专利名称：一种脑部血流测量系统及方法
技术领域：
本发明涉及脑部血流测量领域，尤其涉及经颅多普勒脑部血流测量系统及方法。
背景技术：
在各种医疗事件或过程中，需要无损伤地检测人体脑部血流状态。为此，目前通常使用经颅多普勒装置(亦称“经颅多普勒血液分析仪”、“经颅多普勒脑血流诊断系统”、“经颅多普勒检测仪”或“经颅多普勒诊断与监护系统”)来检测脑血管信号(例如血流信号)。需要特别说明的是，脑部血流状态的检测结果并不能直接作为判断疾病的标准，仅仅是一种参数测量方法，因此本发明不涉及中国专利法所规定的疾病的诊断和治疗方法。经颅多普勒技 术是利用超声波回波的多普勒效应，可以无损伤地测量颅内血流参数，例如，被测点的血流速度为:V= {f -f) /2f.c/cos θ其中，c为声波在脑组织中的传播速度，f'为经颅多普勒装置的接收频率，f为经颅多普勒装置的发射频率，Θ为被测点处的血流方向与超声探测方向之间的夹角。在上述的参数中，f'、f^P c可以比较准确地测量，其误差很小。但是，因为经颅多普勒装置无法观察血管的形态和走向，所以公式中的夹角Θ无法测量。为了确定夹角Θ的值，目前存在以下两种常用的方法，但这两种方法均存在问题。一种方法是夹角Θ使用经验值。但是，由于各个人体之间的差异很大，造成了所得到的结果误差很大，很难找到有效、统一的经验值，难以作为金标准。另一种方法是使用超声黑白图像或血流图像来确定夹角θ。但是，由于超声能量需要穿过颅骨，颅骨缝隙提供的声窗太小，人体颅骨的个体差异大，都使得获取超声的颅内图像非常困难，所获取的图像质量也很差。如要获得较好质量的超声黑白图像和血流图，则需要发射较高的超声能量，这就容易引起脑损伤和并发症。此外，因为无法获得颅内血流图像，被测点的位置无法准确地确定，并且定位也很困难。因此，需要一种脑部血流测量系统及方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种脑部血流测量系统，其特征在于，所述系统包括经颅多普勒装置、磁共振成像装置、导航装置和数据处理模块；所述磁共振成像装置用于获取脑部血流的三维图像，得到被测点A处的血流方向r (A)；所述导航装置根据所述三维图像设定经颅多普勒装置的探测参数，根据所述被测点A和所述经颅多普勒装置的探头的位置点B，设定所述经颅多普勒装置的探测方向为t(B，A)，设置所述多普勒装置的探测深度为所述被测点A到所述探头的位置点B的距离；
所述数据处理模块计算所述血流方向r (A)和所述探测方向t (B，A)之间的夹角θ ;所述经颅多普勒装置以所述探测方向和所述探测深度进行探测，得到所述被测点A处的多普勒频谱数据，根据所述多普勒频谱数据和所述夹角Θ，计算所述被测点A处的血流参数。优选的，利用下述公式计算所述被测点A处的血流速度V:V= {f -f) /2f.c/cos θ其中，c为声波在脑 组织中的传播速度，f/为所述经颅多普勒装置的接收频率，f为所述经颅多普勒装置的发射频率。优选的，根据多个被测点处的血流参数，所述数据处理模块计算脑部血流的综合参数。优选的，所述综合参数为下述参数中的一种或多种:阻尼系数、博动系数、两点之间压力差。优选的，所述导航装置为磁共振和超声兼容的导航装置。优选的，所述导航装置为磁共振和超声设备之间的固定支架，使磁共振和超声的位置关系确定。本发明还提供了一种脑部血流测量方法，其特征在于，所述方法包括:步骤一:使用磁共振成像系统获取脑部血流的三维图像，得到被测点A处的血流方向r (A)；步骤二:根据所述三维图像，利用导航装置设定经颅多普勒装置的探测参数，根据所述被测点A和所述经颅多普勒装置的探头的位置点B，设定所述经颅多普勒装置的探测方向为t(B，A)，设置所述多普勒装置的探测深度为所述被测点A到所述探头的位置点B的距离；步骤三:使用数据处理模块计算所述血流方向r (A)和所述探测方向t (B, A)之间的夹角Θ ;步骤四:使用所述经颅多普勒装置以所述探测方向和所述探测深度进行探测，得到所述被测点A处的多普勒频谱数据，根据所述多普勒频谱数据和所述夹角Θ，计算所述被测点A处的血流参数。优选的，利用下述公式计算所述被测点A处的血流速度V:V= {f -f) /2f.c/cos θ其中，c为声波在脑组织中的传播速度，f/为所述经颅多普勒装置的接收频率，f为所述经颅多普勒装置的发射频率。优选的，按照前述的步骤一至步骤四，测量多个被测点处的血流参数；根据多个被测点处的血流参数，利用所述数据处理模块计算脑部血流的综合参数。优选的，所述综合参数为下述参数中的一种或多种:阻尼系数、博动系数、两点之间压力差。优选的，所述导航装置为磁共振和超声兼容的导航装置。优选的，所述导航装置为磁共振和超声设备之间的固定支架，使磁共振和超声的位置关系确定。本发明通过将经颅多普勒技术、磁共振成像技术和导航技术相结合，首先，可以精确地设定或获得经颅多普勒探测参数，特别是被测点处的血流方向与超声探测方向之间的夹角，从而可以得到准确的脑部血流参数；其次，使得脑部血流测量更加直观全面，可以获得颅内主要血管的三维影像，确定血管形态和血流方向；第三，借助于导航技术，使得经颅多普勒探测的操作更加方便快捷，能够快速定位多个被测点，实现脑部血流动力学测量的标准化。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，图1为根据本发明一个实施方式的脑部血流测量系统测量脑部血流的流程图；图2为根据本发明一个实施方式的脑部血流测量系统的示意图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。超声多普勒测量是利用超声波回波的多普勒效应，无损伤测量组织运动速度的方法，可以测量的对象包括:血流流速、心肌等组织运动速度、以及基于速度计算得到的加速度、压力、阻尼等参数。其中，经颅多普勒测量则是利用超声多普勒来测量颅内血流动力学参数的方法。经颅多普勒仪通常具有探头，探头是超声波仪器的换能器或传感器，用于将电能转化成超声能量以发射，将接收到的超声能量转换成电能，以能够被超声波仪器主机识别并生成可显示的超声信号和图像。测量时，为了测量脑部被测点A处的血流，探头放置于头部颞窗附近的B点，为了得到脑部被测点处的血流参数，例如血流速度，需要确定该被测点处的血流方向与超声探测方向之间的夹角。但是，现有技术中，无法精确地确定该夹角，进而也就无法精确地得到被测点处的血流参数。为此，本发明提供了一种脑部血流测量系统，本发明通过经颅多普勒、磁共振成像与导航技术的相结合，解决了现有脑部血流测量在精确性、直观性和全面性等方面存在的问题。图1根据本发明一个实施方式的脑部血流测量系统测量脑部血流的流程图。下面将结合图1对利用根据本发明的脑部血流测量系统来测量脑部血流进行详细的描述。步骤一:使用磁共振成像装置获取脑部血流的三维图像，得到被测点A处的血流方向r (A)；步骤二:根据所述三维图像，利用导航装置对经颅多普勒装置进行导航，根据所述被测点A和所述经颅多普勒装置的探头的位置点B，设定所述经颅多普勒装置的探测方向为t (B, A)，设置所述多普勒装置的探测深度为所述被测点A到所述探头的位置点B的距离；其中所述导航装置例如为磁共振和超声设备之间的固定支架，使磁共振和超声的位置关系确定，其可以是磁共振和超声兼容的导航装置；步骤三:使用数据处理模块计算所述血流方向r (A)和所述探测方向t (B, A)之间的夹角Θ ;步骤四:使用所述经颅多普勒装置以所述探测方向和所述探测深度进行探测，得到所述被测点A处的多普勒频谱数据，根据所述多普勒频谱数据和所述夹角Θ，计算所述被测点A处的血流参数。在一个实施例中，对于被测点A处的血流速度，可利用下述公式计算所述被测点A处的血流速度V:V= {f -f) /2f.c/cos θ其中，c为声波在脑组织中的传播速度，f/为所述经颅多普勒装置的接收频率，f为所述经颅多普勒装置的发射频率。进一步，可计算脑部血流的综合参数。例如，按照前述的步骤一至步骤四，测量多个被测点处的血流参数；根据多个被测点处的血流参数，利用所述数据处理模块计算脑部血流的综合参数。所述综合参数例如 阻尼系数、博动系数、两点之间压力差。通过血流速度计算这些综合参数的方法属于已知技术，这里不再详细赘述。图2为根据本发明一个实施方式的脑部血流测量系统的示意图。如图所示，脑部血流测量系统11包括经颅多普勒装置12、磁共振成像装置13、导航装置14和数据处理模块15。其中磁共振成像装置13用于获取脑部血流的三维图像，得到被测点A处的血流方向 r (A)；导航装置14用于根据磁共振成像装置13获取的三维图像，设定经颅多普勒装置的探测参数，；根据所述被测点A和所述经颅多普勒装置的探头的位置点B，设定所述经颅多普勒装置的探测方向为t(B，A),设置所述多普勒装置的探测深度为所述被测点A到所述探头的位置点B的距离；其中所述导航装置例如为磁共振和超声设备之间的固定支架，使磁共振和超声的位置关系确定，其可以是磁共振和超声兼容的导航装置；数据处理模块15用于计算所述血流方向r (A)和所述探测方向t (B，A)之间的夹角Θ ;经颅多普勒装置12用于以所述探测方向和所述探测深度进行探测，得到所述被测点A处的多普勒频谱数据，根据所述多普勒频谱数据和所述夹角Θ，计算所述被测点A处的血流参数。在一个实施例中，对于被测点A处的血流速度，可利用下述公式计算所述被测点A处的血流速度V:
V= {f -f) /2f.c/cos θ其中，c为声波在脑组织中的传播速度，Γ为所述经颅多普勒装置的接收频率，f为所述经颅多普勒装置的发射频率。进一步，可计算脑部血流的综合参数。例如，在测量到多个被测点处的血流参数后，根据多个被测点处的血流参数，利用所述数据处理模块计算脑部血流的综合参数。所述综合参数例如阻尼系数、博动系数、两点之间压力差。通过血流速度计算这些综合参数的方法属于已知技术，这里不再详细赘述。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
权利要求
1.一种脑部血流测量系统，其特征在于，所述系统包括经颅多普勒装置、磁共振成像装置、导航装置和数据处理模块； 所述磁共振成像装置用于获取脑部血流的三维图像，得到被测点A处的血流方向r(A)； 所述导航装置根据所述三维图像设定经颅多普勒装置的探测参数，根据所述被测点A和所述经颅多普勒装置的探头的位置点B，设定所述经颅多普勒装置的探测方向为t(B，A)，设置所述多普勒装置的探测深度为所述被测点A到所述探头的位置点B的距离； 所述数据处理模块计算所述血流方向r (A)和所述探测方向t (B，A)之间的夹角Θ ；所述经颅多普勒装置以所述探测方向和所述探测深度进行探测，得到所述被测点A处的多普勒频谱数据，根据所述多普勒频谱数据和所述夹角Θ，计算所述被测点A处的血流参数。
2.根据权利要求1所述的脑部血流测量系统，其特征在于，利用下述公式计算所述被测点A处的血流速度V:V= {f -f)/2f.c/cos θ 其中，C为声波在脑组织中的传播速度，f,为所述经颅多普勒装置的接收频率，f为所述经颅多普勒装置的发射频率。
3.根据权利要求1或2所述的脑部血流测量系统，其特征在于，根据多个被测点处的血流参数，所述数据处理模块计算脑部血流的综合参数。
4.根据权利要求3所述的脑部血流测量系统，其特征在于，所述综合参数为下述参数中的一种或多种: 阻尼系数、博动系数、两点之间压力差。
5.根据权利要求1或2所述的脑部血流测量系统，其特征在于， 所述导航装置为磁共振和超声兼容的导航装置。
6.根据权利要求1或2所述的脑部血流测量系统，其特征在于，所述导航装置为磁共振和超声设备之间的固定支架，使磁共振和超声的位置关系确定。
7.一种脑部血流测量方法，其特征在于，所述方法包括: 步骤一:使用磁共振成像系统获取脑部血流的三维图像，得到被测点A处的血流方向r(A)； 步骤二:根据所述三维图像，利用导航装置设定经颅多普勒装置的探测参数，根据所述被测点A和所述经颅多普勒装置的探头的位置点B，设定所述经颅多普勒装置的探测方向为t (B, A)，设置所述多普勒装置的探测深度为所述被测点A到所述探头的位置点B的距离； 步骤三:使用数据处理模块计算所述血流方向r (A)和所述探测方向t (B，A)之间的夹角Θ ; 步骤四:使用所述经颅多普勒装置以所述探测方向和所述探测深度进行探测，得到所述被测点A处的多普勒频谱数据，根据所述多普勒频谱数据和所述夹角Θ，计算所述被测点A处的血流参数。
8.根据权利要求7所述的脑部血流测量方法，其特征在于: 利用下述公式计算所述被测点A处的血流速度V:V= {f -f)/2f.c/cos θ 其中，C为声波在脑组织中的传播速度，f,为所述经颅多普勒装置的接收频率，f为所述经颅多普勒装置的发射频率。
9.根据权利要求7或8所述的脑部血流测量方法，其特征在于: 按照前述的步骤一至步骤四，测量多个被测点处的血流参数； 根据多个被测点处的血流参数，利用所述数据处理模块计算脑部血流的综合参数。
10.根据权利 要求9所述的脑部血流测量方法，其特征在于: 所述综合参数为下述参数中的一种或多种: 阻尼系数、博动系数、两点之间压力差。
11.根据权利要求7或8所述的脑部血流测量方法，其特征在于，所述导航装置为磁共振和超声兼容的导航装置。
12.根据权利要求7或8所述的脑部血流测量方法，其特征在于，所述导航装置为磁共振和超声设备之间的固定支架，使磁共振和超声的位置关系确定。
全文摘要
本发明公开一种脑部血流测量系统及方法，该系统包括经颅多普勒装置、磁共振成像装置、导航装置和数据处理模块。该磁共振成像装置用于获取脑部血流的三维图像，得到被测点A处的血流方向r(A)；该导航装置根据三维图像设定经颅多普勒装置的探测参数，根据被测点A和经颅多普勒装置的探头的位置点B，设定经颅多普勒装置的探测方向为t(B,A)，设置多普勒装置的探测深度为被测点A到探头的位置点B的距离；数据处理模块计算血流方向r(A)和探测方向t(B,A)之间的夹角θ；经颅多普勒装置以探测方向和探测深度进行探测，得到被测点A处的多普勒频谱数据，根据多普勒频谱数据和夹角θ，计算被测点A处的血流参数。
文档编号A61B8/06GK103169503SQ201310095238
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者牟晓勇, 陈瑞松, 项雷, 刘弢, 叶迪 申请人:北京汇影互联科技有限公司