КОНТРОЛЬ ПЛОДА НА ОСНОВЕ ДОПЛЕРОВСКОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
DOPPLER ULTRASOUND BASED ON FETAL MONITORING

Область техники, к которой относится изобретение
Нижеописанное изобретение относится к области доплеровских ультразвуковых исследований и к области контроля плода на основе доплеровского ультразвукового исследования.
Уровень техники
По мере развития ультразвуковых технологий устройства ультразвукового контроля становятся все более доступными для домашнего применения. При этом возрастает также риск облучения более высокими дозами ультразвукового излучения, чем рекомендуется. Известны домашние ультразвуковые устройства с автоматической блокировкой по времени и устройства, которые измеряют дозу и автоматически блокируются. Принцип безопасного воздействия любого излучения, в настоящем случае, ультразвукового излучения, известен как ALARA - принцип минимального разумного достижимого уровня.
В опубликованной заявке на европейский патент EP1852058A1, озаглавленной “Fetus Movement Monitoring System and Fetus Movement Information Collecting Device”, описано устройство для обнаружения перемещений плода, в котором применен пассивный датчик. В данной заявке констатируется, что в больницах изображение плода в матке тела матери обычно контролируют посредством устройства ультразвукового эхозондирования. Однако поскольку данные устройства принадлежат к так называемому типу устройств с активным датчиком, который направляет ультразвуковую волну к плоду в матке тела матери и принимает отраженную волну, устройство данного типа нежелательно применять для контроля перемещений плода в течение длительного времени, ввиду неблагоприятного воздействия на плод. Кроме того, при этом, существует проблема в том, что устройство ультразвукового эхозондирования предназначено для применения специалистом, например врачом или акушеркой, и может быть непригодно для удобного самостоятельного применения беременной женщиной в домашних условиях.
В публикации KARLSSON B ET AL: “The DopFet system: a new ultrasound Doppler system for monitoring and characterization of fetal movement”, ULTRASOUND IN MEDICINE AND BIOLOGY, NEW YORK, NY, US, vol. 26, no. 7, 1 September 2000 (2000-09-01), pages 1117-1124, XP004295647, ISSN: 0301-5629, DOI: 10.1016/S0301-5629(00)00253-2, приведено описание доплеровского ультразвукового устройства для контроля плода в теле субъекта и ограничения облучения плода ультразвуком, а именно периодом времени в 30 мин (см. реферат; фиг. 1; раздел “MATERIALS AND METHODS” на стр. 1119-1121).
Недавние достижения в ультразвуковых технологиях сделали возможным применение доплеровского ультразвукового исследования для контроля перемещений плода в домашних условиях. Однако, по-прежнему, сохраняется опасность ненамеренного воздействия ультразвуковым излучением в дозах выше рекомендуемых.
Раскрытие изобретения
Представляется целесообразным создание доплеровского ультразвукового устройства и способа и компьютерной программы для выполнения данного способа, для контроля плода в домашних условиях, которые ограничивают дозу облучения ультразвуком для рекомендуемой максимальной ежедневной дозы. Представляется также целесообразным создание упомянутого устройства, которое также действует по принципу ALARA. Предлагаемые устройство и способ определяются независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения определяют предпочтительные варианты осуществления.
Упомянутое доплеровское ультразвуковое устройство для контроля плода в теле субъекта и ограничения облучения плода  ультразвуком, содержит блок оценки для оценки удовлетворительности состояния акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и субъектом, накапливающий блок для накопления периода времени, в течение которого ультразвук излучается в субъекта, на основании оценки, первый блок сравнения (компаратор) для сравнения накопленного периода времени с опорным периодом времени, детекторный блок для обнаружения перемещения плода по отраженному ультразвуковому излучению, счетный блок для подсчета числа обнаруженных перемещений плода, второй блок сравнения (компаратор) для сравнения числа сосчитанных перемещений плода с опорным числом, блок принятия решений для принятия по меньшей мере одного решения на основании по меньшей мере одного из выходного результата первого компаратора и выходного результата второго компаратора; и пользовательский интерфейс для сообщения информации субъекту на основании по меньшей мере одного решения.
Упомянутое устройство обеспечивает преимущество безопасного применения самостоятельно будущей матерью в комфортных условиях ее собственного дома. Упомянутое устройство может иметь дополнительное преимущество обеспечения информации о перемещениях плода вместе с информацией о том, выполняются ли перемещения в пределах нормального диапазона. Нормальные показатели основаны на доступных клинических данных о числе перемещений плода в течение данного периода времени. Упомянутое устройство может иметь дополнительное преимущество в том, что способ отвечает принципу «ALARA» и безопасен для будущей матери и плода и в то же время обеспечивает информацию о перемещениях плода.
Настоящее изобретение предлагает также способ доплеровского ультразвукового исследования с ограничением облучения ультразвуком плода в субъекте во время контроля плода, при этом, способ содержит этапы, включающие в себя этап оценки для оценки акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и субъектом, этап накопления для накопления периода времени, в течение которого ультразвук излучается в субъекта, на основании оценки, этап первого сравнения для сравнения накопленного периода времени с первым опорным периодом времени, этап обнаружения для обнаружения перемещения плода по отраженному ультразвуковому излучению, этап подсчета для подсчета числа обнаруженных перемещений плода, этап второго сравнения для сравнения числа сосчитанных перемещений плода с опорным числом, этап принятия решений для принятия по меньшей мере одного решения на основании по меньшей мере какого-то одного из первого сравнения и второго сравнения и этап сообщения для сообщения информации субъекту на основании решения.
Предлагается также компьютерный программный продукт. Программа содержит машиноисполняемые команды для выполнения предлагаемого способа, когда компьютерная программа исполняется в компьютере.
Предлагается также машиночитаемый носитель данных, на котором хранится предлагаемый компьютерный программный продукт.
Краткое описание чертежей
Приведенные и другие аспекты подробно поясняются в дальнейшем на примере нижеприведенных вариантов осуществления и исполнений, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схематическое представление устройства в соответствии с изобретением;
Фиг. 2 - таблица, представляющая функциональные данные об устройстве в соответствии с изобретением;
Фиг. 3 - схематическое представление варианта осуществления устройства в соответствии с изобретением; и
Фиг. 4 - схематическое представление способа в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
Предлагаемые устройство и способ подробно описаны ниже со ссылкой на фигуры.
Описание доплеровского ультразвукового устройства 100 для оценки состояния здоровья плода в субъекте по перемещениям плода приведено со ссылкой на фиг. 1. Ультразвуковой преобразователь 101 служит для облучения субъекта ультразвуком с подходящими характеристиками и для приема отраженных ультразвуковых волн. Устройство содержит блок 103 оценки для оценки, является ли удовлетворительным или нет акустический контакт между преобразователем и субъектом (не показан). Накапливающий блок 105 накапливает период времени излучения ультразвука. Первый компаратор 107 сравнивает накопленный период времени с опорным периодом времени. Детекторный блок 109 обнаруживает перемещения плода по отраженному ультразвуковому излучению. Счетный блок 111 подсчитывает число перемещений плода, обнаруженных детекторным блоком 109. Второй компаратор 113 сравнивает число сосчитанных перемещений плода с опорным числом. Блок 115 принятия решений принимает решение относительно по меньшей мере чего-то одного из дальнейшего действия устройства, оценки состояния здоровья плода и действия, рекомендуемого субъекту на основании сравнения. Пользовательский интерфейс 117 сообщает субъекту решение или решения блока принятия решений. Пользовательский интерфейс 117 можно также использовать для представления пользователю оценки акустического контакта из блока 103 оценки.
Ниже приведено описание различных оценок и условий, в соответствии с которыми принимаются решения. Упомянутые условия и решение представлены в табличной форме в столбцах 1 - 5 на фиг. 2. Если число сосчитанных перемещений достигает опорного числа до того, как накопленный период времени, в течение которого излучается ультразвук, достигает опорного периода времени, то дальнейший подсчет перемещений плода прекращается. То есть излучение ультразвука прекращается, и дальнейшее излучение ультразвука отключается на заданный период времени. Упомянутое отключение гарантирует, что облучение ультразвуком ограничено в соответствии с принципом ALARA. Если число сосчитанных перемещений плода не достигает опорного числа до того, как накопленный период времени достигает опорного периода времени, то выполняется следующее. Излучение ультразвука и подсчет перемещений плода продолжается в течение заданного увеличенного периода времени, например, 30 минут. Информация о том, что перемещения плода подсчитываются в течение заданного увеличенного периода времени, сообщается субъекту. Подсчет продолжается с числа, которое было получено, когда закончился опорный период времени. Каждый раз, когда число сосчитанных перемещений плода достигает опорного числа в любой момент времени в пределах заданного увеличенного периода времени, субъекту сообщается, что число перемещений плода находится в нормальных пределах, и дальнейшее облучение ультразвуком отключается на заданный период времени. И, если число сосчитанных перемещений плода не достигает опорного числа даже в конце заданного увеличенного периода времени, то субъекту сообщается информация о том, что опорное число не достигнуто, и субъекту рекомендуется как можно скорее проконсультироваться с практикующим врачом, и дальнейшее облучение ультразвуком отключается на заданный период времени.
В экстремальном случае, в котором не регистрируется ни одного движения плода, когда накопленный период времени достигает опорного периода времени, дальнейшее излучение отключается на заданный период времени, и субъекту рекомендуется как можно скорее проконсультироваться с практикующим врачом.
Как поясняется выше, накапливающий блок 105 начинает накопление периода времени излучения ультразвука только с момента, когда блок 103 оценки оценивает, что акустический контакт является удовлетворительным. Поскольку ультразвуковой преобразователь должен иметь удовлетворительный акустический контакт с поверхностью живота субъекта, и между поверхностью живота и преобразователем требуется достаточное количество геля, чтобы обеспечить удовлетворительный акустический контакт, то существует риск, что акустический контакт не является удовлетворительным. Способы определения, является ли акустическое сопряжение удовлетворительным или нет, известны. Например, данные способы могут использовать обнаружение прямого сигнала в преобразователе, когда удовлетворительный акустический контакт отсутствует.
Хотя в вышеприведенном описании указано, что время накапливается в сторону повышения, следует понимать, что время может отсчитываться в сторону уменьшения, и когда оставшееся время достигает нуля, данное состояние эквивалентно выходному результату первого компаратора, указывающему, что опорный период времени истек. Напротив, значение оставшегося времени больше нуля эквивалентно показанию компаратора, что опорный период времени не истек. Следовательно, описание служит только для несложного для понимания пояснения способа. Требуемый результат можно обеспечить множеством разных методов, и предполагается, что все подобные эквивалентные варианты находятся в пределах объема предложенного способа.
Условия, при которых устройством выполняются различные действия, показания, подлежащие сообщению субъекту, и рекомендации, подлежащие выдаче субъекту, перечислены в табличной форме на фиг. 2. В данной таблице, в двух первых столбцах, выходной результат «1» компаратора означает, что значение соответствующего сравниваемого количественного параметра достигло или перешло опорные значения соответствующих компараторов. И, наоборот, выходной результат «0» компаратора указывает, что сравниваемый количественный параметр меньше опорного значения. Очевидно, что выше приведен только один метод описания выходных результатов, и то, что подразумевается, является двоичным выходным результатом логической операции.
Шестой столбец таблицы на фиг. 2 представляет рекомендации, подлежащие выдаче пациенте при различных вышеописанных условиях. Шестой столбец на фиг. 2 представляет один из примерных методов сообщения информации субъекту. Цветные светоиндикаторы, например, СД (светодиоды), служат для указания различных условий и рекомендаций. Однако можно представить другие средства сообщения информации и рекомендаций субъекту, например, блоки отображения буквенно-цифровой информации на основе СД и ЖК.
Таким образом, предлагаемое устройство дает информацию о субъекте и рекомендует действие для обеспечения безопасности плода и субъекта. В то же время, данное устройство гарантирует, что субъект не сможет более использовать устройство в надежде, что, при дальнейшем контроле, устройство сможет обнаружить перемещения плода, и поэтому субъект потеряет драгоценное время вместо консультации у практикующего врача и/или подвергнет себя и плод опасности облучения дозой, выше рекомендуемой максимальной допустимой ежедневной дозы.
В вышеприведенном описании, опорное число считалось постоянным. Однако известно, что, с увеличением срока беременности, число перемещений плода в сутки и, следовательно, число перемещений в течение заданного периода времени имеет тенденцию снижаться. Следовательно, опорное число уменьшается по мере того, как срок беременности увеличивается. Опорные числа могут корректироваться по мере того, как срок беременности увеличивается. Опорные числа могут храниться, например, в таблице преобразования, поставленной в соответствие со сроком беременности, и опорное число корректируется каждый раз, когда устройство применяется субъектом. В альтернативном варианте, опорное число может корректироваться каждую неделю после того, как введен срок беременности во время первого применения устройства.
Предполагается, что предложенное устройство выполнено в форме пояса или содержит или встроено в пояс, как показано на фиг. 3, который, при ношении на талии или животе субъекта, размещает ультразвуковой преобразователь 315 на поверхности живота субъекта. Однако от субъекта может потребоваться обеспечить нанесение геля на правильное место, чтобы между преобразователем и субъектом был удовлетворительный акустический контакт. При этом субъект может заниматься своими делами, пока устройство работает.
На фиг. 4 схематически представлен предлагаемый способ доплеровского ультразвукового исследования. Как известно, ультразвук излучают в субъекта, и отраженные волны принимают и анализируют для формирования изображения той части тела субъекта, которая отражает ультразвук. Если в теле находятся части, которые перемещаются внутри тела субъекта, то отраженный ультразвук будет иметь сдвиг по частоте в зависимости от скорости и направления перемещения части тела. Упомянутый сдвиг известен как доплеровский сдвиг. Анализ сдвига по частоте, доплеровского сдвига, отраженного ультразвука обеспечивает информацию о перемещении частей тела субъекта.
В соответствии с предложенным способом 400 живот субъекта облучают ультразвуком, и на этапе 419 оценки убеждаются, что между ультразвуковым преобразователем и животом пациента существует удовлетворительный акустический контакт. Продолжительность облучения ультразвуком измеряют и накапливают на этапе 421 накопления, только если оценка показывает, что акустический контакт является удовлетворительным. Упомянутую оценку выполняют периодически для гарантии, что в течение всего времени оценивания сохраняется удовлетворительный акустический контакт. Если акустический контакт оценивают как неудовлетворительный в какой-то момент времени, то накопление прекращают. Накопление продолжают только после того, как установлено, что существует удовлетворительный акустический контакт. Накопленный период времени сравнивают с опорным периодом времени, например, одним часов, на этапе 423 первого сравнения. Параллельно, на этапе 425 принимают и анализируют отраженный ультразвук, чтобы обнаруживать перемещения плода. Обнаруженные перемещения плода подсчитывают на этапе 427 подсчета. Число сосчитанных перемещений плода сравнивают на этапе 429 сравнения с опорным числом. По результатам двух сравнений, на этапе 431 принятия решений принимают решение. Одно из решений заключается в том, продолжать ли или нет процесс. Другое решение является оценкой состояния здоровья плода по сосчитанному числу перемещений плода. По меньшей мере, одно из упомянутых решений может быть передано субъекту на этапе 433 сообщения.
Когда вышеописанный способ используют на беременной женщине, при соответствующем выборе частоты ультразвука и направлении ультразвука в живот, то можно получить информацию о перемещениях плода. Данная информация может быть, например, информацией о перемещениях плода, сердечных сокращениях плода, кровотоке, обусловленном сердечными сокращениями матери, в кровеносных сосудах матери или плода или и матери и плода.
Поскольку характеристики перемещений плода известны, то соответствующие им сигналы можно распознавать и подсчитывать. Хотя, число перемещений плода различается для разных будущих матерей, данные об упомянутых перемещениях, собранные по большому числу беременных женщин, показывали нормальное изменение числа перемещений плода в течение периода беременности. Поэтому по отношению к решаемой задаче релевантна тенденция изменения перемещений в течение беременности, и любое большее, чем расчетное, уменьшение числа перемещений в сравнении с нормальной тенденцией в течение периода беременности может указывать на опасность для плода. Таким образом, упомянутые перемещения можно подсчитывать, чтобы оценивать, находится ли или нет число перемещений плода в течение данного периода времени в пределах нормального диапазона.
Однако если число перемещений плода меньше нормального сосчитанного числа, но близко к нему, то возникает состояние неопределенности, так как число перемещений плода не является постоянным в течение суток. В данных случаях рекомендуется контроль перемещений плода субъекта в течение увеличенного периода времени. Однако воздействие ультразвуком на субъекта и плод в течение длительных периодов времени не рекомендуется. Предлагается способ контроля перемещений плода на основе доплеровского ультразвукового исследования, который исключает упомянутое воздействие сверх рекомендуемой дозы и, при этом, обеспечивает полезную информацию о перемещениях плода.
Предлагается также компьютерный программный продукт. Данный компьютерный программный продукт содержит машиноисполняемые команды для выполнения способа в соответствии с настоящим изобретением, когда компьютерная программа исполняется в компьютере. Компьютерная программа содержит машиноисполняемые команды для выполнения различных этапов предлагаемого способа. Термин компьютер применяется в общем смысле. Функцию компьютера могут выполнять любые из различных цифровых схем, например, микропроцессор, микроконтроллер, цифровой сигнальный процессор (DSP) или любой другой специализированный или универсальный электронный компонент с возможностью вычислений.
Предлагается также машиночитаемый носитель данных, содержащий предложенную компьютерную программу. Упомянутая компьютерная программа может быть записана прожиганием или другим способом на машиночитаемом носителе, например, CD (компакт-диске), DVD (универсальном цифровом диске), или во вставном полупроводниковом запоминающем устройстве, обычно называемом устройством USB. Программа может быть доступна по сети Интернет для загрузки и установки в предложенное устройство перед его применением. Упомянутая программа содержит все необходимые машиноисполняемые команды для выполнения способа либо в специализированном устройстве, например, вышеописанном предложенном устройстве, либо в универсальном ультразвуковом устройстве, которое может исполнять упомянутую программу для выполнения различных этапов предложенного способа.
Выше варианты осуществления и исполнения подробно поясняются на чертежах и в описании, однако приведенные чертежи и описание следует считать примерными и не предполагающими ограничения; настоящее изобретение не ограничено предложенными вариантами осуществления. Специалистом будут найдены изменения и сочетания, и предполагается, что все упомянутые изменения должны находиться в пределах объема предложенных способов.
В вышеприведенном описании, поскольку устройство и способ предназначены для применения беременной женщиной для контроля собственного состояния, то по всему тексту применен термин «субъект». Однако очевидно, что женщине может помогать любой человек, и, в таком случае, информация может сообщаться упомянутому человеку. Однако данное изменение не оказывает существенного влияния на описание.
В процессе практического осуществления заявленного изобретения специалистами в данной области техники на основе изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения могут быть обнаружены и внедрены другие изменения в предложенные варианты осуществления. В формуле изобретения, выражение «содержащий» не исключает элементов или этапов, отличающихся от упомянутых выше, и признак единственного числа в виде неопределенного артикля не исключает множественного. Единственный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Очевидное обстоятельство, что некоторые признаки упомянуты в различающихся между собой зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что в подходящих случаях нельзя использовать сочетание упомянутых признаков. Компьютерная программа может храниться или распространяться на подходящем носителе, например, оптическом носителе данных или полупроводниковом носителе, поставляемом совместно с другой аппаратурой или в виде его составной части, но может также распространяться в других формах, например, в сети Интернет или других проводных или беспроводных телекоммуникационных системах. Никакие позиции в формуле изобретение нельзя интерпретировать в смысле ограничения объема формулы изобретения.