CN112515944B - 具有用于心肺复苏(cpr)按压的实时反馈的超声成像 - Google Patents

具有用于心肺复苏(cpr)按压的实时反馈的超声成像 Download PDF

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Abstract

本发明题为“具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈的超声成像”。本发明提供了用于超声成像的***和方法，该超声成像具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈。可以对基于对患者进行心肺复苏(CPR)期间所接收的回波超声信号而生成的超声图像进行处理，并且可以基于对超声图像的处理来确定与心肺复苏(CPR)相关的实时信息。可以基于信息来生成用于帮助进行心肺复苏(CPR)的反馈。反馈可以包括与在心肺复苏(CPR)期间施加的按压相关的信息和/或指示。反馈可以被配置用于在所生成的超声图像的显示期间进行输出。

Description

具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈的超声成像
技术领域
本公开的各方面涉及医学成像。更具体地，某些实施方案涉及用于超声成像的方法和***，该超声成像具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈。
背景技术
可以使用各种医学成像技术，诸如在对人体器官和软组织成像的过程中使用。医学成像技术的示例包括超声成像、计算机断层摄影(CT)扫描、磁共振成像(MRI)等。在医学成像期间生成图像的方式取决于特定技术。
例如，超声成像使用实时、非侵入性高频声波来产生超声图像，通常为人体内的器官、组织、对象(例如，胎儿)的超声图像。在医学成像期间产生或生成的图像可以为二维(2D)、三维(3D)和/或四维(4D)图像(本质上为实时/连续的3D图像)。在医学成像期间，采集成像数据集(包括例如在3D/4D成像期间的体积成像数据集)并且将其用于实时地生成和渲染对应的图像(例如，经由显示器)。
利用医学成像的常规方法可能存在各种问题。就这一点而言，用于在心肺复苏(CPR)期间利用医学成像的常规***和方法(如果存在的话)可能是低效的和/或无效的。
通过将此类***与本申请的其余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的更多限制和缺点对本领域的技术人员将变得显而易见。
发明内容
本发明提供了用于超声成像的***和方法，该超声成像具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈，基本上如在至少一个附图中所示和/或结合至少一个附图所述，如在权利要求书中更完整地阐述。
从以下描述和附图将更全面地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征，以及其一个或多个例示的示例实施方案的细节。
附图说明
图1是示出根据本公开的支持具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈的超声成像的示例医学成像布置的框图。
图2是示出根据本公开的支持具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈的超声成像的示例超声***的框图。
图3示出了根据本公开的示出心脏和周围区域的示例超声图像，该超声图像可以经由被配置用于支持心肺复苏(CPR)操作的超声***生成。
图4示出了根据本公开的示例超声图像，该超声图像结合了与心肺复苏(CPR)按压的位置相关的实时视觉反馈。
图5示出了根据本公开的示例超声图像，该超声图像结合了与心肺复苏(CPR)按压的位置相关的实时视觉反馈和与心肺复苏(CPR)按压有关的附加数据。
图6示出了可以执行用于超声成像的示例步骤的流程图，其中超声成像具有心肺复苏(CPR)按压的实时反馈。
具体实施方式
根据本公开的某些具体实施可以涉及具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈的超声成像。具体地，各种实施方案通过允许提供与心肺复苏(CPR)(特别是CPR按压)相关的实时反馈而具有增强心肺复苏(CPR)的技术效果。这可以例如通过以下方式来完成：对超声图像(或与其对应的数据集)进行处理来识别与CPR按压有关的结构，跟踪按压位置，确定何时在正确定位处施加按压(或大部分按压)，并且基于对CPR按压的跟踪向用户提供实时反馈，特别是在所显示的超声图像内的视觉上的反馈。
当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及某些实施方案的以下具体实施方式。就附图示出各种实施方案的功能块的图的范围而言，这些功能块不一定表示硬件电路之间的划分。因此，例如，一个或多个功能框(例如，处理器或存储器)可以在单件硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘等)或多件硬件中来实现。类似地，程序可以是独立程序，可以作为子例程包含在操作***中，可以是安装的软件包中的功能等。应当理解，各种实施方案不限于附图中所示的布置和工具。还应当理解，可以组合实施方案，或者可以利用其他实施方案，并且可以在不脱离各种实施方案的范围的情况下做出结构的、逻辑的和电气的改变。因此，以下详述不应视为限制性意义，并且本公开的范围由所附权利要求书及其等同物限定。
如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对“示例性实施方案”、“各种实施方案”、“某些实施方案”、“代表性实施方案”等的引用不旨在被解释为排除存在也结合了叙述的特征的附加实施方案。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施方案可以包括不具有该性质的附加元件。
另外，如本文所用，术语“图像”广义地是指可视图像和表示可视图像的数据两者。然而，许多实施方案生成(或被配置为生成)至少一个可视图像。此外，如本文所用，短语“图像”用于指超声模式，诸如B模式(2D模式)、M模式、三维(3D)模式、CF模式、PW多普勒、CW多普勒、MGD和/或B模式和/或CF的子模式，诸如剪切波弹性成像(SWEI)、TVI、Angio、B-flow、BMI、BMI_Angio，并且在某些情况下还包括MM、CM、TVD，其中“图像”和/或“平面”包括单个波束或多个波束。
另外，如本文所用，短语“像素”还包括其中数据由“体素”表示的实施方案。因此，术语“像素”和“体素”两者可以在本文档通篇中互换使用。
此外，如本文所用，术语处理器或处理单元是指可执行各种实施方案需要的所需计算的任何类型的处理单元，诸如单核或多核：CPU、加速处理单元(APU)、图形板、DSP、FPGA、ASIC或它们的组合。
应当指出的是，本文所述的生成或形成图像的各种实施方案可包括用于形成图像的处理，该处理在一些实施方案中包括波束形成，而在其他实施方案中不包括波束形成。例如，可在不进行波束形成的情况下形成图像，诸如通过将解调数据的矩阵乘以系数矩阵，使得乘积是图像，并且其中该过程不形成任何“波束”。另外，可以使用可能源自多于一个发射事件的信道组合(例如，合成孔径技术)来执行图像的形成。
在各种实施方案中，例如，在软件、固件、硬件或它们的组合中执行超声处理以形成图像，包括超声波束形成，诸如接收波束形成。图1和图2示出了具有根据各种实施方案形成的软件波束形成器架构的超声***的一个具体实施。
图1是示出根据本公开的支持具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈的超声成像的示例医学成像布置的框图。图1中示出了包括一个或多个医学成像***110和一个或多个计算***120的示例设置100。
医学成像***110包括用于支持医学成像的合适的硬件、软件或其组合，这使得能够获得用于在医学成像检查期间生成和/或渲染图像的数据。这可能需要以特定方式捕获特定类型的数据，这继而可以用于生成图像的数据。例如，医学成像***110可以为被配置用于生成和/或渲染超声图像的超声***。相对于图2更详细地描述了可以对应于医学成像***110的超声***的示例具体实施。
如图1所示，医学成像***110可以包括可以是便携式的和可移动的探头112，以及显示/控制单元114。探头112可以被配置用于生成和/或捕获特定类型的信号(或与其对应的数据)，诸如通过在患者身体(或身体的部分)上移动。例如，在医学成像***110为超声***的情况下，探头112可以发射超声信号并捕获回波超声图像。
显示/控制单元114可以被配置用于显示图像(例如，经由屏幕116)。在一些情况下，显示/控制单元114还可以被配置用于至少部分地生成所显示的图像。此外，显示/控制单元114还可以支持用户输入/输出。例如，除了图像之外，显示/控制单元114还可以提供(例如，经由屏幕116)用户反馈(例如，与***、***的功能、***的设置等相关的信息)。显示/控制单元114还可以支持用户输入(例如，经由用户控件118)，诸如以允许控制医学成像。用户输入可以涉及控制图像的显示、选择设置、指定用户偏好、请求反馈等。
在一些具体实施中，医学成像***110还可以结合附加的和专用的计算资源，诸如一个或多个计算***120。就这一点而言，每个计算***120可以包括用于处理、存储和/或通信数据的合适的电路、接口、逻辑和/或代码。计算***120可以为被配置为特别用于结合医学成像的专用装备，或者该计算***可以为设置和/或被配置为执行下文相对于计算***120所述的操作的通用计算***(例如，个人计算机、服务器等)。计算***120可以被配置为支持医学成像***110的操作，如下所述。就这一点而言，可以从成像***卸载各种功能和/或操作。这样做可以简化和/或集中处理的某些方面，以降低成本(通过消除增加成像***中的处理资源的需要)。
计算***120可以被设置和/或布置成以不同方式使用。例如，在一些具体实施中，可以使用单个计算***120；在其他具体实施中，多个计算***120被配置为一起工作(例如，基于分布式处理配置)或单独工作，其中每个计算***120被配置为处理特定方面和/或功能，并且/或者仅处理特定医学成像***110的数据。
在一些具体实施中，计算***120可以为本地的(例如，与一个或多个医学成像***110协同定位，诸如在相同设施和/或相同本地网络内)；在其他具体实施中，计算***120可以为远程的，并且因此只能经由远程连接(例如，经由互联网或其他可用的远程访问技术)访问。在特定具体实施中，计算***120可以基于云的方式被配置，并且可以与访问和使用其他基于云的***基本上类似的方式被访问和/或使用。
一旦在计算***120中生成和/或配置数据，就可以将数据复制和/或加载到医学成像***110中。这可以不同的方式完成。例如，可以经由医学成像***110与计算***120之间的定向连接或链接来加载数据。就这一点而言，可以使用可用的有线和/或无线连接并且/或者根据任何合适的通信(和/或联网)标准或协议来完成设置100中不同元件之间的通信。另选地或除此之外，数据可以间接地加载到医学成像***110中。例如，可以将数据存储到合适的机器可读介质(例如，闪存卡等)中，然后使用该机器可读介质将数据加载到医学成像***110中(现场，诸如由***的用户或授权人员)，或者可以将数据下载到本地能够通信的电子设备(例如，膝上型电脑等)中，然后经由直接连接(例如，USB连接器等)现场使用这些电子设备(例如，由***的用户或授权人员)将数据上传到医学成像***110中。
在操作中，医学成像***110可以用于在医学检查期间生成和呈现(例如，渲染或显示)图像，并且/或者用于支持与其结合的用户输入/输出。图像可以为2D、3D和/或4D图像。在医学成像***110中执行以便于生成和/或呈现图像的特定操作或功能取决于***的类型，即，获得和/或生成对应于图像的数据的方式。例如，在超声成像中，数据基于所发射的超声信号和回波超声信号，如相对于图2更详细地描述。
在各种具体实施中，医学成像***110可以被配置为支持用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈，如下所述。
图2是示出根据本公开的支持具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈的超声成像的示例超声***的框图。图2中示出了超声***200。
超声***200可以被配置用于提供超声成像，并且因此可以包括用于执行和/或支持超声成像相关功能的合适的电路、接口、逻辑和/或代码。在超声成像使用场景中，超声***200可以对应于图1的医学成像***110。
超声***200包括：例如，发射器202、超声探头204、发射波束形成器210、接收器218、接收波束形成器220、RF处理器224、RF/IQ缓冲器226、用户输入模块230、信号处理器240、图像缓冲器250、显示***260、档案270和训练引擎280。
发射器202可以包括可操作以驱动超声探头204的合适的电路、接口、逻辑和/或代码。超声探头204可以包括二维(2D)压电元件阵列。超声探头204可以包括通常构成相同元件的一组发射换能器元件206和一组接收换能器元件208。在某些实施方案中，超声探头204可操作以获取覆盖解剖结构(诸如心脏、血管或任何合适的解剖结构)的至少大部分的超声图像数据。
发射波束形成器210可以包括合适的电路、接口、逻辑和/或代码，该电路、接口、逻辑和/或代码可操作以控制发射器202，该发射器通过发射子孔径波束形成器214驱动该组发射换能器元件206以将超声发射信号发射到感兴趣的区域(例如，人、动物、地下空腔、物理结构等)中。发射的超声信号可以从感兴趣对象中的结构(如血细胞或组织)反向散射，以产生回波。回波由接收换能器元件208接收。
超声探头204中的一组接收换能器元件208可操作以将接收的回波转换为模拟信号，通过接收子孔径波束形成器216进行子孔径波束形成，然后传送到接收器218。接收器218可以包括合适的电路、接口、逻辑和/或代码，该电路、接口、逻辑和/或代码可操作以接收来自接收子孔径波束形成器216的信号。可以将模拟信号传送到多个A/D转换器222中的一个或多个。
多个A/D转换器222可以包括合适的电路、接口、逻辑和/或代码，该电路、接口、逻辑和/或代码可操作以将来自接收器218的模拟信号转换为对应的数字信号。多个A/D转换器222设置在接收器218与RF处理器224之间。尽管如此，本公开在这方面并不受限制。因此，在一些实施方案中，多个A/D转换器222可以被集成在接收器218内。
RF处理器224可以包括合适的电路、接口、逻辑和/或代码，该电路、接口、逻辑和/或代码可操作以解调由多个A/D转换器222输出的数字信号。根据一个实施方案，RF处理器224可以包括复解调器(未示出)，该复解调器可操作以解调数字信号以形成代表对应的回波信号的I/Q数据对。然后可以将RF或I/Q信号数据传送到RF/IQ缓冲器226。RF/IQ缓冲器226可以包括合适的电路、接口、逻辑和/或代码，该电路、接口、逻辑和/或代码可操作以提供由RF处理器224生成的RF或I/Q信号数据的临时存储。
接收波束形成器220可以包括合适的电路、接口、逻辑和/或代码，该电路、接口、逻辑和/或代码可操作以执行数字波束形成处理，以例如对经由RF/IQ缓冲器226从RF处理器224处接收的延迟信道信号求和并输出波束求和信号。所得的处理后的信息可以为从接收波束形成器220输出并传送到信号处理器240的波束求和信号。根据一些实施方案，接收器218、多个A/D转换器222、RF处理器224和波束形成器220可以被集成到单个波束形成器中，该单个波束形成器可以是数字的。在各种实施方案中，超声***200包括多个接收波束形成器220。
可以利用用户输入设备230输入患者数据、扫描参数、设置、选择协议和/或模板、与人工智能分割处理器交互以选择跟踪目标等。在示例实施方案中，用户输入设备230可操作以配置、管理和/或控制超声***200中的一个或多个部件和/或模块的操作。就这一点而言，用户输入设备230可操作以配置、管理和/或控制发射器202、超声探头204、发射波束形成器210、接收器218、接收波束形成器220、RF处理器224、RF/IQ缓冲器226、用户输入设备230、信号处理器240、图像缓冲器250、显示***260和/或档案270的操作。用户输入模块230可以包括一个或多个按钮、一个或多个旋转编码器、触摸屏、运动跟踪、语音识别、鼠标设备、键盘、相机和/或能够接收用户指令的任何其他设备。
在某些实施方案中，例如，用户输入设备230中的一个或多个可以被集成到其他部件(诸如显示***260或超声探头204)中。例如，用户输入设备230可以包括触摸屏显示器。又如，用户输入设备230可以包括附接到探头204和/或与该探头集成在一起的加速度计、陀螺仪和/或磁力仪，以提供探头204的手势运动识别，诸如以识别抵靠患者身体的一个或多个探头的按压、预定义的探头移动或倾斜操作等。除此之外和/或另选地，用户输入设备230可以包括图像分析处理，以通过分析所采集的图像数据来识别探头手势。
信号处理器240可以包括合适的电路、接口、逻辑和/或代码，该电路、接口、逻辑和/或代码可操作以处理超声扫描数据(即，求和的IQ信号)，以生成用于在显示***260上呈现的超声图像。信号处理器240可操作以根据所采集的超声扫描数据上的多个可选择超声模态来执行一个或多个处理操作。在示例实施方案中，信号处理器240可操作以执行显示处理和/或控制处理等。随着接收到回波信号，可以在扫描会话期间实时处理获取的超声扫描数据。除此之外或另选地，超声扫描数据可以在扫描会话期间暂时存储在RF/IQ缓冲器226中并且在在线操作或离线操作中以不太实时的方式处理。在各种实施方案中，处理后的图像数据可以呈现在显示***260处并且/或者可以存储在档案270处。档案270可以为本地档案、图片归档和通信***(PACS)，或用于存储图像和相关信息的任何合适的设备。
信号处理器240可以为一个或多个中央处理单元、微处理器、微控制器等。例如，信号处理器240可以为集成部件，或者可以分布在各种位置上。信号处理器240可以被配置用于从用户输入设备230和/或档案270处接收输入信息，生成可由显示***260显示的输出，并且响应于来自用户输入设备230的输入信息来操纵输出等。信号处理器240可以能够执行例如根据各种实施方案的本文所讨论的一种或多种方法和/或一个或多个指令集的任一者。
超声***200可操作以用适于所考虑的成像情况的帧速率连续采集超声扫描数据。典型的帧速率在20至220的范围内，但可以更低或更高。所采集的超声扫描数据可以与帧速率相同、或更慢或更快的显示速率显示在显示***260上。将图像缓冲器250包括在内以用于存储未被安排立即显示的所采集的超声扫描数据的处理后的帧。优选地，图像缓冲器250具有足够的容量来存储至少几分钟的超声扫描数据的帧。超声扫描数据的帧以根据其采集顺序或时间易于从其取回的方式存储。图像缓冲器250可以体现为任何已知的数据存储介质。
在示例实施方案中，信号处理器240可以包括心肺复苏(CPR)反馈模块242，该心肺复苏(CPR)反馈模块包括合适的电路、接口、逻辑和/或代码，该电路、接口、逻辑和/或代码可以被配置为执行和/或支持与提供和/或促进具有用于心肺复苏(CPR)的实时反馈的超声成像相关的各种功能。
在一些具体实施中，信号处理器240(和/或其部件，诸如CPR反馈模块242)可以被配置为实现和/或使用深度学习技术和/或算法，诸如使用深度神经网络(例如，卷积神经网络)，并且/或者可以利用任何合适形式的人工智能图像分析技术或机器学习处理功能，该人工智能图像分析技术或机器学习处理功能被配置为例如分析所采集的超声图像，诸如识别、分割、标记和跟踪满足特定标准和/或具有特定特征的结构。CPR反馈模块242可以被配置用于利用这些技术和/或能力来促进或支持用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈。例如，CPR反馈模块242可以被配置为识别与评估CPR按压有关的结构，诸如主动脉、主动脉出口、左心室(LV)、左心室流出道(LVOT)等。
在示例具体实施中，信号处理器240(和/或其部件，诸如CPR反馈模块242)可以被提供为深度神经网络，该深度神经网络可以由例如输入层、输出层以及输入层与输出层之间的一个或多个隐藏层构成。每个层可以由多个可以称为神经元的处理节点构成。
例如，深度神经网络可以包括输入层，该输入层针对来自解剖结构的扫描平面的每个像素或一组像素具有神经元。输出层可以具有对应于多个预定义结构或结构类型的神经元。每个层的每个神经元可以执行处理功能，并且将处理后的超声图像信息传递到下游层的多个神经元中的一个神经元以用于进一步处理。例如，第一层的神经元可以学习识别超声图像数据中的结构边缘。第二层的神经元可以学习基于来自第一层的所检测到的边缘来识别形状。第三层的神经元可以学习所识别的形状相对于超声图像数据中的界标的定位。由深度神经网络(例如，卷积神经网络)执行的处理可以识别具有高概率程度的超声图像数据中的生物结构和/或人造结构。
在某些具体实施中，信号处理器240(和/或其部件，诸如CPR反馈模块242)可以被配置为基于经由用户输入设备230的用户指令来执行或以其他方式控制由此执行的功能中的至少一些功能。例如，用户可以提供语音命令、探头手势、按钮按压等以发出特定指令，诸如以在CPR操作期间提供实时反馈，如下所述。
训练引擎280可以包括合适的电路、接口、逻辑和/或代码，该电路、接口、逻辑和/或代码可操作以训练信号处理器240(和/或其部件，诸如CPR反馈模块242)的一个或多个深度神经网络的神经元。例如，信号处理器240(和/或其部件，诸如CPR反馈模块242)可以被训练成识别超声扫描平面中提供的特定结构或结构类型，利用训练引擎280对其一个或多个深度神经网络进行训练以执行所需的功能中的一些功能，诸如使用各种结构的分类超声图像的一个或多个数据库。
例如，训练引擎280可以被配置为利用特定结构的超声图像相对于一个或多个特定结构的特征来训练信号处理器240(和/或其部件，诸如CPR反馈模块242)，诸如结构边缘的外观、基于边缘的结构形状的外观、形状相对于超声图像数据中的界标的定位等。在各种实施方案中，训练图像的数据库可以存储在档案文件270或任何合适的数据存储介质中。在某些实施方案中，训练引擎280和/或训练图像数据库可以为经由有线或无线连接通信地联接到超声***200的一个或多个外部***。
在操作中，超声***200可以用于生成超声图像，包括二维(2D)、三维(3D)和/或四维(4D)图像。就这一点而言，超声***200可操作以用可以适于所考虑的成像情况的特定帧速率连续采集超声扫描数据。例如，帧速率可以在20至70的范围内，但可以更低或更高。所采集的超声扫描数据可以与帧速率相同、或更慢或更快的显示速率显示在显示***260上。将图像缓冲器250包括在内以用于存储未被安排立即显示的所采集的超声扫描数据的处理后的帧。优选地，图像缓冲器250具有足够的容量来存储至少几秒钟的超声扫描数据的帧。超声扫描数据的帧以根据其采集顺序或时间易于从其取回的方式存储。图像缓冲器250可以体现为任何已知的数据存储介质。
在一些情况下，超声***200可以被配置为支持灰阶和基于颜色的操作。例如，信号处理器240可操作以执行灰阶B模型处理和/或颜色处理。灰阶B模型处理可包括处理B模型RF信号数据或IQ数据对。例如，灰阶B模型处理可以使通过计算量(I2+Q2)1/2能够形成波束求和接收信号的包络。包络可以经受附加的B模型处理，诸如对数按压以形成显示数据。显示数据可被转换为X-Y格式以用于视频显示。可以将扫描转换的帧映射至灰阶以用于显示。将B模型帧提供给图像缓冲器250和/或显示***260。颜色处理可以包括处理基于颜色的RF信号数据或IQ数据对以形成帧以覆盖在被提供给图像缓冲器250和/或显示***260的B模型帧上。灰阶和/或颜色处理可以基于用户输入(例如，来自用户输入设备230的选择)自适应地调整，例如用于增强特定区域的灰阶和/或颜色。
在一些情况下，超声成像可以包括体积超声图像的生成和/或显示(即，对象(例如，器官、组织等)以三维显示3D的位置)。在这方面，用3D(并且类似地用4D)成像，可采集包括对应于成像对象的体素的体积超声数据集。这可例如通过以不同角度发射声波而不是仅沿一个方向(例如，直向下)发射它们来完成，并且然后将它们的反射捕获回去。然后捕获并且处理(例如，经由信号处理器240)返回的(以不同角度发射的)回波以生成对应的体积数据集，这些体积数据集继而可以用于创建和/或显示体积(例如，3D)图像，诸如经由显示器250。这可能需要使用特定的处理技术来提供所需的3D感知。例如，体积渲染技术可以用于显示体积(例如，3D)数据集的投影(例如，2D投影)。就这一点而言，渲染3D数据集的2D投影可以包括相对于正被显示的对象设置或限定空间上的感知角度，并且然后为数据集中的每个体素限定或计算必要的信息(例如，不透明度和颜色)。这可以例如使用合适的传输函数来为每个体素限定RGBA(红色、绿色、蓝色和α)值来完成。
在根据本公开的各种具体实施中，超声***200可以被配置为支持具有用于心肺复苏(CPR)按压的实时反馈的超声成像。就这一点而言，在一些情况下，超声***诸如超声***200可以被配置用于结合心肺复苏(CPR)来支持超声成像。例如，超声***200可以被配置为在对患者执行心肺复苏(CPR)时生成和显示超声图像。为了促进此类使用，超声***200可以自适应地设计和/或配置。例如，探头204可以被配置为经食道超声心动图(TEE)探头或经胸超声心动图(TTE)探头，该探头可允许以与执行CPR兼容并且不干扰这些操作(例如，在不干扰按压的胸骨旁视图中)的方式传输和接收超声图像。此外，超声***200可以被设计和/或实现为轻质和/或便携式的，使得其可以为移动的(并且因此可以容易地移动到正在被执行CPR的位置并在该位置上使用)。
此外，超声***200可以被配置为向用户提供与CPR操作相关的实时反馈(例如，施加到患者的CPR按压)。就这一点而言，超声***200可以被配置为生成反馈，这可能需要确定与反馈的生成有关的任何信息，并且提供(例如，经由合适的输出设备)反馈。反馈可以包括例如实时视觉反馈。就这一点而言，超声***200可以被配置为生成视觉反馈，并且显示该视觉反馈，以及执行任何有关操作(例如，确定与反馈相关的信息、格式化反馈、结合反馈等)。例如，视觉反馈可以通过在超声图像被显示时将所生成的视觉反馈结合到超声图像中来完成。
实时反馈可以包括与用户在CPR期间施加的按压相关的反馈，诸如按压的定位(例如，施加按压的定位或位置是否是(或不是)正确和/或最佳定位)。例如，超声***200可以被配置为在正被施加按压时识别与CPR有关的结构(例如，主动脉、主动脉出口、左心室(LV)和左心室流出道(LVOT)等)，连续确定每次按压的位置，确定施加大部分按压的区域，并且将该区域与一个或多个所识别的结构的一个或多个位置进行比较。该区域可以被称为“最大按压区域”。超声***200可以被配置为使用不同的标准来确定构成“大部分”按压的是什么。超声***200可以基于例如施加超过一半的按压的位置来确定该区域。另选地，在一些情况下，特定阈值(例如，总按压的预设的最小百分比)可以用于评估何时在特定区域中施加“大部分”按压。
一旦确定，就可以评估最大按压区域以确定是否正确地施加了大部分按压。就这一点而言，理想的是CPR按压应当在左心室上方，并且因此如果最大按压区域对应于该位置，则可以将CPR按压评估为被正确地施加。超声***200可以基于此类评估生成并提供CPR定位反馈(例如，视觉反馈)。
例如，如果在正确位置施加按压，则超声***200可以提供指示按压的正确位置的视觉反馈(例如，该区域上的绿色指示标识)；如果按压被施加在不正确位置，则超声***200可以提供指示按压的不正确位置的不同视觉反馈(例如，该区域上的红色指示标识)。在一些情况下，可以提供附加视觉反馈。例如，在最大按压区域除了提供不正确位置指示之外还对应于不正确位置的情况下，超声***200还可以提供附加的视觉反馈以帮助用户校正位置(例如，指向用户应当重新定位手以继续按压的方向的箭头，例如，示出按压沿内侧或外侧方向移动)。
在一些情况下，超声***200可以被配置为超越位置相关的反馈和/或除了位置相关的反馈之外还提供其他类型的反馈。例如，超声***200可以被配置为确定和提供与(与CPR操作有关的)信息相关的反馈(例如，视觉反馈)。超声***200可以被配置为例如跟踪和/或确定CRP按压率，并生成和提供与其相关的反馈(例如，视觉反馈)。
例如，超声***200可以被配置为计算体积流速，并且生成和显示所计算的颈动脉血流的波形。就这一点而言，在CPR期间，用户可以使用贴片探头以监测颈动脉血流，该颈动脉血流指示每次按压时是否有足够量的血流向大脑。超声***200可以显示波形，并且根据所计算的流速可以提供对应的视觉反馈(例如，红色指示标识)，从而指示按压定位不正确。波形峰值可以用于计算按压率，并且数字可以单独示出或结合CPR中推荐的按压率(例如，每分钟100至120次按压)示出。就这一点而言，可在视觉上改变反馈以指示按压率是否正确。例如，如果实际按压率低于最小推荐率(例如，每分钟100次按压)，则按压率可以被标记为特定方式(例如，红色)。
在一些情况下，超声***200可以被配置为提供非视觉反馈，诸如听觉反馈。例如，超声***200可以被配置为生成和输出警告听觉哔哔声以指示CPR操作的任何问题正在被执行(例如，不正确定位/位置、不正确按压率等)。这也可以在提供或不提供视觉反馈的情况下完成。
在一些情况下，超声***200可以被配置为存储与CPR操作相关的数据，以使能够改善CPR操作的准确性和有效性。例如，超声***200可以被配置为存储和检索对应于执行CPR的患者的特定身体区域的图像。
因此，根据本公开的具体实施可以通过向用户(例如，医师、临床医生)提供关于CPR的有效性的实时反馈(例如，正在被施加的CPR按压)、当未正确和/或最佳地完成某些事情(例如，按压的位置)时警告用户、并且指示如何进行校正(例如，如何校正手的位置和/或定位)来增强心肺复苏(CPR)操作，从而允许立即改善按压的质量，这些按压是CPR成功的主要因素。
图3示出了根据本公开的示出心脏和周围区域的示例超声图像，该超声图像可以经由被配置用于支持心肺复苏(CPR)操作的超声***生成。图3中示出了超声图像300的屏幕截图。
在根据本公开实现的***(诸如图2的超声***200)中，超声图像300可以表示在心肺复苏(CPR)期间执行超声成像时生成的心脏和周围区域的超声图像。具体地，超声图像300可以表示心脏和周围区域的超声图像。就这一点而言，超声图像300可以在心肺复苏(CPR)期间执行超声成像时生成。因此，此类超声图像可以包括诸如心室(图3中示出了其中的左心室(LV)、右心室(RV)和左心房(LA))的结构和/或区域。
根据本公开，可以处理在心肺复苏(CPR)期间生成的超声图像以支持提供与CPR相关的实时反馈。例如，可以处理超声图像(或与其对应的数据集)以使得图像(或其中包括的区域)可以被自动分割。分割可以涉及与CPR按压有关的特定结构和/或区域。
例如，分割超声图像帧，并且区段可以与对应的结构或区域匹配，以使能够识别与CPR有关的结构/区域(例如，左心室(LV)302)匹配的区段。可以跟踪每个按压的位置，并将其与对应的区段匹配。然后可以计算或确定随时间推移压缩最多的区段，如上所述。
然后可以评估最大按压的区段，以确定其是否对应于用于施加CPR按压的校正定位，诸如通过确定最大收缩的区段是否是LV 302的一部分(或其他有关的部分/结构，诸如主动脉的部分/结构等)。该确定可以用于生成和/或配置反馈(例如，视觉反馈)，如图4所示。
图4示出了根据本公开的示例超声图像，该超声图像结合了与心肺复苏(CPR)按压的位置相关的实时视觉反馈。图4中示出了超声图像400和420的屏幕截图。
在根据本公开实现的***(诸如图2的超声***200)中，超声图像400和420可以表示在心肺复苏(CPR)期间执行超声成像时生成的心脏和周围区域的超声图像。具体地，超声图像400和420示出了当与患者身上的传导CPR结合使用时可以在超声图像200的示例使用场景期间提供的示例实时视觉反馈。
如上所述，可以例如基于超声图像(或与其对应的数据集)的处理来监测和/或确定按压的位置，并且相应地，可以确定最大按压区域。然后可以将最大按压区域(或其位置)与被确定为用于施加CPR按压的“正确”位置的位置进行比较。就这一点而言，正确位置可以对应于特定的有关结构，诸如LV。然后可以基于比较的结果生成和/或配置视觉反馈，并且施加于所显示的超声图像中。
例如，如图4所示的示例具体实施所示，视觉反馈可以是最大按压区域上的视觉指示标识(例如，线)，并且基于最大按压区域的评估结果而具有不同的特征。因此，如果最大按压区域对应于不正确定位(例如，在主动脉出口上方，如图像400所示，或在左心室流出道(LVOT)上方)，则可以特定方式(例如，作为红线)生成和配置指示不正确定位的视觉指示标识402以向用户指示按压通常被施加在错误定位。如果最大按压区域对应于正确定位(例如，在左心室上方，如图像420所示)，则可以特定方式(例如，作为绿线)生成和配置指示正确定位的视觉指示标识422以向用户指示按压通常施加在正确定位。
在一些情况下，可以生成并提供附加的视觉反馈。例如，虽然在图4中未示出，但除了包括视觉指示标识402(用于指示不正确定位)之外，还可以将视觉反馈结合到超声图像402中以帮助用户将按压施加到正确定位，例如，可以生成箭头并显示，从而示出用户如何校正手的定位(例如，指向对应于LV的区域)。
图5示出了根据本公开的示例超声图像，该超声图像结合了与心肺复苏(CPR)按压的位置相关的实时视觉反馈。图5中示出了超声图像500的屏幕截图。
在根据本公开实现的***(诸如图2的超声***200)中，超声图像500可以表示在心肺复苏(CPR)期间执行超声成像时生成的心脏和周围区域的示例超声图像。具体地，超声图像500示出了当与患者身上的传导CPR结合使用时可以在超声图像200的示例使用场景期间提供的示例实时视觉反馈。
具体地讲，超声图像500示出了超越位置相关的视觉反馈的附加视觉反馈的使用。例如，如图5所示，超声图像500结合了位置视觉指示标识502，该位置视觉指示标识(如图5所示)指示大多数施加的按压的正确定位。就这一点而言，如上所述，基于最大按压区域的确定(例如，通过跟踪随时间推移的每个按压的位置)及其评估(例如，基于最大按压区域的位置与应当施加按压的结构的位置(诸如左心室(LV)的比较)可以生成和/或配置位置视觉指示标识。
然而，超声图像500包括与CPR操作相关的附加视觉反馈。例如，如图5所示，超声图像500包括与按压率相关的视觉反馈。就这一点而言，可以各种方式确定按压率，诸如基于如上所述的流量计算。例如，如上所述，可以根据颈动脉流的波形峰值来计算按压率。
一旦确定，按压率就可以显示在超声图像上。就这一点而言，可以基于有关标准来改变显示按压率的方式(例如，在视觉上)。因此，在确定计算的按压率(例如，如图5所示的90)低于预定义为推荐范围(例如，每分钟100至120次按压)的特定值或范围的情况下，所计算的按压率可以红色显示。相反地，当所计算的按压率在推荐范围内时，其可以绿色显示。
图6示出了可以执行用于超声成像的示例步骤的流程图，其中超声成像具有心肺复苏(CPR)按压的实时反馈。
图6中示出的为流程图600，该流程图包括多个示例步骤(表示为框602至614)，这些步骤可以在用于超声成像的合适***(例如，图2的***200)中执行，该超声成像具有用于心肺复苏(CPR)的实时反馈。
在开始步骤602中，可以设置***，并且可以启动操作。
在步骤604中，可以发射超声信号，并且可以接收这些信号的对应的回波。
在步骤606中，可以处理所接收的超声信号的回波，以生成用于生成超声图像的对应的数据集。
在步骤608中，可以基于对超声图像(或对应的数据集)的处理来识别与CPR有关的结构。
在步骤610中，可以基于对超声图像(或对应的数据集)的处理来确定与CPR相关的信息，例如，按压随时间推移的位置、按压率等。
在步骤612中，可以基于对应的实时反馈(包括视觉反馈)的所确定的CPR相关信息来确定对应的实时反馈(包括视觉反馈)。
在步骤614中，可以向用户提供实时反馈，包括显示视觉反馈(例如，覆盖在所显示的超声图像上)。
根据本公开的用于支持心肺复苏(CPR)操作的示例超声***包括：超声探头，该超声探头被配置为发射超声信号并接收回波超声信号；显示器，该显示器被配置为显示超声图像；和一个或多个电路，该一个或多个电路被配置为对基于对患者进行心肺复苏(CPR)期间所接收的回波超声信号而生成的超声图像进行处理；基于对超声图像的处理来确定与心肺复苏(CPR)相关的实时信息；基于该信息来生成用于帮助进行心肺复苏(CPR)的反馈。该反馈包括与在心肺复苏(CPR)期间施加的按压相关的信息和/或指示；被配置用于在所生成的超声图像的显示期间进行输出。
在示例具体实施中，该一个或多个电路被配置为将每个超声图像分割成多个区段；确定多个区段的哪个区段中施加每个按压的位置；以及连续识别多个区段的哪个区段是随时间推移施加大部分按压的位置。
在示例具体实施中，该一个或多个电路被配置为确定最大按压区域，其中最大按压区域对应于施加大部分按压的位置；以及基于与心肺复苏(CPR)相关联的一个或多个标准来评估最大按压区域是对应于正确定位还是不正确定位。
在示例具体实施中，该一个或多个电路被配置为基于确定最大按压区域对应于正确定位或不正确定位来生成不同的指示标识。
在示例具体实施中，该一个或多个电路被配置为生成用于调整施加按压以匹配正确定位的位置的指示。
在示例具体实施中，该一个或多个电路被配置为基于对超声图像的处理来确定与心肺复苏(CPR)有关的一个或多个结构的位置；以及将施加每个按压的位置与一个或多个结构中的每个结构的位置进行比较。该一个或多个结构可以包括主动脉、主动脉出口、左心室(LV)和左心室流出道(LVOT)。
根据本公开的用于支持心肺复苏(CPR)操作的示例方法包括处理对基于对患者进行心肺复苏(CPR)期间所接收的回波超声信号而生成的超声图像进行处理；基于对超声图像的处理来确定与心肺复苏(CPR)相关的实时信息；基于该信息来生成用于帮助进行心肺复苏(CPR)的反馈。该反馈包括与在心肺复苏(CPR)期间施加的按压相关的信息和/或指示；以及被配置用于在所生成的超声图像的显示期间进行输出。
在示例具体实施中，该方法还包括将每个超声图像分割成多个区段；确定多个区段的哪个区段中施加每个按压的位置；以及连续识别多个区段的哪个区段是随时间推移施加大部分按压的位置。
在示例具体实施中，该方法还包括确定最大按压区域，其中最大按压区域对应于施加大部分按压的位置；以及基于与心肺复苏(CPR)相关联的一个或多个标准来评估最大按压区域是对应于正确定位还是不正确定位。
在示例具体实施中，该方法还包括基于确定最大按压区域对应于正确定位或不正确定位来生成不同的指示标识。
在示例具体实施中，该方法还包括生成用于调整施加按压以匹配正确定位的位置的指示。
在示例具体实施中，该方法还包括基于对超声图像的处理来确定与心肺复苏(CPR)有关的一个或多个结构的位置；以及将施加每个按压的位置与一个或多个结构中的每个结构的位置进行比较。该一个或多个结构可以包括主动脉、主动脉出口、左心室(LV)和左心室流出道(LVOT)。
根据本公开的示例非暂态计算机可读介质可以具有存储在其上的计算机程序，该计算机程序具有至少一个代码段，该至少一个代码段能够在超声设备中执行，以通过执行一个或多个步骤使超声设备支持心肺复苏(CPR)操作，该一个或多个步骤包括对基于对患者进行心肺复苏(CPR)期间所接收的回波超声信号而生成的超声图像进行处理；基于对超声图像的处理来确定与心肺复苏(CPR)相关的实时信息；以及基于该信息来生成用于帮助进行心肺复苏(CPR)的反馈。该反馈包括与在心肺复苏(CPR)期间施加的按压相关的信息和/或指示；以及被配置用于在所生成的超声图像的显示期间进行输出。
在示例具体实施中，该一个或多个步骤还包括将每个超声图像分割成多个区段；确定多个区段的哪个区段中施加每个按压的位置；以及连续识别多个区段的哪个区段是随时间推移施加大部分按压的位置。
在示例具体实施中，该一个或多个步骤还包括确定最大按压区域，其中最大按压区域对应于施加大部分按压的位置；以及基于与心肺复苏(CPR)相关联的一个或多个标准来评估最大按压区域是对应于正确定位还是不正确定位。
在示例具体实施中，该一个或多个步骤还包括基于确定最大按压区域对应于正确定位或不正确定位来生成不同的指示标识。
在示例具体实施中，该一个或多个步骤还包括生成用于调整施加按压以匹配正确定位的位置的指示。
在示例具体实施中，对超声图像进行处理还包括基于对超声图像的处理来确定与心肺复苏(CPR)有关的一个或多个结构的位置；以及将施加每个按压的位置与一个或多个结构中的每个结构的位置进行比较。该一个或多个结构可以包括主动脉、主动脉出口、左心室(LV)和左心室流出道(LVOT)。
如本文所用，术语“电路(circuits)”和“电路(circuitry)”是指物理电子部件(例如，硬件)以及可以配置硬件、由硬件执行和/或以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。例如，如本文所用，当执行一条或多条第一代码时，特定处理器和存储器可包括第一“电路”，并且在执行一条或多条第二代码时，特定处理器和存储器可包括第二“电路”。如本文所用，“和/或”表示列表中的由“和/或”连结的项中的任一个或多个项。作为一个示例，“x和/或y”表示三元素集{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换句话讲，“x和/或y”表示“x和y中的一者或两者”。又如，“x、y和/或z”表示七个元素集{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。换句话讲，“x、y和/或z”表示“x、y和z中的一者或多者”。如本文所用，术语“框”和“模块”是指可以由一个或多个电路执行的功能。如本文所用，术语“示例性”表示用作非限制性示例、实例或例证。如本文所用，术语“例如(for example)”和“例如(e.g.)”引出一个或多个非限制性示例、实例或例证的列表。如本文所用，电路“可操作”以每当该电路包括执行功能的必需硬件(和代码，如果需要的话)时就执行该功能，不管是否(例如，通过某些用户可配置的设置、出厂调整等)禁用或不启用该功能的执行。
本发明的其他实施方案可以提供非暂态计算机可读介质和/或存储介质，和/或其上存储有具有能够由机器和/或计算机执行的至少一个代码段的机器代码和/或计算机程序的非暂态机器可读介质和/或存储介质，从而使机器和/或计算机执行如本文所述的过程。
因此，本公开可在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。本发明可以集中方式在至少一个计算***中实现，或以分布式方式实现，其中不同的元件分布在若干互连的计算***上。适于执行本文所述的方法的任何种类的计算***或其他装置都是合适的。硬件和软件的典型组合可以为具有程序或其他代码的通用计算***，该程序或其他代码在被加载和执行时控制计算***，使得其执行本文所述的方法。另一个典型具体实施可以包括专用集成电路或芯片。
根据本公开的各种实施方案也可以嵌入计算机程序产品中，该计算机程序产品包括能够实现本文所述的方法的所有特征，并且当加载到计算机***中时能够执行这些方法。本文中的计算机程序是指以任何语言、代码或符号表示的一组指令的任何表达，这些指令旨在使具有信息处理能力的***直接执行特定功能或在以下两项或其中一项之后执行特定功能：a)转换为另一种语言、代码或符号；b)以不同的物质形式进行复制。
虽然已经参考某些实施方案来描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并可以替换等同物。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应于本发明的教导。因此，本发明不旨在限于所公开的特定实施方案，但是本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (10)

1.一种超声***，所述超声***用于支持心肺复苏（CPR）操作，所述***包括：
超声探头，所述超声探头被配置为发射超声信号并且接收回波超声信号；
显示器，所述显示器被配置为显示超声图像；和
一个或多个电路，所述一个或多个电路被配置为：
对基于对患者进行心肺复苏（CPR）期间所接收的回波超声信号而生成的超声图像进行处理；
基于对所述超声图像的所述处理来确定与所述心肺复苏(CPR)有关的一个或多个解剖结构的位置, 基于超声图像的处理来监测和/或确定按压的位置, 将施加每个按压的位置与所述一个或多个解剖结构中的每个结构的位置进行比较,基于比较的结果生成用于帮助进行所述心肺复苏（CPR）的反馈；
其中：
所述反馈包括与在所述心肺复苏（CPR）期间施加的按压的位置定位相关的信息和/或指示；
所述反馈被配置用于在所生成的超声图像的显示期间进行输出；并且
所述一个或多个解剖结构包括主动脉、主动脉出口、左心室(LV)和左心室流出道(LVOT)中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的超声***，其中所述一个或多个电路被配置为：
将每个超声图像分割成多个区段；
确定每个按压被施加的位置在所述多个区段的哪个区段中；以及
连续识别所述多个区段的哪个区段是随时间推移施加大部分按压的位置。
3.根据权利要求1所述的超声***，其中所述一个或多个电路被配置为：
确定最大按压区域，其中所述最大按压区域对应于施加大部分按压的位置；以及
基于与心肺复苏（CPR）相关联的一个或多个标准来评估所述最大按压区域是对应于正确定位还是不正确定位。
4.根据权利要求3所述的超声***，其中所述一个或多个电路被配置为基于确定所述最大按压区域对应于所述正确定位还是所述不正确定位来生成不同的指示标识。
5.根据权利要求4所述的超声***，其中所述一个或多个电路被配置为生成用于调整施加按压以匹配所述正确定位的位置的指示。
6.一种非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可读介质具有存储在其上的计算机程序，所述计算机程序具有至少一个代码段，所述至少一个代码段能够在超声设备中执行，以用于通过执行一个或多个步骤使所述超声设备支持心肺复苏（CPR）操作，所述一个或多个步骤包括：
对基于对患者进行心肺复苏（CPR）期间所接收的回波超声信号而生成的超声图像进行处理；
基于对所述超声图像的所述处理来确定与所述心肺复苏(CPR)有关的一个或多个解剖结构的位置, 基于超声图像的处理来监测和/或确定按压的位置, 将施加每个按压的位置与所述一个或多个解剖结构中的每个结构的位置进行比较,基于比较的结果生成用于帮助进行所述心肺复苏（CPR）的反馈；
其中：
所述反馈包括与在所述心肺复苏（CPR）期间施加的按压的位置定位相关的信息和/或指示；
所述反馈被配置用于在所生成的超声图像的显示期间进行输出；并且
所述一个或多个解剖结构包括主动脉、主动脉出口、左心室(LV)和左心室流出道(LVOT)中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的非暂态计算机可读介质，所述一个或多个步骤还包括：
将每个超声图像分割成多个区段；
确定每个按压被施加的位置在所述多个区段的哪个区段中；以及
连续识别所述多个区段的哪个区段是随时间推移施加大部分按压的位置。
8.根据权利要求6所述的非暂态计算机可读介质，所述一个或多个步骤还包括：
确定最大按压区域，其中所述最大按压区域对应于施加大部分按压的位置；以及
基于与心肺复苏（CPR）相关联的一个或多个标准来评估所述最大按压区域是对应于正确定位还是不正确定位。
9.根据权利要求8所述的非暂态计算机可读介质，所述一个或多个步骤还包括基于确定所述最大按压区域对应于所述正确定位还是所述不正确定位来生成不同的指示标识。
10.根据权利要求9所述的非暂态计算机可读介质，所述一个或多个步骤还包括生成用于调整施加按压以匹配所述正确定位的位置的指示。
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