JP2014503329A - 超音波を使用した血流力学および心臓パラメータの自動的かつ自律的決定のためのシステム、方法、および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、心臓および/または血流力学パラメータを決定するための超音波システム、装置、および方法、特に、心臓および/または血流力学パラメータが非侵襲もしくは低侵襲的な方法で決定される、そのようなシステム、装置、および方法に関する。
本開示の原理および動作は、図面および以下の説明を参照すれば、よりよく理解され得る。以下に挙げる参照符号は、同様の機能、意味、役割、または目的を有する物体を参照するために、図面全体にわたって使用される。
n1〜n8 超音波トランスデューサー;
100 自動的かつ自律的超音波システム;
102 システム管理プロセッサ;
104 ユーザーインターフェース;
110 超音波プローブ;
112 スキャンエンジン;
114 USトランスデューサーアレイ; 115 IRセンサーアレイ; 116 マルチプレクサ;
118 プローブコントローラ;
120 決定支援システム;
800 速度‐時間曲線;
802a〜802b 心周期曲線セグメント;
802a 脈圧セグメント;
802b 圧力低下セグメント;
804a〜804d 極値点(Extremum point)、最小および最大点
804a、804d 拡張期点(Diastole point);
804b 最高速度;
804c 弁閉鎖;
806 心周期サブセグメント(i);
n 複数の超音波トランスデューサー;
n−x 複数の超音波トランスデューサーのサブセット
sl スキャンライン;
dsl ドップラースキャンライン;
fdsl 隣接するドップラースキャンライン(Flanking Doppler scan lines)
cl 弦の長さに基づいたスキャンライン;
v 目的の血管;
vc 血管の中心;
vr 血管半径;
z n個のトランスデューサーのうちの最適なトランスデューサー
前述の例は、例示目的のみで提供されており、本出願を、記載された説明または計算に限定するものではない。
式2:
(1) 心臓および血流力学パラメータのうちの少なくとも1つを自動的かつ自律的に決定するための、非侵襲的超音波システムであって、使用者にスキャンエリアの画像を提示するように構成されており、前記スキャンエリアは、前記使用者の胸郭上の静的エリアである、システムにおいて、
a.前記胸郭上の前記静的エリアをスキャンするための複数の超音波トランスデューサーを含む超音波プローブと、
b.前記複数の超音波トランスデューサーを制御し、前記超音波トランスデューサーから入手したデータを処理して、1組の血管パラメータを生成する、プローブスキャンエンジンと、
c.前記血管パラメータから前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを決定するプロセッサと、
を含む、システム。
(2) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記血管パラメータは、血管半径、および血管血流速度を含み、各パラメータには、タイムスタンプが添付されている、システム。
(3) 実施態様2に記載のシステムにおいて、
前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つは、圧力、動圧、静圧、全圧、心拍出量、速度、血管内径、脈拍、1回拍出量、および1回拍出量の導関数からなる群から選択される、システム。
(4) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記血管パラメータは、肺動脈および大動脈について提供される、システム。
(5) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記血管パラメータは、肺動脈幹および上行大動脈について提供される、システム。
前記複数の超音波トランスデューサーは、前記胸郭上の前記静的エリアをスキャンするために最適化されたアレイに配列される、システム。
(7) 実施態様6に記載のシステムにおいて、
前記超音波トランスデューサーのアレイは、8個の超音波トランスデューサーを含む、システム。
(8) 実施態様7に記載のシステムにおいて、
6つの外側のトランスデューサーが、6つの頂点を有する六角形の形態に配列され、2つの内側のトランスデューサーが、前記六角形の形態の内側に、かつ前記6つの頂点間に定められた2本の弦に架かって配列されるように、前記8個の超音波トランスデューサーが配列されている、システム。
(9) 実施態様8に記載のシステムにおいて、
前記2つの内側のトランスデューサーは、
a.第1の内側のトランスデューサーが、第1の対の連続した六角形の頂点の周りに置かれた2つの外側のトランスデューサー間に配され、かつ、
b.第2の内側のトランスデューサーが、第2の対の連続した六角形の頂点の周りに置かれた2つの外側のトランスデューサー間に配されるように、配され、
前記第1および第2の対の連続した六角形の頂点は、互いに連続している、システム。
(10) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記プローブスキャンエンジンは、前記複数の超音波トランスデューサーを調整および制御するマルチプレクサを含む、システム。
前記プローブスキャンエンジンは、前記マルチプレクサを制御するプロセッサモジュールをさらに含む、システム。
(12) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを表示するユーザーインターフェースをさらに含む、システム。
(13) 実施態様12に記載のシステムにおいて、
前記ユーザーインターフェースは、前記静的スキャンエリアの視像を提示しない、システム。
(14) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを、高次処理センターおよび決定支援システムのうち一方に通信するために前記プロセッサと協働する通信モジュール、
をさらに含む、システム。
(15) 実施態様1に記載のシステムにおいて、
前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つをモニタリングおよび評価する決定支援システム、
をさらに含む、システム。
独立した家庭での使用のために構成された、システム。
(17) 実施態様16に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、スマートフォン、携帯電話、PDA、ミニコンピューター、パーソナルコンピューター、およびポータブル通信装置からなる群から選択される、システム。
(18) 使用者にスキャンエリアの画像を提示せずに心臓パラメータを自動的かつ自律的に決定するための非侵襲性超音波プローブにおいて、
前記スキャンエリアは、前記使用者の胸郭上の静的エリアであり、前記プローブは、前記胸郭上の前記静的エリアをスキャンする複数の超音波トランスデューサーを含む単一のハウジングを含む、プローブ。
(19) 実施態様18に記載のプローブにおいて、
前記単一のハウジングは、前記複数の超音波トランスデューサーを調整および制御するスキャンエンジンをさらに含む、プローブ。
(20) 実施態様19に記載のプローブにおいて、
前記スキャンエンジンは、前記複数の超音波トランスデューサーを調整および制御するマルチプレクサを含む、プローブ。
前記スキャンエンジンは、前記マルチプレクサを制御するコントローラーモジュールをさらに含む、プローブ。
(22) 実施態様21に記載のプローブにおいて、
前記コントローラーモジュールは、少なくとも3つのプロセッサを含み、前記少なくとも3つのプロセッサは、前記マルチプレクサに信号を送信する第1のプロセッサ、前記マルチプレクサから信号を受信する第2のプロセッサ、および前記第1のプロセッサと第2のプロセッサとの間の全体的な制御および統合のために設けられた第3のプロセッサを含む、プローブ。
(23) 実施態様18に記載のプローブにおいて、
前記複数の超音波トランスデューサーは、8個の超音波トランスデューサーを含むアレイを形成する、プローブ。
(24) 実施態様23に記載のプローブにおいて、
前記8個の超音波トランスデューサーのアレイは、
a.6つの外側のトランスデューサーが、6つの六角形の頂点を有する六角形の形態に配列され、
b.2つの内側のトランスデューサーが、前記六角形の頂点間において2本の対角線に沿って配列されるように、
配列される、プローブ。
(25) 実施態様18に記載のプローブにおいて、
前記静的エリアは、前記プローブのスキャン表面の形状と実質的に同一の形状を含む、プローブ。
前記トランスデューサーはそれぞれ、パルス信号、フェーズドアレイ信号、および線形超音波信号のうちの少なくとも1つを生成するために少なくとも32個の圧電結晶を含む、プローブ。
(27) 被験者の心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを、前記被験者の胸郭上の静的スキャンエリアの超音波スキャンに基づいて、自動的かつ自律的に決定する、非侵襲的な方法であって、前記スキャンは、前記静的スキャンエリアの超音波画像を、使用者、開業医、および介護者のうち少なくとも一人に提示せずに行われる、方法において、
a.複数の超音波トランスデューサーのアレイを含む超音波プローブで、前記被験者の前記胸郭上の前記静的スキャンエリアをスキャンする工程と、
b.前記静的スキャンエリア内部で少なくとも2本の血管について少なくとも2つの血管パラメータを自律的に決定する工程と、
c.前記被験者の前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを決定するために、前記2本の血管のうちの少なくとも1本について前記少なくとも2つの血管パラメータを処理する工程と、
を含む、方法。
(28) 実施態様27に記載の方法において、
前記スキャンする工程は、前記被験者の前記胸郭上に前記超音波プローブを置く工程と、前記静的スキャンエリアを連続的にスキャンするために前記プローブを静的位置に保持する工程と、をさらに含む、方法。
(29) 実施態様27に記載の方法において、
前記少なくとも2つの血管パラメータを決定する工程は、
a.自動的および自律的な手段によって前記超音波トランスデューサーのアレイを用いて前記静的スキャンエリア内部の2本の血管を識別する工程と、
b.前記超音波スキャンに基づいて、前記2本の血管それぞれの中心および直径を決定する工程と、
c.前記スキャンエリア内部でドップラー超音波信号を起動し、識別された前記2本の血管をそれらの中心の周りで標的化する工程と、
d.前記2本の血管それぞれの内部における流動流体の複数のドップラーフローパラメータを、ある期間にわたってモニタリングする工程と、
e.心臓および血流力学パラメータを識別するために前記ドップラーフローパラメータおよび血管パラメータを処理する工程と、
をさらに含む、方法。
(30) 実施態様29に記載の方法において、
前記期間は、少なくとも4つの心周期または少なくとも3つの連続した心周期に等しい、方法。
前記2本の血管は、大動脈および肺動脈である、方法。
(32) 実施態様29に記載の方法において、
前記2本の血管は、上行大動脈および肺動脈幹である、方法。
(33) 実施態様29に記載の方法において、
前記処理する工程は、前記超音波スキャンに基づいて前記2本の血管それぞれの前記中心および直径を自律的に決定するために、前記2本の血管それぞれを個別に処理する工程をさらに含む、方法。
(34) 実施態様33に記載の方法において、
a.前記超音波トランスデューサーのアレイから検出され、受信されるように構成された複数の超音波信号に対応する点の集合を入手する工程であって、前記点は、前記血管のうちの少なくとも1本の表面周辺の場所に対応する、工程と、
b.前記点を少なくとも2本の軸上に配列する工程と、
c.前記点のすべてを前記2本の軸の周りの四角形の内部に閉じ込める工程と、
d.前記四角形の中心を決定する工程と、
e.前記点と交差するように前記四角形の中心から複数の弦を投射する工程と、
f.前記点と交差する、投射された前記複数の弦から最小の弦を選択する工程であって、前記最小の弦は、前記血管の直径を定め、前記四角形の中心は、前記血管の中心を定める、工程と、
g.前記血管の直径および前記血管の中心により定められた円上に前記点を投影することによって、前記点のそれぞれを変換する工程と、
をさらに含む、方法。
(35) 実施態様34に記載の方法において、
前記複数の弦を投射する工程は、1440本の弦を前記四角形の中心の周りに形成するように、0.25°ごとに弦を投射する工程をさらに含む、方法。
前記処理する工程は、
a.前記静的スキャンエリアのドップラースキャンから速度−時間曲線を決定する工程と、
b.前記速度−時間曲線内で個々の心周期を識別する工程と、
c.複数の心周期セグメントを表すために複数の心周期に対応するよう前記速度−時間曲線をセグメント化する工程と、
d.前記心周期セグメントのそれぞれに沿って複数のサブセグメントを提供する工程と、
e.前記サブセグメントに基づいて前記心周期セグメントのパラメータを決定する工程と、
f.前記心周期セグメントのパラメータに基づいて血流力学および心臓パラメータを推測する工程と、
をさらに含む、方法。
(37) 実施態様36に記載の方法において、
前記血流力学および心臓パラメータを推測する工程は、
a.血管半径に基づいて面積を決定する工程と、
b.前記速度−時間曲線に基づいて前記サブセグメントの面積を決定する工程と、
c.前記サブセグメントの血液容量を決定する工程と、
d.前記サブセグメントの前記血液容量に基づいて血液質量を決定する工程と、
e.前記サブセグメントの血流加速度を決定する工程と、
f.前記サブセグメントの血流力を決定する工程と、
g.前記血流力と血流加速度との比率に基づいて前記速度−時間曲線の前記サブセグメントの圧力を決定する工程と、
をさらに含む、方法。
(38) 実施態様27に記載の方法において、
前記静的スキャンエリア内部の少なくとも2本の血管について少なくとも2つの血管パラメータを自律的に決定する工程は、
a.前記静的スキャンエリア内部でスキャンされた楕円の物体を識別するためにマスク検出およびフィルタリングを行う工程と、
b.前記スキャンエリア内部で識別された物体に関連する、ランダムHough変換(RHT)関連パラメータを識別するために、楕円についてRHTを行う工程と、
c.少なくとも1つのRHT関連パラメータに基づいて、さらなるフィルタリングおよび閾値化を行う工程と、
d.最大血流速度を決定するために少なくとも1つの心周期についてドップラースキャンを起動する工程と、
e.前記血流速度に基づいて前記少なくとも2本の血管を識別する工程と、
f.少なくとも3つの心周期について少なくとも2つの血管パラメータを決定するために、識別された前記2本の血管をスキャンおよびモニタリングする工程と、
を含む、方法。
(39) 実施態様38に記載の方法において、
前記RHTにより得られたパラメータは、主軸、短軸、中心、スキャン角度、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、方法。
(40) 実施態様38に記載の方法において、
前記RHTにより得られたパラメータは、上、下、左、および右からなる群から選択された、血管物体の境界を決定するためにさらに処理される、方法。
前記静的スキャンエリア内部の2本の血管を識別する工程は、血管直径および血流速度の閾値を適用する工程を含む、方法。
(42) 実施態様38に記載の方法において、
前記静的スキャンエリア内部でスキャンされた楕円の物体を識別するためにマスク検出およびフィルタリングする工程は、矩形マスクフィルタリング、エッジ検出、境界推定、物体形状閾値、サイズ閾値、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、方法。
(43) 実施態様38に記載の方法において、
2本の血管のそれぞれについて少なくとも2つの血管パラメータを決定するために前記2本の血管をスキャンし識別する工程は、
a.上部境界、下部境界、左側境界、右側境界、および血管の中心を含む、識別された前記血管の、RHTにより得られたパラメータを決定する工程と、
b.経時的に血管の場所をモニタリングするために、ある期間にわたって複数の超音波スキャンラインを用いて、各血管で前記血管の境界の上部境界、下部境界、左側境界、右側境界の境界超音波スキャンを行う工程と、
c.経時的に血流速度を決定するために、ある期間にわたって前記RHTにより得られた血管の中心のドップラースキャンを行う工程と、
d.さらなる処理のために、血流速度および血管の中心、ならびにタイムスタンプを含む前記少なくとも2つの血管パラメータを表にする工程と、
e.経時的に血管の場所の座標をモニタリングするために前記境界超音波スキャンデータについて前記ランダムHough変換(RHT)を行う工程と、
を含む、方法。
(44) 実施態様43に記載の方法において、
前記複数の超音波スキャンラインは、前記RHTにより得られた境界の周りに中心を置く各境界において7本のスキャンラインで予め形成される、方法。
(45) 実施態様43に記載の方法において、
前記期間は、少なくとも3つの心周期に等しい、方法。
前記境界超音波スキャン時間または前記ドップラースキャン時間は、約10ミリ秒である、方法。
(47) 実施態様27に記載の方法において、
前記処理する工程は、前記被験者の心臓または血流力学パラメータのうちの少なくとも1つを決定するために、血管半径および血流速度を含む前記少なくとも2つの血管パラメータを経時的に処理することをもたらし、前記方法は、
a.収縮期半径(Rsys)点および拡張期半径(Rdia)点を含む、血管半径 対 時間のゲームをグラフ化する工程と、 b.前記収縮期半径(Rsys)点と拡張期半径(Rdia)点との間の勾配を決定する工程と、
c.Rp7点を識別するために前記勾配を外挿する工程であって、前記勾配は、タイムライン軸と交差する、工程と、
d.収縮期の時間間隔(tsys)、および脈圧の時間間隔(tpp)を決定するために、前記タイムライン軸と交差するようにRsys点から垂線を延ばす工程と、
e.血流速度 対 時間のグラフから脈圧(Ppulse)を計算する工程と、
f.Psysを計算するために比率Tpp/Tsys=Ppulse/Psysを評価する工程と、
g.評価Pdia=Psys−PpulseによりPdiaを計算する工程と、
を含む、方法。
(48) 実施態様27に記載の方法において、
前記処理する工程は、前記被験者の心臓または血流力学パラメータを決定するために、血管半径および血流速度を含む前記少なくとも2つの血管パラメータを経時的に処理することをもたらし、前記方法は、
a.血管半径 対 時間のゲームをグラフ化する工程と、
b.血管半径および血流速度の関数として圧力を定めるために、メーンズ・コルテベークの式、オイラー式、および弾性方程式の組み合わせを提供する工程と、
c.Rvir、k、λを含む複数の血管パラメータを推測するため、前記血管半径 対 時間のグラフに描かれた血管半径および血流速度を含む複数の測定データで前記圧力関数を評価する工程と、
d.推測された前記血管パラメータおよび測定データに基づいてPpulse、Pdia、Psysを計算する工程と、
を含む、方法。
(49) 実施態様48に記載の方法において、
前記血管半径および血流速度のデータは、少なくとも3つの連続した心周期にわたり10ミリ秒ごとに提供される、方法。
(50) 実施態様48に記載の方法において、
前記Rvir、k、λを含む複数の血管パラメータは、最小二乗法を適用することにより、推測される、方法。
Claims (50)
- 心臓および血流力学パラメータのうちの少なくとも1つを自動的かつ自律的に決定するための、非侵襲的超音波システムであって、使用者にスキャンエリアの画像を提示するように構成されており、前記スキャンエリアは、前記使用者の胸郭上の静的エリアである、システムにおいて、
a.前記胸郭上の前記静的エリアをスキャンするための複数の超音波トランスデューサーを含む超音波プローブと、
b.前記複数の超音波トランスデューサーを制御し、前記超音波トランスデューサーから入手したデータを処理して、1組の血管パラメータを生成する、プローブスキャンエンジンと、
c.前記血管パラメータから前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを決定するプロセッサと、
を含む、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記血管パラメータは、血管半径、および血管血流速度を含み、各パラメータには、タイムスタンプが添付されている、システム。 - 請求項2に記載のシステムにおいて、
前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つは、圧力、動圧、静圧、全圧、心拍出量、速度、血管内径、脈拍、1回拍出量、および1回拍出量の導関数からなる群から選択される、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記血管パラメータは、肺動脈および大動脈について提供される、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記血管パラメータは、肺動脈幹および上行大動脈について提供される、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記複数の超音波トランスデューサーは、前記胸郭上の前記静的エリアをスキャンするために最適化されたアレイに配列される、システム。 - 請求項6に記載のシステムにおいて、
前記超音波トランスデューサーのアレイは、8個の超音波トランスデューサーを含む、システム。 - 請求項7に記載のシステムにおいて、
6つの外側のトランスデューサーが、6つの頂点を有する六角形の形態に配列され、2つの内側のトランスデューサーが、前記六角形の形態の内側に、かつ前記6つの頂点間に定められた2本の弦に架かって配列されるように、前記8個の超音波トランスデューサーが配列されている、システム。 - 請求項8に記載のシステムにおいて、
前記2つの内側のトランスデューサーは、
a.第1の内側のトランスデューサーが、第1の対の連続した六角形の頂点の周りに置かれた2つの外側のトランスデューサー間に配され、かつ、
b.第2の内側のトランスデューサーが、第2の対の連続した六角形の頂点の周りに置かれた2つの外側のトランスデューサー間に配されるように、配され、
前記第1および第2の対の連続した六角形の頂点は、互いに連続している、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記プローブスキャンエンジンは、前記複数の超音波トランスデューサーを調整および制御するマルチプレクサを含む、システム。 - 請求項10に記載のシステムにおいて、
前記プローブスキャンエンジンは、前記マルチプレクサを制御するプロセッサモジュールをさらに含む、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを表示するユーザーインターフェースをさらに含む、システム。 - 請求項12に記載のシステムにおいて、
前記ユーザーインターフェースは、前記静的スキャンエリアの視像を提示しない、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを、高次処理センターおよび決定支援システムのうち一方に通信するために前記プロセッサと協働する通信モジュール、
をさらに含む、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つをモニタリングおよび評価する決定支援システム、
をさらに含む、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
独立した家庭での使用のために構成された、システム。 - 請求項16に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサは、スマートフォン、携帯電話、PDA、ミニコンピューター、パーソナルコンピューター、およびポータブル通信装置からなる群から選択される、システム。 - 使用者にスキャンエリアの画像を提示せずに心臓パラメータを自動的かつ自律的に決定するための非侵襲性超音波プローブにおいて、
前記スキャンエリアは、前記使用者の胸郭上の静的エリアであり、前記プローブは、前記胸郭上の前記静的エリアをスキャンする複数の超音波トランスデューサーを含む単一のハウジングを含む、プローブ。 - 請求項18に記載のプローブにおいて、
前記単一のハウジングは、前記複数の超音波トランスデューサーを調整および制御するスキャンエンジンをさらに含む、プローブ。 - 請求項19に記載のプローブにおいて、
前記スキャンエンジンは、前記複数の超音波トランスデューサーを調整および制御するマルチプレクサを含む、プローブ。 - 請求項20に記載のプローブにおいて、
前記スキャンエンジンは、前記マルチプレクサを制御するコントローラーモジュールをさらに含む、プローブ。 - 請求項21に記載のプローブにおいて、
前記コントローラーモジュールは、少なくとも3つのプロセッサを含み、前記少なくとも3つのプロセッサは、前記マルチプレクサに信号を送信する第1のプロセッサ、前記マルチプレクサから信号を受信する第2のプロセッサ、および前記第1のプロセッサと第2のプロセッサとの間の全体的な制御および統合のために設けられた第3のプロセッサを含む、プローブ。 - 請求項18に記載のプローブにおいて、
前記複数の超音波トランスデューサーは、8個の超音波トランスデューサーを含むアレイを形成する、プローブ。 - 請求項23に記載のプローブにおいて、
前記8個の超音波トランスデューサーのアレイは、
a.6つの外側のトランスデューサーが、6つの六角形の頂点を有する六角形の形態に配列され、
b.2つの内側のトランスデューサーが、前記六角形の頂点間において2本の対角線に沿って配列されるように、
配列される、プローブ。 - 請求項18に記載のプローブにおいて、
前記静的エリアは、前記プローブのスキャン表面の形状と実質的に同一の形状を含む、プローブ。 - 請求項18に記載のプローブにおいて、
前記トランスデューサーはそれぞれ、パルス信号、フェーズドアレイ信号、および線形超音波信号のうちの少なくとも1つを生成するために少なくとも32個の圧電結晶を含む、プローブ。 - 被験者の心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを、前記被験者の胸郭上の静的スキャンエリアの超音波スキャンに基づいて、自動的かつ自律的に決定する、非侵襲的な方法であって、前記スキャンは、前記静的スキャンエリアの超音波画像を、使用者、開業医、および介護者のうち少なくとも一人に提示せずに行われる、方法において、
a.複数の超音波トランスデューサーのアレイを含む超音波プローブで、前記被験者の前記胸郭上の前記静的スキャンエリアをスキャンする工程と、
b.前記静的スキャンエリア内部で少なくとも2本の血管について少なくとも2つの血管パラメータを自律的に決定する工程と、
c.前記被験者の前記心臓および血流力学パラメータのうち少なくとも1つを決定するために、前記2本の血管のうちの少なくとも1本について前記少なくとも2つの血管パラメータを処理する工程と、
を含む、方法。 - 請求項27に記載の方法において、
前記スキャンする工程は、前記被験者の前記胸郭上に前記超音波プローブを置く工程と、前記静的スキャンエリアを連続的にスキャンするために前記プローブを静的位置に保持する工程と、をさらに含む、方法。 - 請求項27に記載の方法において、
前記少なくとも2つの血管パラメータを決定する工程は、
a.自動的および自律的な手段によって前記超音波トランスデューサーのアレイを用いて前記静的スキャンエリア内部の2本の血管を識別する工程と、
b.前記超音波スキャンに基づいて、前記2本の血管それぞれの中心および直径を決定する工程と、
c.前記スキャンエリア内部でドップラー超音波信号を起動し、識別された前記2本の血管をそれらの中心の周りで標的化する工程と、
d.前記2本の血管それぞれの内部における流動流体の複数のドップラーフローパラメータを、ある期間にわたってモニタリングする工程と、
e.心臓および血流力学パラメータを識別するために前記ドップラーフローパラメータおよび血管パラメータを処理する工程と、
をさらに含む、方法。 - 請求項29に記載の方法において、
前記期間は、少なくとも4つの心周期または少なくとも3つの連続した心周期に等しい、方法。 - 請求項29に記載の方法において、
前記2本の血管は、大動脈および肺動脈である、方法。 - 請求項29に記載の方法において、
前記2本の血管は、上行大動脈および肺動脈幹である、方法。 - 請求項29に記載の方法において、
前記処理する工程は、前記超音波スキャンに基づいて前記2本の血管それぞれの前記中心および直径を自律的に決定するために、前記2本の血管それぞれを個別に処理する工程をさらに含む、方法。 - 請求項33に記載の方法において、
a.前記超音波トランスデューサーのアレイから検出され、受信されるように構成された複数の超音波信号に対応する点の集合を入手する工程であって、前記点は、前記血管のうちの少なくとも1本の表面周辺の場所に対応する、工程と、
b.前記点を少なくとも2本の軸上に配列する工程と、
c.前記点のすべてを前記2本の軸の周りの四角形の内部に閉じ込める工程と、
d.前記四角形の中心を決定する工程と、
e.前記点と交差するように前記四角形の中心から複数の弦を投射する工程と、
f.前記点と交差する、投射された前記複数の弦から最小の弦を選択する工程であって、前記最小の弦は、前記血管の直径を定め、前記四角形の中心は、前記血管の中心を定める、工程と、
g.前記血管の直径および前記血管の中心により定められた円上に前記点を投影することによって、前記点のそれぞれを変換する工程と、
をさらに含む、方法。 - 請求項34に記載の方法において、
前記複数の弦を投射する工程は、1440本の弦を前記四角形の中心の周りに形成するように、0.25°ごとに弦を投射する工程をさらに含む、方法。 - 請求項27に記載の方法において、
前記処理する工程は、
a.前記静的スキャンエリアのドップラースキャンから速度−時間曲線を決定する工程と、
b.前記速度−時間曲線内で個々の心周期を識別する工程と、
c.複数の心周期セグメントを表すために複数の心周期に対応するよう前記速度−時間曲線をセグメント化する工程と、
d.前記心周期セグメントのそれぞれに沿って複数のサブセグメントを提供する工程と、
e.前記サブセグメントに基づいて前記心周期セグメントのパラメータを決定する工程と、
f.前記心周期セグメントのパラメータに基づいて血流力学および心臓パラメータを推測する工程と、
をさらに含む、方法。 - 請求項36に記載の方法において、
前記血流力学および心臓パラメータを推測する工程は、
a.血管半径に基づいて面積を決定する工程と、
b.前記速度−時間曲線に基づいて前記サブセグメントの面積を決定する工程と、
c.前記サブセグメントの血液容量を決定する工程と、
d.前記サブセグメントの前記血液容量に基づいて血液質量を決定する工程と、
e.前記サブセグメントの血流加速度を決定する工程と、
f.前記サブセグメントの血流力を決定する工程と、
g.前記血流力と血流加速度との比率に基づいて前記速度−時間曲線の前記サブセグメントの圧力を決定する工程と、
をさらに含む、方法。 - 請求項27に記載の方法において、
前記静的スキャンエリア内部の少なくとも2本の血管について少なくとも2つの血管パラメータを自律的に決定する工程は、
a.前記静的スキャンエリア内部でスキャンされた楕円の物体を識別するためにマスク検出およびフィルタリングを行う工程と、
b.前記スキャンエリア内部で識別された物体に関連する、ランダムHough変換(RHT)関連パラメータを識別するために、楕円についてRHTを行う工程と、
c.少なくとも1つのRHT関連パラメータに基づいて、さらなるフィルタリングおよび閾値化を行う工程と、
d.最大血流速度を決定するために少なくとも1つの心周期についてドップラースキャンを起動する工程と、
e.前記血流速度に基づいて前記少なくとも2本の血管を識別する工程と、
f.少なくとも3つの心周期について少なくとも2つの血管パラメータを決定するために、識別された前記2本の血管をスキャンおよびモニタリングする工程と、
を含む、方法。 - 請求項38に記載の方法において、
前記RHTにより得られたパラメータは、主軸、短軸、中心、スキャン角度、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、方法。 - 請求項38に記載の方法において、
前記RHTにより得られたパラメータは、上、下、左、および右からなる群から選択された、血管物体の境界を決定するためにさらに処理される、方法。 - 請求項38に記載の方法において、
前記静的スキャンエリア内部の2本の血管を識別する工程は、血管直径および血流速度の閾値を適用する工程を含む、方法。 - 請求項38に記載の方法において、
前記静的スキャンエリア内部でスキャンされた楕円の物体を識別するためにマスク検出およびフィルタリングする工程は、矩形マスクフィルタリング、エッジ検出、境界推定、物体形状閾値、サイズ閾値、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、方法。 - 請求項38に記載の方法において、
2本の血管のそれぞれについて少なくとも2つの血管パラメータを決定するために前記2本の血管をスキャンし識別する工程は、
a.上部境界、下部境界、左側境界、右側境界、および血管の中心を含む、識別された前記血管の、RHTにより得られたパラメータを決定する工程と、
b.経時的に血管の場所をモニタリングするために、ある期間にわたって複数の超音波スキャンラインを用いて、各血管で前記血管の境界の上部境界、下部境界、左側境界、右側境界の境界超音波スキャンを行う工程と、
c.経時的に血流速度を決定するために、ある期間にわたって前記RHTにより得られた血管の中心のドップラースキャンを行う工程と、
d.さらなる処理のために、血流速度および血管の中心、ならびにタイムスタンプを含む前記少なくとも2つの血管パラメータを表にする工程と、
e.経時的に血管の場所の座標をモニタリングするために前記境界超音波スキャンデータについて前記ランダムHough変換(RHT)を行う工程と、
を含む、方法。 - 請求項43に記載の方法において、
前記複数の超音波スキャンラインは、前記RHTにより得られた境界の周りに中心を置く各境界において7本のスキャンラインで予め形成される、方法。 - 請求項43に記載の方法において、
前記期間は、少なくとも3つの心周期に等しい、方法。 - 請求項43に記載の方法において、
前記境界超音波スキャン時間または前記ドップラースキャン時間は、約10ミリ秒である、方法。 - 請求項27に記載の方法において、
前記処理する工程は、前記被験者の心臓または血流力学パラメータのうちの少なくとも1つを決定するために、血管半径および血流速度を含む前記少なくとも2つの血管パラメータを経時的に処理することをもたらし、前記方法は、
a.収縮期半径(Rsys)点および拡張期半径(Rdia)点を含む、血管半径 対 時間のゲームをグラフ化する工程と、 b.前記収縮期半径(Rsys)点と拡張期半径(Rdia)点との間の勾配を決定する工程と、
c.Rp7点を識別するために前記勾配を外挿する工程であって、前記勾配は、タイムライン軸と交差する、工程と、
d.収縮期の時間間隔(tsys)、および脈圧の時間間隔(tpp)を決定するために、前記タイムライン軸と交差するようにRsys点から垂線を延ばす工程と、
e.血流速度 対 時間のグラフから脈圧(Ppulse)を計算する工程と、
f.Psysを計算するために比率Tpp/Tsys=Ppulse/Psysを評価する工程と、
g.評価Pdia=Psys−PpulseによりPdiaを計算する工程と、
を含む、方法。 - 請求項27に記載の方法において、
前記処理する工程は、前記被験者の心臓または血流力学パラメータを決定するために、血管半径および血流速度を含む前記少なくとも2つの血管パラメータを経時的に処理することをもたらし、前記方法は、
a.血管半径 対 時間のゲームをグラフ化する工程と、
b.血管半径および血流速度の関数として圧力を定めるために、メーンズ・コルテベークの式、オイラー式、および弾性方程式の組み合わせを提供する工程と、
c.Rvir、k、λを含む複数の血管パラメータを推測するため、前記血管半径 対 時間のグラフに描かれた血管半径および血流速度を含む複数の測定データで前記圧力関数を評価する工程と、
d.推測された前記血管パラメータおよび測定データに基づいてPpulse、Pdia、Psysを計算する工程と、
を含む、方法。 - 請求項48に記載の方法において、
前記血管半径および血流速度のデータは、少なくとも3つの連続した心周期にわたり10ミリ秒ごとに提供される、方法。 - 請求項48に記載の方法において、
前記Rvir、k、λを含む複数の血管パラメータは、最小二乗法を適用することにより、推測される、方法。
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