СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ДВИЖЕНИЯ В УЛЬТРАЗВУКОВОМ МОНИТОРИНГЕ ДЫХАНИЯ

1. Система детектирования дыхания, содержащая:
первый контактный датчик (102), содержащий:
ультразвуковой преобразователь (112), неподвижно расположенный в первом контактном датчике и имеющий приемопередающую поверхность (113), ориентированную под острым углом (Ω) относительно передней плоскости (114) первого контактного датчика (102), причем ультразвуковой преобразователь (112) выполнен с возможностью производить ультразвуковой пучок (143) на приемопередающей поверхности (113) для передачи во внутреннюю структуру внутри тела пациента,
первый блок (121) акселерометра, и
первый блок (122) магнитного поля, причем ультразвуковой преобразователь (112), первый блок (121) акселерометра и первый блок (122) магнитного поля неподвижно расположены в первом контактном датчике (102); и
второй контактный датчик (104), содержащий:
второй блок (128) акселерометра, и
второй блок (129) магнитного поля, причем второй блок (128) акселерометра и второй блок (129) магнитного поля неподвижно расположены во втором контактном датчике (104);
причем ультразвуковой преобразователь (112), первый и второй блоки (121; 128) акселерометра и первый и второй блоки (122; 129) магнитного поля соединены с процессором (134) сигналов,
причем первый контактный датчик (102) выполнен размещаемым на передней стороне (103) тела (101) пациента, и
причем второй контактный датчик (104) выполнен размещаемым на спинной стороне (105) тела (101),
причем сигналы от первого блока (121) акселерометра указывают первые пространственные ориентации первого контактного датчика (102) с ультразвуковым преобразователем (112) и первым блоком (122) магнитного поля в нем,
причем сигналы от второго блока (128) акселерометра указывают вторые пространственные ориентации второго контактного датчика (104) со вторым блоком (129) магнитного поля в нем,
причем первая и вторая пространственные ориентации существуют относительно фиксированной системы координат, и
причем сигналы от первого блока (122) магнитного поля во взаимодействии со вторым блоком (129) магнитного поля и ориентации блоков (122; 129) магнитного поля, которые представляются посредством сигналов от первого и второго блоков (121; 128) акселерометра, являются входными для процессора (134) сигналов, чтобы вычислять переменное пространственное расстояние между первым и вторым контактными датчиками (102; 104) и, тем самым, вычислять пространственное перемещение и ориентацию ультразвукового преобразователя (112), вызываемые дыханием пациента.
2. Система детектирования дыхания по п. 1,
причем ультразвуковой преобразователь (112) расположен в первом контактном датчике (102) посредством тела (115) из первого материала, содержащего несонолюсцентный к ультразвуку материал, которое простирается по направлению к передней плоскости (114) первого контактного датчика (102),
причем тело (115) из первого материала окружает углубление (116), простирающееся от приемопередающей поверхности (113) к передней плоскости (114),
причем в углублении на и перед приемопередающей поверхностью (113) ультразвукового преобразователя (112) по направлению к передней плоскости (114) расположено первое тело (117) из второго материала, содержащего сонолюсцентный к ультразвуку материал, и
причем на переднюю поверхность тела из первого материала нанесено выполненное целиком сцепленным с ним второе тело (117) из второго материала, причем первое и второе тела являются единым целым.
3. Система детектирования дыхания по п. 1, причем ультразвуковой преобразователь (112) зацеплен в гнездообразном элементе (120), образующем углубление (116) преобразователя и являющемся несонолюсцентным к ультразвуку материалом.
4. Система детектирования дыхания по п. 1, причем один из первого блока (122) магнитного поля и второго блока (129) магнитного поля содержит устройство датчика магнитного поля, и причем другой из первого блока (122) магнитного поля и второго блока (129) магнитного поля содержит электромагнитное устройство, выполненное с возможностью генерировать магнитное поле, подлежащее детектированию устройством датчика магнитного поля, и причем магнитное поле связано с расстоянием между первым и вторым контактными датчиками (102; 104).
5. Система детектирования дыхания по п. 1, причем первый контактный датчик (102) выполнен размещаемым на передней стороне (103) тела пациента в местоположении, выставленном со вторым контактным датчиком (104) на спинной стороне (105) тела пациента.
6. Система детектирования дыхания по п. 1, причем второй блок (128) акселерометра обеспечивает измерение углов наклона поверхности, поддерживающей спинную сторону (105) тела пациента.
7. Система детектирования дыхания по п. 1, причем процессор (134) сигналов выполнен с возможностью вычислять на основе входных сигналов от первого и второго блоков (121; 128) акселерометра и от первого блока (122) магнитного поля, взаимодействующего со вторым блоком (129) магнитного поля, перемещение и ориентацию ультразвукового преобразователя (112) в первом контактном датчике (102) относительно ожидаемого направления движения внутренней структуры (144) внутри тела пациента относительно продольной оси пациента, причем перемещение и ориентация ультразвукового преобразователя (112) относятся к параметрам дыхания, связанным с дыхательными мышцами пациента.
8. Система детектирования дыхания по п. 1, причем:
ультразвуковой преобразователь (112) в первом контактном датчике (102) выполнен с возможностью принимать ультразвуковые эхо-сигналы от внутренней структуры;
второй блок (129) магнитного поля выполнен с возможностью генерировать магнитное поле, передаваемое к и детектируемое посредством первого блока (121) магнитного поля;
процессор (134) сигналов выполнен с возможностью вычислять:
ориентацию первого блока (121) акселерометра относительно фиксированной системы координат с помощью выявленных параметров от первого блока (121) акселерометра,
выявленные параметры в качестве единичных векторов, представляющих ориентацию ультразвукового пучка и ориентацию первого блока (122) магнитного поля,
ориентацию второго блока (128) акселерометра относительно фиксированной системы координат с помощью дополнительных выявленных параметров от второго блока (128) акселерометра,
причем дополнительные выявленные параметры включают в себя угол (α) наклона поддержки для спины (105) тела и единичные векторы, представляющие пространственное направление от второго блока магнитного поля к первому блоку (122) магнитного поля,
ориентацию второго блока (129) магнитного поля,
ожидаемое направление движения внутренней структуры (144) относительно продольной оси торса пациента во время выдоха пациента, и
любое изменяющееся расстояние между первым и вторым блоками (122; 129) магнитного поля на основе детектирования магнитного поля,
причем ориентация ультразвукового пучка, ориентация первого блока (122) магнитного поля и ориентация второго блока (129) магнитного поля существуют относительно фиксированной системы координат; и
процессор (134) сигналов дополнительно выполнен с возможностью обрабатывать результаты из вычисленных ориентаций первого и второго блоков (121; 128) акселерометра, выявленные параметры от первого и второго блоков акселератора и изменяющееся расстояние, чтобы генерировать параметры корректировки для компенсации погрешностей измерения в принимаемых ультразвуковых эхо-сигналах, вызванных пространственным перемещением и ориентацией ультразвукового преобразователя (112), которые вызываются дыханием пациента.
9. Система детектирования дыхания по п. 8, причем, чтобы генерировать параметры корректировки, процессор сигналов дополнительно выполнен с возможностью:
раскладывать вектор, представляющий расстояние между первым блоком (122) магнитного поля и вторым блоком (129) магнитного поля в направлении ультразвукового пучка;
дифференцировать по времени разложенный вектор, представляющий расстояние, чтобы выдавать инкрементные значения движения;
складывать инкрементные значения движения с инкрементными значениями движения на эффекте Допплера, которые детектируются с помощью ультразвуковых эхо-сигналов от внутренней структуры в по меньшей мере том же интервале времени;
корректировать сложенные значения движения для мгновенного косинусного значения угла между ультразвуковым пучком и направлением движения внутренней структуры; и
суммировать скорректированные и сложенные значения движения, чтобы получать колебания положения внутренней структуры, описывающие скорректированные параметры дыхания.
10. Система детектирования дыхания по п. 1, причем первый контактный датчик (102) выполнен размещаемым на теле пациента, чтобы направлять ультразвуковой пучок к внутренней структуре внутри тела пациента и принимать эхо-сигналы от внутренней структуры,
первый контактный датчик (102) дополнительно содержит корпус (110) с полостью (111),
ультразвуковой преобразователь (112) расположен в полости (111), приемопередающая поверхность (113) ультразвукового преобразователя (112) находится под острым углом (Ω) относительно передней плоскости (114) корпуса в или рядом с выпускным отверстием полости (111) корпуса (110),
причем ультразвуковой преобразователь (112) неподвижно расположен в полости (111) корпуса (110) посредством гнездового элемента (120) с открытым концом из несонолюсцентного к ультразвуку материала, который предусматривает углубление, простирающееся от приемопередающей поверхности (113) по направлению к передней плоскости (114),
причем первое тело (117) из сонолюсцентного к ультразвуку материала расположено в гнездообразном элементе (120) на и перед приемопередающей поверхностью (113) ультразвукового преобразователя (112) по направлению к передней плоскости (114),
причем первый блок (121) акселерометра и первый блок (122) детектирования магнитного поля соединены с печатной платой (119) в полости (111) корпуса (110),
причем передняя поверхность первого контактного датчика (102) проявляет по меньшей мере одно из присущего липкого свойства, поверхности присоединения для клейкого элемента или двухсторонней липкой ленты, или поверхности зацепления для липкой основной части слоя, и
причем ультразвуковой преобразователь (112) выполнен с возможностью соединяться с секцией приемопередатчика процессора (134) сигналов.
11. Способ компенсации движения в ультразвуковом детектировании параметров дыхания человека, содержащий:
присоединение первого контактного датчика (102) к передней поверхности (103) тела человека, причем первый контактный датчик (102) имеет ультразвуковой преобразователь (112), первый блок (121) акселерометра и первый блок (122) магнитного поля;
присоединение второго контактного датчика (104) к спинной поверхности (105) тела человека, причем второй контактный датчик (104) имеет второй блок (122) акселерометра и второй блок (129) магнитного поля;
обеспечение процессора (134) сигналов, соединенного с ультразвуковым преобразователем (112), первым и вторым блоками (121; 128) акселерометра и первым и вторым блоками (122; 129) магнитного поля;
передачу от ультразвукового преобразователя (112) в первом контактном датчике (102) ультразвукового пучка во внутреннюю структуру (144) внутри тела человека;
прием на ультразвуковом преобразователе (112) в первом контактном датчике (102) ультразвуковых эхо-сигналов от внутренней структуры;
посредством второго блока (129) магнитного поля генерацию магнитного поля, передаваемого к и детектируемого посредством первого блока (122) магнитного поля;
вычисление с помощью процессора (134) сигналов ориентации первого блока (121) акселерометра относительно фиксированной системы координат с помощью выявленных параметров от первого блока (121) акселерометра, и дополнительно вычисление выявленных параметров в качестве единичных векторов, представляющих ориентацию ультразвукового пучка и ориентацию первого блока (122) магнитного поля;
вычисление с помощью процессора (134) сигналов ориентации второго блока (128) акселерометра относительно фиксированной системы координат с помощью дополнительных выявленных параметров и вычисление дополнительных выявленных параметров, включающих в себя угол (α) наклона опоры для спины тела и единичные векторы, представляющие пространственное направление от второго блока (129) магнитного поля к первому блоку (122) магнитного поля, ориентацию второго блока (129) магнитного поля и ожидаемое направление движения внутренней структуры относительно продольной оси торса человека во время выдоха;
вычисление с помощью процессора (134) сигналов любого изменяющегося расстояния между первым и вторым блоками (122; 129) магнитного поля на основе детектирования магнитного поля; и
обработку с помощью процессора (134) сигналов результатов из вычисленных ориентаций первого и второго блоков (121; 128) акселерометра и дополнительных выявленных параметров от первого и второго блоков (121; 128) акселерометра и изменяющегося расстояния, измеренного посредством первого и второго блоков (122; 129) магнитного поля, чтобы сгенерировать параметры корректировки для компенсации погрешностей измерения в принимаемых ультразвуковых эхо-сигналах, вызванных движением ультразвукового преобразователя (112).
12. Способ по п. 11, причем генерация параметров корректировки содержит:
разложение вектора, представляющего расстояние между первым блоком (122) магнитного поля и вторым блоком (129) магнитного поля в направлении ультразвукового пучка;
дифференцирование по времени разложенного вектора, представляющего расстояние, чтобы выдавать инкрементные значения движения;
сложение инкрементных значений движения с инкрементными значениями движения на эффекте Допплера, которые детектируются с помощью ультразвуковых эхо-сигналов от внутренней структуры в по меньшей мере том же интервале времени;
корректировку сложенных значений движения для мгновенного косинусного значения угла между ультразвуковым пучком и направлением движения внутренней структуры; и
суммирование скорректированных и сложенных значения движения, чтобы получать колебания положения внутренней структуры, описывающие скорректированные параметры дыхания.
13. Способ по п. 11, причем процессор (134) сигналов выполнен с возможностью вычислять на основе входных сигналов от первого и второго блоков (121; 128) акселерометра и от первого блока (122) магнитного поля, взаимодействующего со вторым блоком (129) магнитного поля, перемещение и ориентацию ультразвукового преобразователя (112) в первом контактном датчике (102) относительно ожидаемого направления движения внутренней структуры (144) относительно продольной оси человека, причем перемещение и ориентация ультразвукового преобразователя (112) относятся к дыхательной деятельности.
14. Способ по п. 11, причем движение внутренней структуры является функцией перемещения грудной диафрагмы в теле человека.
15. Способ по п. 11 или 12, причем в компенсации используют постоянные изменения в любом из ориентации пучка, угла постели и движения брюшной поверхности.
mm
16. Способ по п. 15, причем компенсация предполагает, что брюшная поверхность человека перемещается в направлении (v), перпендикулярном поверхности, на которой человек лежит.
17. Способ по п. 11, дополнительно содержащий:
измерение наклона на основе направления силы тяжести с помощью первого и второго блоков (121; 128) акселерометра, причем первый и второй блоки (121; 128) акселерометра содержат блоки 3-осного акселерометра; и
измерение движения вверх и вниз первого контактного датчика (102) с использованием первого блока (122) магнитного поля с помощью магнитного поля, испускаемого вторым блоком (129) магнитного поля, причем измеренный наклон и измеренное движение вверх и вниз используют для компенсации погрешностей измерения.
18. Способ по п. 11 или 17, дополнительно содержащий измерение с использованием второго блока (128) акселерометра второго контактного датчика (104) угла (α) наклона поверхности постели, на которой человек лежит, в предположении, что внутренняя структура перемещается в том же направлении, что и поверхность постели.
19. Способ по п. 11 или 17, дополнительно содержащий вычисление угла между ультразвуковым пучком и направлением движения внутренней структуры для каждого приращения движения вместо предположения того, что угол имеет постоянное значение.
20. Способ по п. 19, причем внутренняя структура является одной из печени, селезенки или почки человека.