[发明专利]超声换能器探头及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月13日申请的、名称为“宽束超声换能器探头和方法”的美国专利申请第61/475,087号的优先权。上述申请通过引用方式全部并入本申请。

技术领域

本发明总体涉及基于换能器的设备，具体地涉及一种超声换能器探头。

背景技术

超声成像通过使用高频声波和它们的回波以获取人体内的图像来运作。换能器探头被用以产生声音脉冲并将它们发送到人体内。

声波传入人体内，并且在诸如脂肪和肌肉、或者肌肉和骨头的不同类型组织之间的界面处被强烈地反射。在每个界面，声波的一部分被反射，而剩余部分则穿过该界面深入到组织内。在每个界面处都会出现这种过程，并且通过记录反射声波的回波可以产生图像。界面位置会出现反射是因为组织的不同层之间的阻抗不匹配。例如，脂肪层的阻抗与脂肪-肌肉界面处的阻抗不同。该特性被用来计算组织的厚度。

胎心率监测利用多普勒超声来检测胎儿窘迫的迹象，尤其对于高危病人和在分娩过程中。现有的超声换能器发射窄圆柱形超声束以检测并记录心跳，并且因此具有有限的和受限制的胎心检测范围。它们的有效性受限于有限的检测范围，病人的移动和较为笨重，因此一个有关的临床话题是在分娩过程中传统超声换能器经常被护士调整。因为在出生过程中胎儿或母亲的移动，现有的设备经常丢失心跳。

在分娩过程中，胎心率被超声监控并且子宫收缩的强度、持续时间和长度可使用一种叫做分娩力计（tocometer）的设备电气地监控。对于正常分娩，超声可外部地用来监测婴儿的心跳。正常心跳率指示胎儿正在通过收缩接收足够的氧气。当胎心率响应于分娩收缩改变时，在出生过程中胎儿心跳的不规则改变可指示可能需要紧急护理的分娩并发症。因为现有的超声换能器产生直径约为6厘米的平行超声波束，监测该分娩的工作人员不得不随着婴儿移动而不断改变现有超声换能器的位置。

发明内容

本公开提供了具有一个或多个用于检测子宫参数的换能器的子宫探头。该一个或多个参数可以是胎心率。该一个或多个参数可以是子宫收缩。在一个实施例中，子宫探头可包括换能器，其可操作以发射声波来进行胎心率（FHR）的检测。在一个实施例中，子宫探头可包括换能器，其可操作以发射声波来进行子宫收缩的检测。该一个或多个换能器可以是相同技术的，或者可以是不同技术的。在一个实施例中，子宫探头可包括一个或多个换能器，其可被操作以被驱动在不同信号配置下。第一信号配置可以是用于胎心率检测的信号配置。第二信号配置可以是用于子宫收缩检测的信号配置。

附图说明

图1是具有子宫探头的子宫探头系统的系统纵览；

图2是具有七个独立宽束超声换能器元件的宽束胎儿监测换能器探头的一种代表；

图3是一种具有七个宽束超声换能器元件的代表；一个或多个超声换能器元件可以用用作子宫收缩检测元件的力转换器元件（force transducer element）来替换。这里的一种超声换能器元件可由压电元件提供，例如一种锆钛酸铅（PZT）换能器元件；

图4是线性阵列形式的传统换能器元件的一种代表；

图5是被设计为具有在非平行方向上延伸的成像轴的多个超声换能器元件的代表；

图6是被设计为具有在非平行方向上延伸的成像轴、并且还包括用于将平面波束转换为发散圆锥束的透镜的多个超声换能器元件的代表；

图7示出了一个实施例中子宫检测区域；

图8和9是概括各种子宫探头的检测区域的采样数据；

图10示出了超声图像；

图11和12示出了一种具有改进的空间检测的多换能器探头，其中图11示出宽束的多换能器探头而图12示出了准直波束的多换能器探头；

图13示出了用于胎心率（FHR）检测和子宫收缩（UC）检测的分离的探头；

图14是表示多换能器子宫探头的设计纵览图；

图15是表示多换能器子宫探头的摄像图；

图16示出了代表从病人的子宫组织边界反射的回波的信号；

图17示出了子宫组织边界；

图18示出了代表从病人的子宫组织边界反射的回波的信号；

图19是多个换能器探头的摄像图，其中多个换能器处于相对固定的空间关系；

图20是多个换能器探头的摄像图，其中多个换能器处于相对可变的空间关系；

图21和22示出了超声束扫描系统；

图23图形地示出了对于胎心率检测区域不同探头间的比较；