后向散射超声波来产生；
计算机(530)，该计算机被配置为从所述电子模块接收所述转换信号，并且从所述转换信号计算成像数据。
15.一种使用根据权利要求14所述的超声成像系统对婴儿进行超声脑成像的方法，该方法包括：
将所述头垫(110)定位在所述婴儿的所述头部上；
用超声凝胶填充由所述头垫的开口形成的空腔；
将所述超声探头(140)紧固到所述头垫上，使得所述超声探头与所述婴儿的囟门超声接触；
定位所述垫挤压器，以使得能够沿着所述引导轴线轴向引导所述头垫，其中，所述引导轴线与相切于所述婴儿的头部的表面基本垂直；
使用所述保持设备(150)沿所述引导轴线在所述垫挤压器上施加向下的力；
使用所述超声探头(140)发射超声波并检测后向散射超声波以进行经囟门成像。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
围绕基本上垂直于所述引导轴线的轴线旋转所述超声探头，以对所述脑部的不同倾斜平面进行成像。
17.根据权利要求15或16所述的方法，还包括：
围绕基本上平行于所述引导轴线的轴线将所述超声探头从至少一个第一位置旋转到第二位置，以便对所述脑部的冠状截面和矢状截面进行成像。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，还包括：
使用布置在所述保持设备上的脑电图电极进行脑电图测量。
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