[发明专利]高帧速率的超声波成像的温度管理

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2007年6月1日提交的美国临时申请60/941,480的优先权。 

背景技术

监视心脏功能的一种常规方法是经食管超声心动图(TEE)，在该方法中，向食管中插入包含超声波转换器的探测器，并定位，以便转换器在病人的心脏附近。然后，使用探测器实时地捕获心脏的视频图像，这些视频图像通常显示在视频监视器上。常规TEE探测器通常直径在10-15mm之间(对于成人)。由于此大直径，常规TEE常常要求进行麻醉，会严重地威胁气管，不很适合长期监视心脏。最近，已经开发出了可以长期进行监视并消除或降低进行麻醉的必要性的较小的TEE探测器，如US2005/0143657(2004年11月24日提出的申请No.10/996,816)所公开的。 

在某些情况下，以高帧速率操作TEE探测器会导致探测器的温度增大到不希望的程度。对于较小的探测器，此问题特别严重，因为小探测器只有较小的表面积可用于消散外加的功率。 

发明内容

为使超声波探测器的温度保持得低一些，绝大多数时间以较低的帧速率操作探测器(相应地，产生较低的热量)。只有在需要高时间分辨率时，探测器操作才临时切换到高帧速率，只在较短的时间以高帧速率操作探测器。在该时间内，获取带有高时间分辨率的图像突发。在捕获图像的短突发之后，降低帧速率，就会减少热量的生成。 

附图说明

图1是描述了用于降低探测器温度的第一种方法的图。 

图2是描述了用于降低探测器温度的第二种方法的图。 

图3是用于激发超声波转换器的合适的短脉冲的图。 

图4是用于实现这里所描述的热管理方法的系统的方框图。 

图5描述了超声波探测器的手柄，带有合适的用户界面，用于请求以较高帧速率捕获的数据的临时突发。 

具体实施方式

在所有其他条件都相同的情况下，超声波探测器的温度上升(ΔT)与图像的帧速率成正比。因此，超声波探测器中的热管理可以通过在两种模式之间切换图像捕获帧速率来实现：高帧速率的第一种模式，在手边的成像任务需要高帧速率时使用，以及低帧速率的第二种模式，当不要求高帧速率时使用。可选地，可以使用帧速率更低(或帧速率为零)的第三种模式使探测器在以第一种模式操作之后更快地冷却。 

对于心脏的TEE成像，50帧每秒(fps)的帧速率是合适的，因为该帧速率对于高速度应用(例如，可视化心脏在心脏重新同步治疗应用中收缩晚了的部分)来说足够快，对于来自血液的“斑点”噪声的重新随机化足够慢(从而降低斑点噪声对图像的影响)。然而，对于小型TEE探测器(例如，利用表面积为200mm²等级的转换器)，连续地以50fps操作探测器会不理想地导致探测器的温度。 

然而，在这些应用中，可以通过在整个过程中定位探测器时的部分期间以较低的帧速率(例如，25fps等级)操作探测器，来避免以高帧速率连续操作。优选情况下，此较低的帧速率足够慢以使得ΔT下降到探测器可以连续地安全操作的点。这里，此操作模式被称为“连续的”模式。然后，在将探测器定位在其所希望的位置之后， 在较短时间内(例如，3秒)以较高帧速率(例如，50fps等级)捕获图像的剪辑。这里，此操作模式被称为“突发”模式。在高速度突发之后，操作返回到连续模式。在图1中通过下扫描线12描述了此操作模式下的变化的帧速率，通过上扫描线14描述了所产生的温度上升ΔT。 

可选地，可以在突发模式之后添加低帧速率“冷却”模式，以加速探测器的冷却，如图2所示。此冷却模式可以通过将帧速率减慢到小于连续模式的帧速率(例如，10fps等级)，或者通过完全停止图像捕获过程(未显示)来实现。优选情况下，如果图像捕获完全停止，则通过适当的用户界面显示合适的指示，如此，操作员将不会认为系统工作不正常。此外，优选情况下，成像过程中的任何暂停应该比较短(例如，小于10秒)，以避免打扰操作员。一旦探测器已经充分冷却，可以执行另一个高速突发。在图2中通过下扫描线22描述了此操作模式下的变化的帧速率，通过上扫描线24描述了所产生的温度上升ΔT。优选情况下，在同一个受检者的同一个成像会话期间发生所有三个帧速率(例如，它们都在小于一分钟内发生，优选情况下，在小于30秒内发生，更好的是，在15秒内发生)，一个接一个地，在各个帧速率之间没有间断或间断非常短。