專(zhuān)利名稱(chēng)：：通過(guò)聲學(xué)換能器對(duì)顱內(nèi)壓的無(wú)創(chuàng)確定的制作方法通過(guò)聲學(xué)換能器對(duì)煩內(nèi)壓的無(wú)創(chuàng)確定關(guān)于優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求了2003年6月3日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)NO.60/475803和2003年10月1日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)NO.60/508836的優(yōu)先權(quán)。本發(fā)明的
技術(shù)領(lǐng)域：
一方面，本發(fā)明涉及一種根據(jù)可使用無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)技術(shù)測(cè)量的可變生理參數(shù)確定顱內(nèi)壓(ICP)的方法和系統(tǒng)。另一方面，本發(fā)明涉及一種用于采集(acquire)和處理聲學(xué)數(shù)據(jù)以無(wú)創(chuàng)地導(dǎo)出準(zhǔn)確的ICP測(cè)定值(determination)的方法和系統(tǒng)。又一方面，本發(fā)明提供一種方法和系統(tǒng)，其根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的聲學(xué)特性定位目標(biāo)區(qū)域和對(duì)區(qū)域進(jìn)行聲學(xué)掃描，根據(jù)其聲學(xué)特性在感興趣區(qū)域識(shí)別目標(biāo)部位，自動(dòng)地將聲源和/或檢測(cè)器聚焦在目標(biāo)部位。還提供了用于本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中的聲學(xué)換能器組件、陣列和聲源/檢測(cè)器的組合。
背景技術(shù)：
：超聲成像是一種無(wú)創(chuàng)的、診斷性的成像模式，其提供了與生理結(jié)構(gòu)的組織特性和空間位置相關(guān)的信息。在醫(yī)學(xué)成4象領(lǐng)域，超聲可用于各種模式中，以生成患者體內(nèi)對(duì)象或結(jié)構(gòu)的圖像。在傳輸模式下，超聲發(fā)射器設(shè)置在對(duì)象一側(cè)，聲音通過(guò)對(duì)象傳輸?shù)匠暯邮掌??？梢援a(chǎn)生一種圖像，其中每個(gè)圖像象素的亮度是到達(dá)接收器的超聲幅度的函數(shù)(衰減模式)，或每個(gè)象素的亮度是聲波到達(dá)接收器所需時(shí)間的函數(shù)(飛行時(shí)間模式)?？蛇x擇地，如果接收器像設(shè)置在與發(fā)射器相同的對(duì)象的一側(cè)，產(chǎn)可以生一種圖像，其中象素亮度是反射的超聲(反射或后向散射或回波模式)幅度的函數(shù)。在多普勒操作模式下，通過(guò)測(cè)量由組織(或?qū)ο?反射回接收器的超聲的相移對(duì)組織(或?qū)ο?進(jìn)行成像。用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的超聲換能器由一個(gè)或多個(gè)由電極激勵(lì)的壓電元件構(gòu)成。例如，這種壓電元件可由鋯鈦酸鉛(PZT)、聚偏氟乙稀(PVDF)、PZT陶瓷/聚合物復(fù)合物等構(gòu)成。電極連接到電壓源上，施加電壓波形時(shí)，壓電元件以與施加的電壓波形相對(duì)應(yīng)的頻率改變大小。當(dāng)施加電壓波形時(shí)，壓電元件向介質(zhì)發(fā)出超聲波，在該介質(zhì)中壓電元件以由激勵(lì)波形約束的頻率耦合，反之，當(dāng)超聲波接擊壓電元件時(shí)，該元件在它的電極間產(chǎn)生相應(yīng)的電壓.本領(lǐng)域中已知的超聲換能器的結(jié)構(gòu)是數(shù)不勝數(shù)的.當(dāng)用于成像時(shí)，超聲換能器設(shè)置有幾個(gè)壓電元件，其以陣列形式設(shè)置并由不同電壓驅(qū)動(dòng)。通過(guò)控制施加電壓的相位和幅度，超聲波組合生成沿著需要的波束方向并沿著該波束在選定點(diǎn)聚焦的凈超聲波.通過(guò)控制施加電壓的相位和幅度，波束的焦點(diǎn)能夠在平面內(nèi)移動(dòng)以掃描對(duì)象。本領(lǐng)域中有許多這樣的超聲成像設(shè)備是公知的。多普勒超聲在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中已應(yīng)用了許多年.多普勒超聲技術(shù)測(cè)量反射聲波的頻移(多普勒效應(yīng))，該頻移表示了反射物的速度.多普勒超聲長(zhǎng)期的應(yīng)用包括在陣痛和分娩時(shí)監(jiān)視胎兒心率，評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈血流.在近20年，多普勒超聲的應(yīng)用有了相當(dāng)大的擴(kuò)展，現(xiàn)在，多普勒超聲應(yīng)用于許多醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，包括心臟病學(xué)、神經(jīng)學(xué)、放射學(xué)、產(chǎn)科學(xué)、兒科學(xué)和外科學(xué)?，F(xiàn)如今，多普勒技術(shù)允許檢測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈血流。經(jīng)顱多普勒(TCD:TranscranialDoppler)技術(shù)要求對(duì)骨頭較薄的賴骨區(qū)域施加超聲.多普勒信號(hào)的頻率也進(jìn)行了調(diào)整，使用脈沖超聲波而不是連續(xù)超聲波增強(qiáng)超聲波通過(guò)顱骨傳輸?shù)哪芰?。腦動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈、度設(shè)置進(jìn)行采樣。在這種顱骨中最常見(jiàn)的窗口位于眶(眼睛的)內(nèi)，并在顛和枕骨下區(qū)域內(nèi)。TCD超聲掃描術(shù)提供了一種易于使用、無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射和費(fèi)用較低的方法以用時(shí)間分辨率評(píng)價(jià)腦內(nèi)血液動(dòng)力學(xué)，并提供了對(duì)腦灌注變化的可靠檢測(cè).使用TCD超聲掃描術(shù)，對(duì)各種生理學(xué)和藥理學(xué)問(wèn)題的腦血管反應(yīng)能夠瞬時(shí)地被評(píng)價(jià)，并且能夠經(jīng)常地安全地重復(fù)進(jìn)行各種腦循環(huán)測(cè)試。能夠容易地跟蹤、記錄和分析腦灌注隨著時(shí)間的快速改變.顱內(nèi)壓正常情況下，健康的哺乳動(dòng)物，尤其是人，通常具有恒定的顱內(nèi)體積，并且因此通常具有恒定的顱內(nèi)壓，各種狀況使顱內(nèi)體積發(fā)生改變，因此使顱內(nèi)壓發(fā)生改變。顱內(nèi)壓增高可產(chǎn)生這樣的情況顱內(nèi)壓升高到高于正常值并接近或甚至等于平均動(dòng)脈壓，導(dǎo)致流向腦的血流減少.顱內(nèi)壓升高不僅減少了流向腦的血流，而且也影響了腦內(nèi)細(xì)胞的正常新陳代謝。在某些情況下，顱內(nèi)壓升高可使腦被機(jī)械性壓縮，以致于形成疝。顱內(nèi)壓升高最常見(jiàn)的原因是頭部外傷.其它顱內(nèi)壓升高的原因包括擺體綜合癥、硬腦膜外血肺、硬腦膜下血肺、腦出血、腦膜炎、大腦炎、鉛中毒、Reye，s綜合癥，維生素A過(guò)多癥，糖尿病性稱(chēng)酸中毒、水中毒、腦腫瘤、顱腔內(nèi)其它物質(zhì)或血塊、腦膿腫(brainabcesses)，中風(fēng)、ADEM(急性彌散性腦脊後炎)，新陳代謝紊亂、腦積水、硬膜竇和血M脈炎.顱內(nèi)壓的改變，尤其是顱內(nèi)壓升高是非常危險(xiǎn)的，并可能危及生命。它們需要立即治療并連續(xù)監(jiān)測(cè).傳統(tǒng)的顱內(nèi)壓監(jiān)視裝置包括硬腦膜外導(dǎo)管；蛛網(wǎng)膜下螺栓/螺釘；腦室造口導(dǎo)管和光纖導(dǎo)管。所有這些方法和系統(tǒng)都是有創(chuàng)的。例如，可以在顱手術(shù)期間插入硬腦膜外導(dǎo)管.該硬腦膜外導(dǎo)管具有較低的感染風(fēng)險(xiǎn)，并且不要求換能器隨著頭部移動(dòng)調(diào)整，但檢測(cè)準(zhǔn)確性通過(guò)硬腦膜減小，并且它不能引流CSF。蛛網(wǎng)膜下螺栓/螺釘技術(shù)要求對(duì)腦的最小穿透性，它感染風(fēng)險(xiǎn)較低，并且提供了直接的壓力測(cè)量，但它的確要求穿透完整的顱骨并且僅能微弱地引流CSF。腦室造口導(dǎo)管技術(shù)提供了CSF引流和采樣，并且它提供了對(duì)顱內(nèi)壓的直接測(cè)量，但感染風(fēng)險(xiǎn)、沿管道的顱內(nèi)出血和水腫明顯，并且它要求換能器隨著頭部運(yùn)動(dòng)重新定位。最后，光纖導(dǎo)管技術(shù)是多面的，因?yàn)樵搶?dǎo)管可放置在腦室內(nèi)和放置在蛛網(wǎng)膜下隙或腦組織內(nèi)，并且它不需要隨著頭部運(yùn)動(dòng)調(diào)整換能器，但它需要獨(dú)立的監(jiān)視系統(tǒng)。這些傳統(tǒng)的技術(shù)需要有創(chuàng)操作，并且沒(méi)有一種技術(shù)適合于規(guī)律地長(zhǎng)期檢測(cè)顱內(nèi)壓。而且，這些操作只能在配備合格的神經(jīng)外科醫(yī)生的醫(yī)院進(jìn)行。另夕卜，上面這些傳統(tǒng)方法只能局部地測(cè)量ICP，并且假設(shè)該局部ICP反映了整個(gè)腦的ICP。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種用于測(cè)量顱內(nèi)壓力的間接和/或無(wú)創(chuàng)的方法和系統(tǒng)，其中的幾種方法涉及超聲技術(shù).例如，Ragauskas等的美國(guó)專(zhuān)利US5951477公開(kāi)了一種使用超聲多普勒裝置無(wú)創(chuàng)測(cè)量顱內(nèi)壓的設(shè)備，該多普勒裝置檢測(cè)顱內(nèi)和顱外眼動(dòng)脈部分的血流速度。被監(jiān)測(cè)血流的眼睛受到了小的壓力，這足以使眼動(dòng)脈的顱內(nèi)和顱外部分的血流測(cè)量值均衡。產(chǎn)生這種均衡的壓力被揭示為對(duì)顱內(nèi)壓的一種可接受的指示。在實(shí)踐中，受壓腔室被眼睛周緣密封，并且腔室內(nèi)的壓力被控制以使眼動(dòng)脈的顱內(nèi)和顱外部分的血流速度均衡，Ragauskas等的美國(guó)專(zhuān)利US5388583公開(kāi)了一種無(wú)創(chuàng)超聲技術(shù)，其用于導(dǎo)出顱內(nèi)介質(zhì)某些區(qū)域的特征的時(shí)間相關(guān)性。對(duì)聲脈沖傳輸時(shí)間進(jìn)行精確的測(cè)量和處理以提取可變部分，所述可變部分指示例如由于基底動(dòng)脈或腦室的心臟脈動(dòng)或腦組織壓力的變化，以及基底動(dòng)脈和腦室的橫截面改變引起的搏動(dòng).也描述了頻率和相位檢測(cè)技術(shù)。Bonnefous的美國(guó)專(zhuān)利US5411028公開(kāi)了一種用于測(cè)量各種血流和血管參數(shù)的超聲回波圖，所述參數(shù)提供了用于計(jì)算與動(dòng)脈的彈性或順應(yīng)性及其內(nèi)部壓力相關(guān)的測(cè)定值的信息.Mick的美國(guó)專(zhuān)利US5117835>&開(kāi)了一種通過(guò)測(cè)量顱骨的固有頻率和頻率響應(yīng)頻謙無(wú)創(chuàng)測(cè)量顱內(nèi)壓改變的裝置和方法，顱骨的固有頻率和頻率響應(yīng)頻詳?shù)淖兓ㄟ^(guò)施加機(jī)械加壓的振蕩刺激物進(jìn)行測(cè)量，所述刺激物產(chǎn)生了通過(guò)骨傳播的機(jī)械波，然后檢測(cè)該頻率響應(yīng)頻譜，比較隨時(shí)間變化的頻謙響應(yīng)數(shù)據(jù)顯示了ICP的趨勢(shì)和變化。Borchert等的美國(guó)專(zhuān)利US6129682公開(kāi)了一種根據(jù)眼內(nèi)壓(IOP)和視神經(jīng)參數(shù)無(wú)創(chuàng)確定ICP的方法，所述參數(shù)例如為視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度或視神經(jīng)頭的前后位置，Madsen等的美國(guó)專(zhuān)利US6086533公開(kāi)了一種根據(jù)多普勒頻移和在人工施加外部壓力前后的血流速度相關(guān)性無(wú)創(chuàng)測(cè)定血流速度的系統(tǒng)，以提供對(duì)顱內(nèi)壓、眼壓和其它各種影響血流灌注的身體狀態(tài)的測(cè)量。Bridger等的美國(guó)專(zhuān)利US5919144公開(kāi)了一種根據(jù)與大腦相互作用的聲信號(hào)的特性測(cè)量顱內(nèi)壓的無(wú)創(chuàng)裝置和方法，所述聲信號(hào)的特性例如聲傳輸阻抗、共振頻率、共振特征、聲速等.頻率低于100KHz的低強(qiáng)度聲信號(hào)被使用。Kageyama等的美國(guó)專(zhuān)利US4984567公開(kāi)了一種使用超聲波測(cè)量顱內(nèi)壓的裝置，來(lái)自干涉反射波的數(shù)據(jù)被進(jìn)行頻率分析，并且在干涉反射波的單位波之間的時(shí)間差被計(jì)算并作為輸出提供，所述千涉反射波由入射的超聲波在顱骨內(nèi)空隙的邊界多次反射形成.所描述的裝置包括用于檢測(cè)心跳的心電圖，用于產(chǎn)生電壓脈沖的脈沖發(fā)生器，以及用于接收所述脈沖并將超聲脈沖發(fā)射到顱骨內(nèi)并接收該入射波回聲的超聲換能器，以及用于進(jìn)行各種計(jì)算的處理器。Beach的美國(guó)專(zhuān)利US5951476提供了一種通過(guò)將超聲束投射到顱骨的一個(gè)或兩個(gè)的顳部，或投射到延敗，讀取屏幕上顯示的從不同深度組織上接收的回波來(lái)檢測(cè)大腦的微出血。回波的讀數(shù)指示了大腦組織相對(duì)于顱骨逐漸增加的微小偏移。超聲束的時(shí)間設(shè)置要求與患者的心臟搏動(dòng)同步。美國(guó)專(zhuān)利US6042556公開(kāi)了一種確定換能器元件在高強(qiáng)度聚焦超聲中的相位推進(jìn)方法。特定的諧振回波分布在治療體積的所有方向，并且傳播路徑傳輸時(shí)間的測(cè)量。美國(guó)專(zhuān)利US3872858公開(kāi)了一種用于對(duì)中線結(jié)構(gòu)橫向移位進(jìn)行初始診斷的腦回波描記器，其向患者頭部施加超聲脈沖，該脈沖抵達(dá)預(yù)定的結(jié)構(gòu)并部分地作為回波脈沖被反射，通過(guò)測(cè)量回波脈沖的傳播時(shí)間確定該偏移。美國(guó)專(zhuān)利US4984567描述了一種測(cè)量顱內(nèi)壓的裝置，其根據(jù)超聲測(cè)量由ICP改變引起的覆蓋腦的硬腦膜厚度的改變，Michaeli等在PCT國(guó)際公開(kāi)W000/68647中描述了一種使用代表患者頭部腦室搏動(dòng)的超聲后向散射無(wú)創(chuàng)地確定ICP的方法.這包括分析回波搏動(dòng)圖(EPG)'Michaeli等在美國(guó)專(zhuān)利US6328694B1中公開(kāi)了一種用于組織共振分析的裝置和方法，其涉及產(chǎn)生傳播通過(guò)患者顱骨和腦并被位于與超聲探頭垂直的路徑上的顱骨和軟組織反射的超聲脈沖。被反射的信號(hào)以公知的方式被處理，以生成回波腦造影照片(EchoEG),其繪制為幅度與距離的函數(shù)。EchoEG信號(hào)的一部分被選擇并將所選擇的部分進(jìn)行整合以產(chǎn)生回波脈動(dòng)圖(EPG)信號(hào).使用ECG信號(hào)作為參考，該EPG信號(hào)用于提供有關(guān)組織生理狀態(tài)的信息.在一個(gè)特定實(shí)施方案中，EPG信號(hào)用于通過(guò)使用在第8欄第7行描述的關(guān)系提供對(duì)ICP的定量測(cè)量。PCT國(guó)際公開(kāi)WO02/43564公開(kāi)了一種通過(guò)采集與至少一部分固有方法和系統(tǒng)，其全部?jī)?nèi)容包括在這里作為參考，與組織移位和有關(guān)生物改變相關(guān)的數(shù)據(jù)通過(guò)使用超聲問(wèn)詢脈沖檢測(cè)組織的聲學(xué)特性被采集，優(yōu)選采用散射或多普勒檢測(cè)模式.這種系統(tǒng)或方法的特定應(yīng)用包括無(wú)創(chuàng)評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)ICP、動(dòng)脈血壓(ABP)，CNS自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)、血管痙攣、中風(fēng)、局部水腫、感染和脈管炎，以及診斷和檢測(cè)由組織特性的生理變化表征的疾病和狀態(tài)。NASA也對(duì)用于無(wú)創(chuàng)測(cè)量顱內(nèi)壓的方法和系統(tǒng)的發(fā)vlL^作用。顱內(nèi)壓動(dòng)力學(xué)對(duì)于理解對(duì)改變的重力的調(diào)節(jié)是重要的。在暴露于微重力條件下ICP升高?？臻g適應(yīng)綜合征的癥狀與顱內(nèi)壓升高的癥狀類(lèi)似，包括頭痛，反胃和噴射性嘔吐.icp在微重力環(huán)境下發(fā)生了改變這一假設(shè)是很難去檢測(cè)的，但是，這卻是傳統(tǒng)ICP檢測(cè)技術(shù)的有創(chuàng)特征導(dǎo)致的結(jié)果.因此，NASA開(kāi)發(fā)了一種改進(jìn)的脈沖鎖相環(huán)路(PPLL)方法，其根據(jù)檢測(cè)在ICP波動(dòng)時(shí)發(fā)生的顱骨的運(yùn)動(dòng)測(cè)量ICP.檢測(cè)顱骨的脈動(dòng)使用了超聲技術(shù)，在該超聲技術(shù)中，超聲換能器和反射目標(biāo)之間距離的微小變化被測(cè)量.該裝置發(fā)射了500kHz的超聲調(diào)諧波束穿過(guò)顱骨，其通過(guò)顱腔，從該顱骨相對(duì)側(cè)的內(nèi)表面反射回來(lái)，并且由相同的換能器接收.該裝置比較了發(fā)射波和接收波的相位，并改變下一次刺激的頻率以在超聲輸出和接收信號(hào)之間保持90度相位差。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明PPLL輸出與直接測(cè)量的ICP高度地且可預(yù)測(cè)地相關(guān)。在幾篇公開(kāi)文本中，Schmidt等在幾篇文獻(xiàn)中描述了使用數(shù)學(xué)模型無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)ICP的方法，所述數(shù)學(xué)模型使用線性變換法則將動(dòng)脈血壓UBP)和血流速度(FV)與ICP相關(guān)聯(lián)，使用經(jīng)顱多普勒(TCD)裝置進(jìn)行流體速度測(cè)量，對(duì)腦自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)行相關(guān)分析.Sch邁idt等的模型能夠真實(shí)地模擬患者子集中的ICP曲線，雖然不能達(dá)到臨床使用的程度。假設(shè)雖然用線性系統(tǒng)分析ICP機(jī)制是一種比較好的方法，但心血管系統(tǒng)中固有的非線性特征(動(dòng)脈的非線性粘彈性特征和血液的非牛頓流體特性等)最好用非線性系統(tǒng)分析模型來(lái)表征。美國(guó)專(zhuān)利2001/0039386A1和2002/0183650A1公開(kāi)了從聲波測(cè)微計(jì)信號(hào)中消除慢漂移偽影以改進(jìn)從頭顱直徑測(cè)量中獲得的ICP測(cè)量數(shù)據(jù)的方法。這些方法包括使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或其它非線性引擎(engine)從聲波測(cè)微計(jì)輸出中提取心跳成分。動(dòng)脈血壓動(dòng)脈血壓(ABP)是對(duì)人體健康狀態(tài)的基本的客觀性的測(cè)量，亊實(shí)上，它被視為"生命體征"并且在所有醫(yī)學(xué)和保健領(lǐng)域都是非常重要的.準(zhǔn)確測(cè)量ABP有助于確定在穩(wěn)定、緊急、意外和手術(shù)狀態(tài)的心血管和血液動(dòng)力學(xué)狀況，指示合適的干預(yù)方式以最大程度地保證患者健康.當(dāng)前，最常用的測(cè)量ABP的方法是使用充氣袖帶進(jìn)行無(wú)創(chuàng)測(cè)量，通常描述為呼吸體積描記術(shù)或Kortkoff法。雖然這種測(cè)量模式執(zhí)^f起來(lái)簡(jiǎn)單、便宜，但它不能提供對(duì)ABP的最準(zhǔn)確的測(cè)量，并且它容易受到來(lái)自動(dòng)脈壁、患者身體尺寸、患者血液動(dòng)力學(xué)狀況和血管平滑肌自動(dòng)節(jié)律產(chǎn)生的偽影的影響.另外，重復(fù)地用袖帶測(cè)量ABP，由于動(dòng)脈壁血管收縮導(dǎo)致假性抬高ABP的讀數(shù).為了克服這些問(wèn)題，并且提供對(duì)ABP的連續(xù)測(cè)量，使用了有創(chuàng)動(dòng)脈導(dǎo)管。雖然這種導(dǎo)管非?？煽?，并且提供了對(duì)ABP最準(zhǔn)確的測(cè)量，但它們需要由經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的醫(yī)務(wù)人員放置，通常是醫(yī)生，并且它們需要體積大、復(fù)雜、易碎、無(wú)菌的器械.另外，當(dāng)這些導(dǎo)管被放置時(shí)，還存在長(zhǎng)期動(dòng)脈損傷引起缺血的風(fēng)險(xiǎn)。因此，這些有創(chuàng)的監(jiān)測(cè)法僅用于在醫(yī)學(xué)環(huán)境中和那些病情嚴(yán)重或正在經(jīng)受外科手術(shù)操作的患者。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的方法和系統(tǒng)根據(jù)一種或多種能夠使用無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)技術(shù)測(cè)量的可變生理M對(duì)ICP提供準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)，其中可變生理參數(shù)中的一種參數(shù)可與顱內(nèi)血流相關(guān)，例如作為一種與顱內(nèi)血流或顱內(nèi)流速，例如腦血流或流速相關(guān)的組織或血液的聲學(xué)特性進(jìn)行量化.在一個(gè)實(shí)施方案中，ICP根據(jù)大腦組織的聲學(xué)特性或血流或腦血流速，和/或動(dòng)脈血壓(ABP)確定。在下面詳細(xì)說(shuō)明的示例實(shí)施方案中，患者ICP根據(jù)至少兩個(gè)可變參數(shù)確定(1)所測(cè)量的大腦中動(dòng)脈的聲散射或流速(V-mca)，例如，使用TCD裝置；和(2)有創(chuàng)或無(wú)創(chuàng)測(cè)量的ABP。ABP可使用傳統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，或使用這里描述的超聲技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，在一個(gè)實(shí)施方案中，使用"主動(dòng)"和/或"被動(dòng)"超聲技術(shù)在腦血管(例如MCA或頸動(dòng)脈或推動(dòng)脈)中無(wú)創(chuàng)測(cè)量ABP.在這個(gè)實(shí)施方案中，V-mca可使用本發(fā)明的超聲裝置與ABP同時(shí)地或擇一地確定。在另一個(gè)實(shí)施方案中，患者的ICP根據(jù)下述內(nèi)容確定(l)從腦血管上或腦血管內(nèi)或接近腦血管的目標(biāo)部位(例如MCA，頸動(dòng)脈或另一腦血管)進(jìn)行的多普勒或其他聲學(xué)測(cè)量，例如聲散射；和(2)使用這里描述的主動(dòng)和/或被動(dòng)聲學(xué)技術(shù)在一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)CNS位置進(jìn)行ABP和/或CNS組織移位測(cè)量，所述目標(biāo)CNS位置不同于腦血管上或腦血管內(nèi)或接近腦血管的目標(biāo)部位。在另一個(gè)實(shí)施方案中，患者ICP根據(jù)下述內(nèi)容確定(1)從腦血管上或腦血管內(nèi)或接近腦血管的目標(biāo)部位(例如MCA或頸動(dòng)脈或推動(dòng)脈)采集的聲散射數(shù)據(jù)；和(2)從一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)CNS位置采集的ABP和/或聲散射數(shù)據(jù)，所述目標(biāo)CNS位置不同于腦血管上或腦血管內(nèi)或接近腦血管的目標(biāo)部位。血管和/或中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)組織的其他生理特性，例如組織硬度、內(nèi)生和/或誘發(fā)組織移位，與腦呼吸和新陳代謝相關(guān)的部分氣體壓力，例如PC02，血液灌流，血細(xì)胞比容，EKG和/或組織電生理特性，例如誘發(fā)電位，也可以根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)用于確定ICP。在許多實(shí)施方案中，使用了血液和/或CNS組織的一種或多種這些生理特性，與聲散射數(shù)據(jù)和/或散射數(shù)據(jù)的多普勒分析，和/或ABP—起確定瞬時(shí)ICP。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用血液和/或CNS組織的一個(gè)或多個(gè)生理特性，而不需要與流速相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)確定瞬時(shí)ICP.可使用在PCT國(guó)際公開(kāi)專(zhuān)利W002/43564和美國(guó)專(zhuān)利US2002/0095087A1中公開(kāi)的超聲技術(shù)評(píng)價(jià)組織(包括血液、血管壁和血管)的聲學(xué)特性和組織移位，上述專(zhuān)利全部包括在這里作為參考.這些公開(kāi)內(nèi)容揭示了"主動(dòng)"和"被動(dòng)"的聲學(xué)模式，這兩種聲學(xué)模式都可以用于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中。在"被動(dòng)"模式中，聲(超聲)技術(shù)用于采集與內(nèi)部(內(nèi)生的)組織移位相關(guān)的數(shù)據(jù)。在一個(gè)"主動(dòng)"模式中，聲(超聲)技術(shù)通過(guò)應(yīng)用聚焦超聲刺激或探測(cè)目標(biāo)組織，或在目標(biāo)組織位置誘發(fā)響應(yīng)。在另一個(gè)"主動(dòng)"模式中，聲(超聲)技術(shù)通過(guò)應(yīng)用聚焦超聲在目標(biāo)組織內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)。超聲后向散射和/或發(fā)射數(shù)據(jù)，例如與內(nèi)部組織移位相關(guān)，這與ICP，ABP，CPP自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)和各種組織特性和生理狀態(tài)相關(guān)。在本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的一些實(shí)施方案中，被動(dòng)和主動(dòng)超聲技術(shù)可以同時(shí)或擇一使用，以評(píng)價(jià)組織特征。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，"被動(dòng)"超聲技術(shù)，如TCD技術(shù)用于確定V-mca，而"被動(dòng)"和/或"主動(dòng)"超聲技術(shù)用于測(cè)量ABP。例如V-mca和ABP測(cè)量可用于確定ICP。例如，在動(dòng)J8^血流和CSF供應(yīng)過(guò)程期間，在CNS所發(fā)生的內(nèi)在的移位中，來(lái)自目標(biāo)組織部位的聲^t射的大小和/或幅度和/或相位直接與CNS組織的硬度，例如楊氏模量相關(guān)，并且因此經(jīng)驗(yàn)性地與ICP相關(guān)?？蛇x擇地或另外地，CNS組織在心動(dòng)周期或在由一個(gè)或多個(gè)呼吸周期調(diào)制的心動(dòng)周期中的主要和次要內(nèi)部振蕩之間的關(guān)系經(jīng)驗(yàn)性地與ICP相關(guān)?？杀淮_定并與組織特性相關(guān)的內(nèi)部組織移位的其他特性包括幅度的各個(gè)部分，例如心動(dòng)周期中的最大幅度，最大幅度與在心動(dòng)周期中后續(xù)振動(dòng)的均值或變化的比率，內(nèi)在的CNS組織移位或松弛的所有可能的變化率，例如移位速度或加速度等.也可以與聲學(xué)數(shù)據(jù)一起采集和使用其他數(shù)據(jù)，例如ABP測(cè)量和/或呼吸數(shù)據(jù)，以對(duì)ICP、CPP、自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)或能力進(jìn)行各種評(píng)估和確定。在第一種"主動(dòng)"聲學(xué)數(shù)據(jù)采集模式中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)通過(guò)施加聚焦超聲刺激或探測(cè)目標(biāo)組織，或在目標(biāo)組織部位誘發(fā)響應(yīng)。目標(biāo)組織對(duì)施加的聚焦超聲的響應(yīng)可以是移位或相對(duì)位置的改變、例如疼痛等感覺(jué)、溫度改變、血流改變或其他可檢測(cè)的響應(yīng)。例如，將聲輻射聚焦到"可觸診的"目標(biāo)組織位置可通過(guò)施加一個(gè)或多個(gè)聲信號(hào)實(shí)現(xiàn).諸如超聲的無(wú)創(chuàng)技術(shù)，諸如近紅外光詳學(xué)和光學(xué)相干體層成像的光技術(shù)，以及其他技術(shù)，包括磁共振技術(shù)，外部電生理刺激、患者響應(yīng)等都可用于評(píng)價(jià)應(yīng)用聚焦超聲產(chǎn)生的至少一種響應(yīng).可視化或成像技術(shù)，例如超聲成像或磁共振成像，也可用于輔助引導(dǎo)聚焦超聲脈沖和輔助有區(qū)別地定位響應(yīng)組織.生物材料，例如CNS組織，在超聲進(jìn)入組織和在組織中傳播時(shí)吸收一些超聲，參見(jiàn)Rudenko等(1996)的"Acousticradiationforceandstreaminginducedbyfocusednon-linearultrasoundinadissipativemedium",J.Acoust.Soc.Am99(5)2791-2798。而且，在不同組織類(lèi)型的邊界，例如在CSF和腦組織之間，存在"阻抗不匹配"(即從一種組織到另一種組織的聲密度和速度產(chǎn)生的差別)，這使得超聲推動(dòng)該邊界，參見(jiàn)例如Chu和Apfel(1982)的"Acousticradiationpressureproducedbyabeamofsound",J.Acoust.So"Am72(6)，1673-1687，由Chu描述的輻射力引起的對(duì)腦產(chǎn)生的移位可能比Rudenko等描述的輻射力產(chǎn)生的移位大些，或者是在CSF/腦界面對(duì)于波長(zhǎng)明顯小于硬腦膜和大腦之間的距離的超聲，或者是在有效的骨/腦界面對(duì)于波長(zhǎng)明顯大于硬腦膜和大腦之間的距離的超聲。對(duì)輻射壓這兩種貢獻(xiàn)的公式能夠被修改，以適應(yīng)可與硬腦膜和大腦之間的距離相比的聲波長(zhǎng).在上面說(shuō)明的實(shí)施方案中，如上面所述，已經(jīng)做出了某些簡(jiǎn)化的假設(shè)，而不限制本申請(qǐng)的范圍.注意到下面由Chu和Apfel給出的兩種組織之間界面的凈壓力的公式(單位面積上的力)P是有用的，該公式(69):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中rho一i是介質(zhì)(i)的密度，c—i是聲速，K是介質(zhì)l的"非線性參數(shù)"，且<8>是與超聲波在目標(biāo)部位入射相關(guān)的時(shí)間平均能量密度，如果已知超聲波在感興趣界面的幅度就可以計(jì)算它。對(duì)于本發(fā)明的目的，介質(zhì)"1"是腦，而介質(zhì)"0"是CSF或骨.這樣，可以導(dǎo)出組織移位，并且通過(guò)應(yīng)用聚焦超聲，組織可以被聲學(xué)觸摸或振動(dòng)，以產(chǎn)生移位或其他生物響應(yīng)和聲學(xué)發(fā)射。使用聲學(xué)輻射力，單一頻率聲源使得至少具有一些順應(yīng)性的物質(zhì)(例如腦組織)在傳播期間相對(duì)于聲源在單一方向上移動(dòng)，而來(lái)自聲源的傳播不連續(xù)時(shí)，該物質(zhì)返回到它的原始位置.重復(fù)的搏動(dòng)引起組織一系列重復(fù)的移位和松弛。例如，為了評(píng)估CNS組織和確定ICP，將一個(gè)或多個(gè)聲學(xué)換能器放置在與患者頭顱接觸或接近的位置，如果需要，可優(yōu)選使用超聲技術(shù)進(jìn)行初始環(huán)境評(píng)價(jià)，下面會(huì)描述這種初始環(huán)境評(píng)價(jià)，以評(píng)價(jià)在聲源和目標(biāo)組織部位之間的環(huán)境，使得可以確定施加給目標(biāo)組織的超聲力的大小。環(huán)境因素，例如聲換能器和各種結(jié)構(gòu)標(biāo)志之間的距離可被確定，所述結(jié)構(gòu)標(biāo)志例如腦表面、顱骨厚度、硬腦膜厚度、包含CSP的蛛網(wǎng)膜層厚度，各種結(jié)構(gòu)和組織之間的阻抗不匹配等。最初的環(huán)境評(píng)估對(duì)各種方法和系統(tǒng)參數(shù)是決定性的，環(huán)境評(píng)估可以另外地在診斷或檢測(cè)過(guò)程中以一定的間隔更新。在進(jìn)行環(huán)境評(píng)估后，由聲學(xué)換能器以預(yù)定頻率施加聲學(xué)力，以在想要的位置，例如在腦表面移位腦組織。這種變形可在組織內(nèi)任何需要的位置產(chǎn)生，這取決于產(chǎn)生聲輻射力的超聲換能器(一個(gè)或多個(gè))的焦點(diǎn)(一個(gè)或多個(gè))。在一些系統(tǒng)中，提供了可變焦點(diǎn)超聲換能器，并且使用多個(gè)目標(biāo)組織部位執(zhí)行診斷過(guò)程。根據(jù)用于評(píng)價(jià)ICP的一個(gè)實(shí)施方案，超聲換能器(一個(gè)或多個(gè))的焦點(diǎn)(一個(gè)或多個(gè))優(yōu)選提供在接近于皮層表面或在皮層表面下很小距離處，以最大化輻射壓引起的組織偏移，所述輻射壓由腦和CSF之間或腦和骨之間的阻抗不匹配產(chǎn)生(取決于施加超聲的頻率)。重要的是，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)不要求Chu和Apfel描述的阻抗不匹配產(chǎn)生的輻射力明顯大于Rudenko等描述的阻抗不匹配產(chǎn)生的輻射力。所施加的聲輻射力足以在CNS組織中引起可檢測(cè)的移位，或所施加的超聲束足以產(chǎn)生可檢測(cè)的生物響應(yīng)，而在被檢查組織中不產(chǎn)生任何醫(yī)學(xué)上不希望的改變。例如，施加的超聲輻射力不能在接近目標(biāo)組織的組織中產(chǎn)生幅度足以撕裂或損傷組織的剪切力.而且，施加的超聲不能明顯使被檢查組織的溫度升高到產(chǎn)生不可接收的損傷的程度.并且它不能引起擴(kuò)展或損傷性空洞或在被檢測(cè)組織中產(chǎn)生引起其他惡性醫(yī)學(xué)后果的源頭?？墒褂帽绢I(lǐng)域公知的技術(shù)確定適宜的超聲劑量，例如，F(xiàn)ry等研究了引起哺乳動(dòng)物腦內(nèi)結(jié)構(gòu)變化的超聲劑量閾值，并在圖1中說(shuō)明該超聲強(qiáng)度和單脈沖持續(xù)時(shí)間在哺乳動(dòng)物(貓)的腦白質(zhì)中產(chǎn)生閾值損傷，參見(jiàn)Fry等的ThresholdUltrasonicDosagesforStructuralChangesintheMammalianBrain,TheJournaloftheAcousticalSocietyofAmerica,Vol.48，No.6(Part2)，p.1413-1417(1970),另外，聲頻率應(yīng)足夠低以穿透顱骨，足夠高以在目標(biāo)組織的感興趣位置產(chǎn)生可測(cè)量的形變。在上面描述的參數(shù)中，較高的聲波頻率更容易聚焦，并且，因此是優(yōu)選的，強(qiáng)度必須足夠高以使組織產(chǎn)生形變，但不能過(guò)高以在被檢測(cè)組織中引起不希望的改變。脈沖長(zhǎng)度優(yōu)選較短，但其長(zhǎng)度應(yīng)足以在目標(biāo)組織產(chǎn)生可測(cè)量的形變和振動(dòng)，如所希望的，同時(shí)脈沖的重復(fù)頻率必須足夠大以解決組織中的醫(yī)學(xué)感興趣的時(shí)間特征，而不在組織中引起不可接受的醫(yī)學(xué)改變.通常，至少一種與組織移位相關(guān)的聲學(xué)特性，或一種相關(guān)的生物響應(yīng)被確定并與組織特性相關(guān)，并且，最終與臨床重要參數(shù)相關(guān)。例如，由已知的聲學(xué)力引起的移位的大小或幅度直接與CNS組織的彈性(或硬度或順應(yīng)性，例如楊氏模量)相關(guān)，并且因此能夠經(jīng)驗(yàn)性地與ICP相關(guān)?？梢员淮_定并與組織特性相關(guān)的目標(biāo)組織移位的其他特性包括幅度的各個(gè)成分，例如在聲學(xué)力方向上的最大幅度或與聲學(xué)力方向垂直的方向上的最大幅度；組織移位或隨后的松弛的所有可能的變化率，例如移位或松扭的速度或加速度；移位的形狀的各個(gè)部分的幅度或變化率；與所述移位相關(guān)的聲散射信號(hào)的傅立葉或子波表現(xiàn)；由聲輻射力產(chǎn)生的剪切波特性；引起的二次諧波形變(一個(gè)或多個(gè))特性等。從目標(biāo)組織返回的脈沖回波的時(shí)間移位也表明該移位幅度，并可被確定.這些特性都稱(chēng)為"移位"測(cè)量值。在第二"主動(dòng)"操作模式中，使用聚焦超聲使目標(biāo)組織產(chǎn)生振動(dòng)，并采集與從目標(biāo)組織發(fā)出的聲信號(hào)有關(guān)的數(shù)據(jù)。這些信號(hào)在這里稱(chēng)為聲學(xué)發(fā)射。通常，本發(fā)明的與聚焦超聲應(yīng)用有關(guān)的方法和系統(tǒng)可用于使目標(biāo)組織產(chǎn)生振動(dòng)，并且所發(fā)射的聲信號(hào)與組織特性和生理狀況相關(guān).在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)使用了包括至少兩個(gè)以不同頻率驅(qū)動(dòng)的超聲換能器的共焦超聲系統(tǒng)，或一種包括以給定脈沖重復(fù)頻率(PRF)驅(qū)動(dòng)的單個(gè)聲學(xué)換能器的聚焦超聲系統(tǒng)，以在例如腦組織的目標(biāo)組織中引起振動(dòng)輻射力，所產(chǎn)生的振動(dòng)以不同于施加頻率的頻率在由兩個(gè)共焦聲束重疊部位標(biāo)記的目標(biāo)位置振動(dòng)，或?qū)τ趩蝹€(gè)換能器的情況，以給定脈沖重復(fù)頻率(PRF)驅(qū)動(dòng)。在應(yīng)用聚焦超聲期間和之后，目標(biāo)組織發(fā)出與它的固有特性相關(guān)的聲信號(hào)。因此，第二、主動(dòng)操作模式可用于描述組織的特征，診斷超聲技術(shù)可用于測(cè)量發(fā)射的超聲信號(hào)的頻率或其他特性，其經(jīng)驗(yàn)性地與組織特性相關(guān)。使用無(wú)創(chuàng)裝置可采集與將超聲源聚焦到顱內(nèi)血管上，或顱內(nèi)血管內(nèi)，或接近于顱內(nèi)血管處產(chǎn)生的聲散射有關(guān)的數(shù)據(jù)，并且可使用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)用于確定ICP。也可以使用經(jīng)顱多普勒(TCD)技術(shù)確定顱內(nèi)血流特性，例如流速，并且可提供用于確定ICP的數(shù)據(jù)，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)也可使用來(lái)自目標(biāo)部位或接近于這些目標(biāo)部位的組織的原始超聲散射數(shù)據(jù)，所述目標(biāo)部位在CNS內(nèi)或顱內(nèi)血管內(nèi)，或顱內(nèi)血管上，或接近于(總稱(chēng)為"在其上")顱內(nèi)血管處，例如MCA，或可以使用處理后的聲數(shù)據(jù)，例如多普勒數(shù)據(jù)。例如通過(guò)使用瞄準(zhǔn)或聚焦在顱內(nèi)血管和/或其他目標(biāo)部位的超聲換能器采集聲散射數(shù)據(jù)，組織的聲學(xué)特性都能夠被確定，所述組織包括血液，血管壁，接近血流的組織和其他組織部位。為了確定ICP，目標(biāo)部位優(yōu)選是CNS組織部位，例如顱內(nèi)血管，腦組織等。目標(biāo)部位可以是任何組織部位(包括血管、腦脊液CSF，硬腦膜等)，它們都包括在所指的"組織"內(nèi))，即不是以骨組織為主導(dǎo)的組織.對(duì)于特定的實(shí)施方案，CNS目標(biāo)組織部位可以定位在脊髄上或脊號(hào)內(nèi)或接近脊拔處(總稱(chēng)為"在其上").在一個(gè)實(shí)施方案中，使用TCD技術(shù)在大腦中動(dòng)脈(MCA)的目標(biāo)位置采集聲散射數(shù)據(jù)，如下面所描述的.可選擇地，諸如來(lái)自顱內(nèi)血管和其他經(jīng)過(guò)腦或與CNS組織部位(例如頸動(dòng)脈或推動(dòng)脈)聯(lián)系的生理結(jié)構(gòu)的聲散射等聲學(xué)特性可在顱腔外的部位采集到，并提供了用本發(fā)明的方法測(cè)量聲數(shù)據(jù)的良好的目標(biāo)部位，因此，雖然本發(fā)明的示例方法和系統(tǒng)是通過(guò)參考來(lái)自MCA上的目標(biāo)部位的聲數(shù)據(jù)采集進(jìn)行描述的，但應(yīng)當(dāng)理解也可以使用與CNS聯(lián)系或經(jīng)過(guò)CNS的其他顱血管上的目標(biāo)部位。在許多實(shí)施方案中，超聲檢測(cè)技術(shù)優(yōu)選用于評(píng)價(jià)目標(biāo)CNS組織部位的聲學(xué)特性.超聲源和檢測(cè)器可在傳輸模式下使用，或在各種反射或散射模式下使用，包括檢查壓力波轉(zhuǎn)移到剪切波的模式，以及相反的過(guò)程。涉及聲散射的變化的測(cè)量值的檢測(cè)技術(shù)，例如后向散射或前向散射，或反射，尤其是后向散射，都優(yōu)選用于本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的許多實(shí)施方案中。根據(jù)本發(fā)明，可用于確定ICP的示例聲數(shù)據(jù)包括聲散射的值或變化，包括幅度和幅度變化值，聲信號(hào)的相位和/或頻率值，散射信號(hào)相對(duì)于問(wèn)詢信號(hào)的長(zhǎng)度或其變化值，在心臟和/或呼吸周期中主要和/或其他最大和/或最小幅度的聲信號(hào)的值或變化值；在心動(dòng)周期中最大和/或最小幅度與后面信號(hào)的均值或方差或分布的比率或其變化值，散射或發(fā)射的信號(hào)在同一目標(biāo)位置在不同時(shí)間和/或在同一時(shí)間在不同目標(biāo)位置的時(shí)間或空間方差的值或其變化值，內(nèi)生的和/或誘發(fā)的腦組織移位或;^弛的值或變化值；以及這種移位的變化率，例如移位的速度或加速度等，以及這些數(shù)據(jù)的組合?？梢砸韵嗤虿煌l率、脈沖長(zhǎng)度、脈沖重復(fù)頻率、強(qiáng)度，使用多種聲學(xué)問(wèn)詢信號(hào)，并且可以從同一位置或多個(gè)位置同時(shí)或順序地發(fā)出多種問(wèn)詢信號(hào)。可從諸如沿著血管不同點(diǎn)處的顱血管，顱腔內(nèi)外或從不同血管的多個(gè)部位或附近，或從多個(gè)CNS組織部位采集聲書(shū):射信號(hào)。來(lái)自單個(gè)或多個(gè)問(wèn)詢信號(hào)的散射可以單或多頻率、在單個(gè)或多個(gè)時(shí)間點(diǎn)以及在單個(gè)或多個(gè)位置被檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可用于定位CNS組中的ICP的區(qū)別，從而定位腫瘤或功能陣礙區(qū)域。這可通過(guò)從多個(gè)CNS部位采集聲學(xué)數(shù)據(jù)和處理多個(gè)數(shù)據(jù)組實(shí)現(xiàn)以確定CNS組織中對(duì)應(yīng)于多個(gè)空間位置的ICP。顱內(nèi)血流的特性，例如聲散射或血流，可在任何經(jīng)過(guò)或進(jìn)入或流出CNS組織(總稱(chēng)為"顱血管")的血管中確定，優(yōu)選是動(dòng)脈，大腦中動(dòng)脈(MCA)、頸動(dòng)脈和推動(dòng)脈尤其合適?？墒褂萌魏螣o(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)技術(shù)確定顱內(nèi)血流特性，并且優(yōu)選使用諸如經(jīng)顱多普勒(TCD)超聲技術(shù)進(jìn)行確定，該技術(shù)在本領(lǐng)域中是公知的。在一個(gè)實(shí)施方案中，TCD技術(shù)用于測(cè)量MCA中的流速(V-mca),而V-mca測(cè)量值單獨(dú)使用，或者與其他生理參數(shù)，例如ABP和/或CNS組織移位等一起使用來(lái)確定ICP。雖然使用TCD評(píng)價(jià)顱血管流速對(duì)本發(fā)明方法和系統(tǒng)的許多實(shí)施方案是適合的，但顱血管和/或血流特性，和其他CNS組織特性都可選擇地和另外地使用其他技術(shù)，例如無(wú)創(chuàng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，如近紅外光謙(NIRS)技術(shù)測(cè)量或預(yù)測(cè).在下面詳細(xì)描述的本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中，用兩個(gè)可變輸入，即顱血流速(或在顱血管上的目標(biāo)位置采集的聲散射數(shù)據(jù))和動(dòng)脈血壓(ABP)確定ICP.優(yōu)選使用超聲技術(shù)無(wú)創(chuàng)地測(cè)量顱血管或顱血流的聲學(xué)特征，例如流速。TCD是一種優(yōu)選的超聲技術(shù)，并且能夠提供基本連續(xù)的流速測(cè)重.本領(lǐng)域中已知多種類(lèi)型的TCD，并且可用于采集聲后向散射數(shù)據(jù)和/或顱血流流速數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)作為本發(fā)明ICP測(cè)定的可變輸入。Spencer技術(shù)公司的TCD100M功率M-型數(shù)字經(jīng)顱多普勒裝置是這種合適的裝置中的一種。ABP優(yōu)選使用無(wú)創(chuàng)技術(shù)測(cè)量，雖然也可以使用有創(chuàng)技術(shù)。顱血管和/或血流特征和ABP可在基本上連續(xù)或間歇的基礎(chǔ)上測(cè)量。血流速度測(cè)量可使用TCD技術(shù)在連續(xù)的基礎(chǔ)上確定，或在間歇的基礎(chǔ)上確定。ABP可在基本上連續(xù)的基礎(chǔ)上使用有創(chuàng)動(dòng)脈管路確定，ABP也可以在間歇的基礎(chǔ)上使用手臂或腿部綁帶無(wú)創(chuàng)地確定。ABP也可以使用在PCT國(guó)際公開(kāi)文本NO.WO02/43564中所描述地那樣在間歇或基本上連續(xù)的基礎(chǔ)上使用聲學(xué)技術(shù)無(wú)創(chuàng)地測(cè)量.ABP測(cè)量值也可以使用例如Medwave公司制造的^3071^€*裝置無(wú)創(chuàng)地測(cè)量，該公司地址為4382RoundLakeRoadWest,St.Paul,MN55112-3923。在一方面，ICP通過(guò)測(cè)量與顱血管相關(guān)的聲學(xué)特性而確定，例如當(dāng)超聲束聚焦在顱血管上時(shí)產(chǎn)生的聲后向散射，或例如使用TCD技術(shù)測(cè)量的血流速度，然后使用非線性關(guān)系將聲學(xué)特性和/或血流速度與ICP聯(lián)系起來(lái)。這種在本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中使用的用于預(yù)測(cè)ICP的非線性關(guān)系可使用基本原理或使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與基本原理的組合被經(jīng)驗(yàn)性地推導(dǎo)出.在血管和/或血流特性之間的非線性關(guān)系可以被推導(dǎo)出，例如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)性分析法，例如使用隱式馬爾可夫模型、S卯portVector機(jī)器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)和非線性濾波器，以及非線性數(shù)字方法。下面說(shuō)明幾種示例的方法學(xué).在另一方面，ICP可通過(guò)測(cè)量與顱血管相關(guān)的聲學(xué)特性確定，例如當(dāng)超聲束聚焦在顱血管上時(shí)產(chǎn)生的聲散射，或血流速度，然后使用血管和/或血流速度或CNS組織特性(如上面所述)之間的線性關(guān)系將聲學(xué)特性和/或血^il度與ICP聯(lián)系起來(lái)。這種線性關(guān)系可被推導(dǎo)出，例如使用基于線性差分方程或基于非線性流體動(dòng)力學(xué)方程(例如Navier-Stokes方程)推導(dǎo)出的線性化方程的基本原理推導(dǎo)出。也可以使用基本原理方法和經(jīng)驗(yàn)性方法結(jié)合的方法，示例的方法在下面進(jìn)行說(shuō)明。按照下述方式建立和訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被用于導(dǎo)出非線性關(guān)系，下面會(huì)對(duì)上述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步描述，并且該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以根據(jù)兩個(gè)可變參數(shù)使用TCD技術(shù)得到的V-mca測(cè)量值和使用動(dòng)脈管路測(cè)量的ABP，在實(shí)驗(yàn)方案中提供ICP的準(zhǔn)確確定。使用有創(chuàng)動(dòng)脈管路采集的ABP數(shù)據(jù)也被計(jì)算調(diào)整，用于模擬能夠使用例如壓力袖帶無(wú)創(chuàng)采集的ABP數(shù)據(jù)。使用V-mca測(cè)量值和經(jīng)過(guò)調(diào)整的ABP數(shù)據(jù)得到的準(zhǔn)確ICP測(cè)定也能通過(guò)使用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)被證明。數(shù)據(jù)(例如V-邁ca數(shù)據(jù)和ABP數(shù)據(jù))可以被間斷或在基本連續(xù)的基礎(chǔ)上采集.數(shù)據(jù)優(yōu)選在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)被至少采集兩次。在"基本連續(xù)基礎(chǔ)上"的測(cè)量意味著在每個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)至少采集4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并且優(yōu)選至少采集6個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，下面描述了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)可以被無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)測(cè)量的變量預(yù)測(cè)ICP的各種方法和系統(tǒng)。在另一方面，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可與確定ICP、ABP和其他CNS特性一起或單獨(dú)地用于無(wú)創(chuàng)地確定患者的自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，調(diào)節(jié)動(dòng)脈血壓面臨的挑戰(zhàn)可以被管理，例如通過(guò)使對(duì)象以預(yù)測(cè)的方式執(zhí)行調(diào)節(jié)ABP的活動(dòng)，通過(guò)使用呼吸機(jī)調(diào)節(jié)胸廓內(nèi)的壓力，通過(guò)限制血流流向四肢，或通過(guò)輸送調(diào)節(jié)動(dòng)脈血流的試劑，例如利尿劑和/血管擴(kuò)張劑或血管收縮劑，其可與本發(fā)明的方法和系統(tǒng)一起使用以評(píng)價(jià)自動(dòng)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)優(yōu)選集成在具有向?qū)I(yè)醫(yī)生提供有意義的信息的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和顯示特征的控制器部件中?？刂破鞑考膳c其他臨床裝置集成在一起，或可以被編程以接收與其他臨床參數(shù)相關(guān)的其他數(shù)據(jù)輸入.在一個(gè)實(shí)施方案中，提供了對(duì)應(yīng)于至少幾分鐘到幾小時(shí)甚至幾天的一段時(shí)間內(nèi)得到的ICP測(cè)定值的"長(zhǎng)期的"ICP跟蹤，用于說(shuō)明ICP測(cè)定值隨時(shí)間的趨勢(shì)和波動(dòng)。隨時(shí)間獲取的并與特定患者相關(guān)的ICP測(cè)定值也可以以各種格式被存儲(chǔ)和顯示，以描述各個(gè)時(shí)間段內(nèi)ICP的趨勢(shì)。也提供了在兩個(gè)或更多心動(dòng)周期采集到的基本上表現(xiàn)瞬時(shí)ICP測(cè)量值的"短期"ICP軌跡，下面說(shuō)明一個(gè)示例的數(shù)據(jù)顯示單元。在另一方面，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)根據(jù)期望目標(biāo)區(qū)域的聲學(xué)特性和聲源在期望目標(biāo)位置的自動(dòng)聚焦提供了期望目標(biāo)區(qū)域的空間定位。也描述了用于掃描和定位期望目標(biāo)區(qū)域的合適的聲源/檢測(cè)器組合和換能器組件.附困說(shuō)明圖1顯示來(lái)自用于描述每個(gè)心動(dòng)周期起點(diǎn)和終點(diǎn)的脈沖邊界計(jì)算的示例輸出，上面的軌跡表示ABP信號(hào)，下面的軌跡標(biāo)記了心臟收縮(正向勾)和舒張(負(fù)向勾)。圖2顯示對(duì)于給定患者使用下面描述的ANN的訓(xùn)練集的例子。這里接近1500個(gè)單獨(dú)的心動(dòng)周期記錄，它們逐個(gè)脈沖地顯示。每個(gè)輸入向量記錄具有42個(gè)值，并且由ABP脈沖、V-nica脈沖、瞬時(shí)心率和靜壓力差連接在一起組成。圖3顯示了在數(shù)據(jù)采集期間由患者操縱生成的示例信號(hào)記錄。ABP記錄(上面的軌跡)表明該患者接受來(lái)自動(dòng)脈管路的抽血。有創(chuàng)ICP軌跡(下面的軌跡)不受影響。圖4顯示了基于下面說(shuō)明的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)基本原理模型的與測(cè)量得到的ICP(上面的軌跡)進(jìn)行比較的預(yù)測(cè)ICP(下面的軌跡)。圖5表示了包括大腦中動(dòng)脈(MCA)的主要腦脈管，標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)顱多普勒處理目標(biāo)，以及對(duì)以掃描模式發(fā)射聲問(wèn)詢信號(hào)的聲源的示意i兌明。圖6A和6B示意性說(shuō)明了在掃描模式下(圖6A)和聚焦和數(shù)據(jù)采集模式下(圖6B)使用本發(fā)明的換能器陣列根據(jù)感興趣的目標(biāo)區(qū)域的聲學(xué)特性對(duì)該目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行定位.圖7表示對(duì)cMUT換能器單元結(jié)構(gòu)的示意性的說(shuō)明。圖8表示對(duì)包括多個(gè)cMUT換能器單元結(jié)構(gòu)的cMUT換能器陣列的示意性的說(shuō)明。圖9表示包括PVDF/cMUT換能器結(jié)構(gòu)組合的聲源/檢測(cè)器組合的示意圖。圖1OA和1OB表示包括PVDF陣列/或PZT換能器結(jié)構(gòu)組合的聲源/檢測(cè)器組合的示意圖。圖IIA和11B表示本發(fā)明的具有聲源/檢測(cè)器組合的示例患者接口單元。圖12A和12B表示對(duì)實(shí)施例1所描述的示例患者的有創(chuàng)測(cè)量ICP(通常，下面的軌跡)和無(wú)創(chuàng)測(cè)量ICP(通常，上面的軌跡)瞬時(shí)軌跡的比較。圖13表示無(wú)創(chuàng)測(cè)量(上面左側(cè)的軌跡)和無(wú)創(chuàng)測(cè)量(下面左側(cè)的軌跡)得到的ICP，用一分鐘移動(dòng)滑車(chē)(box-car)濾波器進(jìn)行平均.圖14表示與無(wú)創(chuàng)測(cè)量的ICP的平均值進(jìn)行比較的有創(chuàng)測(cè)量ICP的平均值，所述數(shù)據(jù)在10分鐘期間內(nèi)采集并按一分鐘移動(dòng)平均得到。圖15表示與無(wú)創(chuàng)測(cè)量的ICP的平均值進(jìn)行比較的有創(chuàng)測(cè)量ICP的平均值，所述數(shù)據(jù)在10分鐘期間內(nèi)采集并按一分鐘移動(dòng)平均得到.圖16表示應(yīng)用由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和29位患者的訓(xùn)練集制定的算法，使用聲散射和ABP數(shù)據(jù)確定訓(xùn)練集中的29位患者中的每個(gè)患者的ICP。圖17表示將上面描述的29位患者的訓(xùn)練集應(yīng)用到每IO位患者的聲后向散射數(shù)據(jù)和ABP數(shù)據(jù)中，所述每10位患者不是29位患者的訓(xùn)練組中的一部分。圖18表示應(yīng)用使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和來(lái)自25位患者的訓(xùn)練集的聲散射和ABP數(shù)據(jù)制定的算法，確定21位發(fā)汪患者中每位患者的ICP，所述21位患者不是25位患者訓(xùn)練集中的一部分。圖19表示在效率展示中應(yīng)用使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和來(lái)自25位患者的訓(xùn)練集的聲散射和ABP數(shù)據(jù)指定的算法，確定6位患者中每位患者的ICP，所述6位患者不屬于訓(xùn)練集或驗(yàn)證患者集中的一部分.具體實(shí)施方式本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的一方面涉及使用各種能夠使用無(wú)創(chuàng)和/或微創(chuàng)測(cè)量技術(shù)測(cè)量的輸入數(shù)據(jù)確定ICP。對(duì)基于無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)測(cè)量值V—mac和/或ABP的用于確定ICP的方法和系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。雖然本發(fā)明的方法和系統(tǒng)用各種不同形式體現(xiàn)，但應(yīng)當(dāng)理解圖中所顯示和這里說(shuō)明的具體實(shí)施方案所公開(kāi)的內(nèi)容都應(yīng)當(dāng)被視為對(duì)本發(fā)明原理的示例闡述，而不用于將本發(fā)明限制在這里描述和說(shuō)明內(nèi)容的范圍內(nèi)。用于確定ICP的方法有多種，其中的大多數(shù)方法利用了可變參數(shù)之間的非線性關(guān)系，例如在顱血管內(nèi)、顱血管上或接近顱血管處單獨(dú)的聲后向散射，或所述聲后向散射與ABP和/或其他可變參數(shù)和ICP組合.根據(jù)無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)技術(shù)得到的生理測(cè)量值確定ICP可以使用各種經(jīng)驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)，所述無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)技術(shù)包括諸如測(cè)量聲散射和/或例如在大腦中動(dòng)脈的多普勒血流速度(V-mca)和有創(chuàng)或無(wú)創(chuàng)(例如袖帶或音調(diào)測(cè)量法)動(dòng)脈血壓(ABP)等的超聲技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用多普勒技術(shù)測(cè)量V-mca(無(wú)創(chuàng)地)，并且使用"主動(dòng)"超聲技術(shù)測(cè)量顱血管(例如大腦中動(dòng)脈)的ABP，如這里所描述的。線性和非線性系統(tǒng)和關(guān)系都可使用，雖然通常更優(yōu)選使用非線性關(guān)系確定ICP。下面說(shuō)明幾種用于確定各可變輸入(例如聲散射、V-mca和ABP)與期望輸出(例如ICP)之間的關(guān)系的不同方法。線性濾波器ICP預(yù)測(cè)可使用線性濾波器實(shí)現(xiàn)，包括那些具有無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)和有限脈沖響應(yīng)(FIR)特性的濾波器。線性濾波器的操作能夠被按比例縮放(即濾波器輸出與輸入成比例)和重疊(即兩個(gè)獨(dú)立輸入經(jīng)濾波器后的輸出之和與兩個(gè)輸入之和經(jīng)濾波器的輸出相等)。這種操作在ChenC1999年在牛津大學(xué)出版社出版的LinearSystemTheoryandDesign中進(jìn)行了說(shuō)明。對(duì)許多線性系統(tǒng)也具有時(shí)不變的相關(guān)特性(即一種操作在所有時(shí)間點(diǎn)具有相同的特征，例如頻率響應(yīng))，雖然ICP預(yù)測(cè)算法不需要必須是時(shí)不變的。相反，(一個(gè)或多個(gè))輸入信號(hào)的特性可以動(dòng)態(tài)地指示該算法的線性濾波器部分的響應(yīng)特征。雖然在心臟血管系統(tǒng)中假設(shè)線性不是非常準(zhǔn)確，但它可以產(chǎn)生對(duì)特定應(yīng)用足夠的近似，作為線性濾波器的輸出，ICP可被表示為ABP和V_mca或其他由TCD得到的測(cè)量值的一個(gè)或多個(gè)樣本的求和和/或巻積，所述由TCD得到的測(cè)量值例如為抽頭延遲線，其中兩個(gè)或多個(gè)通常具有固定樣本間隔的數(shù)據(jù)樣本被用一個(gè)脈沖響應(yīng)向量同時(shí)考慮。脈沖響應(yīng)向量通過(guò)公知的方式進(jìn)行調(diào)整(例如最小二乘法誤差極小化)使得當(dāng)應(yīng)用于來(lái)自真實(shí)患者采集的數(shù)據(jù)時(shí)，由該操作產(chǎn)生的誤差最小化'這種線性濾波器方法已被先前的研究者采用和描述，并且在諸如SchmidtB，CzosnykaM，RaabeA，YahyaH，SchwarzeJJ,SackererD，SanderD，KlingelhoferJ的Adaptivenon-invasiveassessmentofintracranialpressureandcerebralautoregulation，Stroke,2003Jan;34(1):84-9中進(jìn)行了說(shuō)明，但效果有限。心血管系統(tǒng)的某些特性被證明是非線性的，即，它們不符合線性系統(tǒng)的按比例縮放和疊加的標(biāo)準(zhǔn)，上述標(biāo)準(zhǔn)由Hashizume，Y.,1988，"Non-linearPressureWavePropagationinArteries,"JournalofthePhysicalSocietyofJapan,Vol.57,N12,pp.4160-4168,出于這種原因，標(biāo)準(zhǔn)的線性系統(tǒng)方法，例如頻率分解不能很好地起用于解析方法。這些非線性特性包括關(guān)于血液粘性的剪切率和動(dòng)脈壁的粘彈性等。非線性方法假設(shè)心血管系統(tǒng)固有的非線性特征(動(dòng)脈的非線性粘彈性特征和血液的非牛頓流體特性等)最好使用非線性系統(tǒng)分析模型描述.有幾種可獲得的非線性分析方法，它們能夠應(yīng)用到一般的概率性時(shí)間序列預(yù)測(cè)和特殊的無(wú)創(chuàng)ICP測(cè)量中。這些方法的范圍從使用下面描述的隱式馬爾可夫模型和支持向量機(jī)到使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN),所述隱式馬爾可夫模型在下面進(jìn)行了說(shuō)明，并且參見(jiàn)BengioY的Marfcovianmodelsforsequentialdata,Dept.InformatiqueetRechercheOperationnelle,NECResearchInstituteOnlineArchive-http://citeseer.nj.nee.Com;所述支持向量機(jī)在BurgesC.的Atutorialonsupportvectormachinesforpatternrecognition,DataMiningandKnowledgeDiscovery1998;2(2):1-47中進(jìn)行了說(shuō)明，所述的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)分析也在下面進(jìn)行了說(shuō)明。非線性方法可以在某些情況下與線性方法一起使用以提供無(wú)創(chuàng)ICP測(cè)量，ICP測(cè)量可以被推導(dǎo)出，例如使用非線性的、經(jīng)驗(yàn)性推導(dǎo)出的、與線性基本原理關(guān)系結(jié)合的關(guān)系被推導(dǎo)出。被稱(chēng)為非線性濾波器的非線性操作可用于說(shuō)明ICP和相關(guān)生理測(cè)量之間的關(guān)系，所述相關(guān)生理參數(shù)包括ABP和V-mca。一般而言，非線性濾波器是任何不符合按比例縮放和疊加的特性的操作。因此，對(duì)于非線性濾波器的每個(gè)輸入都具有不能用線性系統(tǒng)理論描述的唯一的輸出，有許多能夠使用非線性濾波器理論構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)性模型的方法。在這里討論的可變輸入和期望確定值，例如ICP之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系可使用多種數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出，包括相關(guān)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、非線性回歸方法，貝葉斯統(tǒng)計(jì)方法、人工生命方法等。下面對(duì)示例的技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明，隱式馬爾可夫模型預(yù)測(cè)根據(jù)各種生理參數(shù)確定ICP也可以被看作是一種隱式馬爾可夫模型(HMM)，其中系統(tǒng)可以處于有限集狀態(tài)，它隱藏于外部世界中，但可從對(duì)每種狀態(tài)特定的發(fā)射或可觀察的現(xiàn)象中推斷出。這種模型在例如在Boyer，X.，Koller，D，TractableInferenceforComplexStochasticProcesses,Technicalreport,StanfordUniversity,USA,1998中進(jìn)行了說(shuō)明。從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的貝葉斯概率可通過(guò)觀測(cè)系統(tǒng)隨時(shí)間的發(fā)射推導(dǎo)出.所有與HMM描述的系統(tǒng)相關(guān)的信息都能夠從系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)推導(dǎo)出，而不是從系統(tǒng)已經(jīng)采取的先前狀態(tài)推導(dǎo)出。在本文中，ICP能夠被看作是采用了有限數(shù)量的未知狀態(tài)(例如狀態(tài)1等于1,Hg，狀態(tài)2等于2咖Hg等)，以及^t創(chuàng)或無(wú)創(chuàng)的測(cè)量值，例如ABP或V—mca可被視為能夠從中推導(dǎo)出系統(tǒng)狀態(tài)(ICP值)的發(fā)射值。這種HMM系統(tǒng)能夠被訓(xùn)練以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)性測(cè)量值計(jì)算從一個(gè)ICP水平到另一個(gè)ICP水平的轉(zhuǎn)變概率，然后，這些概率能夠根據(jù)最近的ABP和V-mca測(cè)量值計(jì)算系統(tǒng)處于特定狀態(tài)，或ICP水平的可能性.基于知識(shí)的專(zhuān)家系統(tǒng)/人工智能/試探法(Heuristics)模糊邏輯雖然ICP，ABP和V-mca之間的關(guān)系能夠用數(shù)學(xué)的形式表示為具有基本原理或經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式的系統(tǒng)，但這種關(guān)系也可用規(guī)則的形式表示.這種情況下的規(guī)則可以用if-then類(lèi)型決策或基于可觀察數(shù)據(jù)的連續(xù)的概率決策(例如模糊邏輯)。這種基于知識(shí)的專(zhuān)家系統(tǒng)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)診斷決策支持的環(huán)境中進(jìn)行檢查了一段時(shí)間，并能夠合理地應(yīng)用到提高的ICP診斷中。示例的專(zhuān)家系統(tǒng)例如在ImEO，CheeW，Decisionsupportcomputerprogramforcancerpainmanagement,Co邁putInformNurs.2003Jan-Feb;21(1):12-21中，以及McNeelyMD，Theuseofexpertsystemsforimprovingtestuseandenhancingtheaccuracyofdiagnosis,CIinLabMed.2002Jun;22(2):515-28.Review中進(jìn)行了描述，例如，下面的規(guī)則可基于有關(guān)ICP、ABP和V-mca之間關(guān)系的觀察值如果動(dòng)脈壓-"正常界線內(nèi)"且收縮壓BP-"正常界線內(nèi)"且舒張壓BP〉正常界線內(nèi)"且V-mca-"顯著降低的流量"且血管痙攣標(biāo)準(zhǔn)-"未達(dá)到"那么ICP="升高的"根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或數(shù)學(xué)模型基本原理的輸出可以構(gòu)建幾十或幾百個(gè)這樣的規(guī)則。這種方法可用作診斷ICP升高的主要手段，或作為一種的輔助方法，用于對(duì)結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)或預(yù)測(cè)特異性病理學(xué)起作用的可能性。使用ANN訓(xùn)練和驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)方法為非線性關(guān)系建模的技術(shù)使用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)作為非線性濾波系統(tǒng),這些技術(shù)通常在MaasW,SontagED，Neuralsystemsasnon-linearfilters,NeuralComput.2000Aug;12(8):1743-72.中進(jìn)行了說(shuō)明。出于各種原因，選擇一種使用ANN的算法基于可變榆入V一mca和ABP推導(dǎo)ICP預(yù)測(cè)值。神經(jīng)網(wǎng)^析是一種描述清楚的和重要的信號(hào)處理技術(shù)，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有許多應(yīng)用，包括語(yǔ)音識(shí)別，放射學(xué)困像分析和生理信號(hào)處理。在下面列出的文章中描述了示例的技術(shù)BooneJM，SigillitoVG，ShaberGS，Neuralnetworksinradiology:anintroductionandevaluationinasignaldetectiontask,MedPhys1990Mar-Apr;17(2):234-41;LoSC，LiH，WangY,Ki加ardL,FreedmanMT，Amultiplecircularpathconvolutionneuralnetworksystemfordetectionofma咖ographicmasses,IEEETransMedImaging2002Feb;21(2):150-8;和SepulvedaF，CliquetJuniorA，Anartificialneuralsystemforclosedloopcontroloflocomotionproducedvianeuromuscularelectricalstimulation,ArtifOrgans1995Mar;19(3):23卜7.ANN是一種受生物神經(jīng)系統(tǒng)啟發(fā)形成的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，其中，通常是稱(chēng)為神經(jīng)元的各個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元之間的連接權(quán)重確定了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出值之間的關(guān)系。當(dāng)設(shè)計(jì)為足夠復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)并提供有非線性激活功能(該功能確定給出特定輸入值的單個(gè)神經(jīng)元的輸出值)時(shí)，ANN能夠再生任何具有任意程度精確性的連續(xù)功能。參見(jiàn)BlumE，LeongK，Approximationtheoryandfeedforwardnetworks,NeuralNetworks1991;4:511—515。ANN已顯示了在預(yù)測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)方面特別有價(jià)值，參見(jiàn)EisnerJB，Predictingtimeseriesusinganeuralnetworkasamethodofdistinguishingchaosfromnoise,J.Phys.A:Math199225:843和MozerMC，Neuralnetarchitecturesfortemporalsequenceprocessing,InWeigendAandGershenfeldN,editors,Predictingthefutureandunderstandingthepast,Addison-Wesley1993,ANN也顯示出能夠從經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)血流參數(shù)，參見(jiàn)AllenJ,MurrayA,Modelingtherelationshipbetweenperipheralbloodpressureandbloodvolumepulsesusinglinearandneuralnetworksystemidentificationtechniques,PhysiolMeas.1999Aug;20(3):287-301。ANN被訓(xùn)練為通過(guò)暴露給一組訓(xùn)練集來(lái)模擬輸入和期望目標(biāo)或輸出值之間的給定關(guān)系，所述訓(xùn)練集即輸入與已知輸出或目標(biāo)值匹配的一組數(shù)據(jù)。在訓(xùn)練期間，在已知目標(biāo)值和實(shí)際ANN輸出之間的誤差以迭代方式使用，以修改網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)重，以便使網(wǎng)絡(luò)誤差最小化。在訓(xùn)練后，驗(yàn)證(或測(cè)試)數(shù)據(jù)集用于驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)性能，所述驗(yàn)證(或測(cè)試)數(shù)據(jù)類(lèi)似于訓(xùn)練集但不用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練中。通過(guò)使用統(tǒng)計(jì)學(xué)有代表性的訓(xùn)練和驗(yàn)證數(shù)據(jù)集，ANN能夠被產(chǎn)生，其可能在提供真實(shí)世界的輸入數(shù)據(jù)時(shí)表現(xiàn)良好。在一種示例情況下，訓(xùn)練集可由包含從ABP和V-邁ca測(cè)量值導(dǎo)出數(shù)據(jù)的輸入，包含從有創(chuàng)ICP測(cè)量值中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)的匹配的目標(biāo)值組成。用數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)適當(dāng)?shù)卮砹伺R床群體，其中使用的濾波器將能夠從將來(lái)的ABP和V-邁ca輸入數(shù)據(jù)中預(yù)測(cè)ICP?？商鎿Q地，有許多方法(例如bagging,boosting和疊加)能夠?qū)⒍鄠€(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出(每個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都用患者子集進(jìn)行訓(xùn)練)結(jié)合以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果.下面的文章中描述了示例的方法BrazdilP,SoaresC，AComparisonofRankingMethodsforClassificationAlgorithmSelection,InProceedings11thEuropeanConferenceonMachineLearning(ECML-2000):63-74.例如，一系列網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)可用特定患者子類(lèi)進(jìn)行訓(xùn)練，所述子類(lèi)可根據(jù)輸入?yún)?shù)、ICP水平或其他特征進(jìn)行分割.然后，可對(duì)來(lái)自未知患者的輸入數(shù)據(jù)應(yīng)用分析方法(例如另一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))以確定來(lái)自該患者的輸入數(shù)據(jù)與用于產(chǎn)生該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)子集的每個(gè)患者集的匹配程度如何.然后，該匹配度可用于確定這些子集網(wǎng)絡(luò)對(duì)最終的ICP預(yù)測(cè)值的貢獻(xiàn)有多大。涉及特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的、由用代表性訓(xùn)練集進(jìn)行訓(xùn)練產(chǎn)生的連接權(quán)重的特定組合代表的方法可以被固定下來(lái)，只要該方法表明能夠正確地預(yù)測(cè)或模擬有創(chuàng)ICP，所述有創(chuàng)ICP作為表示不包括在訓(xùn)練集中的代表性的驗(yàn)證集的一部分被記錄。在臨床實(shí)踐中使用的網(wǎng)絡(luò)可以被固定，并且，如果被固定，將不會(huì)在實(shí)際使用中提供給患者時(shí)受到任何改變?？蛇x擇地，執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以確定ICP的實(shí)驗(yàn)的和商業(yè)的裝置可包含不被固定的校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)單元，這便于裝置對(duì)特定對(duì)象或?qū)哂心承┨卣鞯膶?duì)象子集，或?qū)哂蓄A(yù)定特征的狀況的子集進(jìn)行個(gè)別地校準(zhǔn)。在下面正在進(jìn)行的研究報(bào)告中說(shuō)明了使用ANN實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例非線性ICP預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)的各個(gè)部件，在一個(gè)實(shí)施方案中，這些變量之間的關(guān)系通過(guò)對(duì)從Seattle,WA的Harborview醫(yī)學(xué)中心遙感監(jiān)測(cè)神經(jīng)外科ICU的患者所采集的數(shù)據(jù)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和經(jīng)驗(yàn)分析推導(dǎo)出。所得結(jié)果和患者的ICP確定值在下面的實(shí)施例1-3中進(jìn)行了說(shuō)明.初步的數(shù)據(jù)調(diào)整/數(shù)據(jù)庫(kù)準(zhǔn)備在數(shù)據(jù)用于確定ICP之前，對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)性協(xié)議中采集的原始生理數(shù)據(jù)進(jìn)行相當(dāng)大量的準(zhǔn)備工作。這種對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)性的工作使用了Spencer技術(shù)公司的TCD100M經(jīng)顱多普勒儀器(雖然同樣可以使用其他TCD裝置)，該儀器不能從研究患者ICU遙感監(jiān)視器中獲取生理數(shù)據(jù)(包括ABP，iICP[有創(chuàng)測(cè)量的ICP]，和其他對(duì)ICP預(yù)測(cè)重要的數(shù)據(jù))。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)階段，使用帶有NationalInstruments6024EPCMCIA數(shù)據(jù)采集卡的筆記本電腦獨(dú)立地采集遙感數(shù)據(jù).本發(fā)明的方法和系統(tǒng)優(yōu)選地被整合以提供對(duì)各種患者測(cè)量值的數(shù)據(jù)采集和處理.因?yàn)槎喾N數(shù)據(jù)記錄優(yōu)選同步以便于處理，在數(shù)據(jù)調(diào)整中重要的笫一步是準(zhǔn)備整體的同步的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。雖然遙測(cè)和TCD數(shù)據(jù)最初以不同速率采集，但對(duì)給定患者數(shù)據(jù)的同步的數(shù)據(jù)庫(kù)文件(一個(gè)或多個(gè))包含唯一速率的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用250Hz向下采集的數(shù)據(jù)速率，因?yàn)樗鼛缀醢怂弥匾纳硇畔⒉⑶沂欠瞎I(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，這是由于它通常被其他研究者使用。TCD和遙測(cè)數(shù)據(jù)記錄通常包含外部同步信號(hào)，該信號(hào)已經(jīng)在數(shù)據(jù)采集期伺送到這兩臺(tái)裝置中。該數(shù)據(jù)可通過(guò)互相關(guān)分析和用同時(shí)存儲(chǔ)在TCD和遙感數(shù)據(jù)記錄中的數(shù)字化外部同步信號(hào)調(diào)整而被同步，來(lái)自每個(gè)患者數(shù)據(jù)的同步的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，例如250Hz數(shù)據(jù)庫(kù)文件，形成了后面所有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和分析的基礎(chǔ)。雖然存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的信號(hào)在絕對(duì)意義上被同步，但它們?nèi)匀槐３直舜嗽谙辔簧喜灰恢?，這是由于測(cè)量值所產(chǎn)生的身體位置的原因。例如，心臟搏動(dòng)到達(dá)橈骨動(dòng)脈的時(shí)間與它到達(dá)大腦中動(dòng)脈的時(shí)間不同，因此這些信號(hào)彼此間將保持相位不一致，即使它們關(guān)于時(shí)間是同步的。在建立訓(xùn)練集時(shí)考慮到了這種不一致，這在下面進(jìn)行說(shuō)明。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的特定形式是任意的，雖然經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)格式設(shè)計(jì)為允許數(shù)據(jù)易于輸入到Matlab中，所述Matlab是一種為算法開(kāi)發(fā)而設(shè)計(jì)的商業(yè)計(jì)算機(jī)環(huán)境.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)這里有許多能夠準(zhǔn)備ANN軟件的方式和能夠被選擇應(yīng)用到這里描述的方法和系統(tǒng)中的無(wú)限的網(wǎng)絡(luò)拓樸陣列。對(duì)于初始的研究，使用較簡(jiǎn)單和公知的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，除了下面描述的ANN軟件和網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)之外的其他ANN軟件和網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)也能夠用于本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中，并且對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是公知的。選擇非線性多層感知機(jī)(2層前向反饋ANN)作為經(jīng)驗(yàn)型拓樸結(jié)構(gòu)，這是由于它公知的特征和較直接的訓(xùn)練過(guò)程。這種系統(tǒng)在下面的公開(kāi)文;獻(xiàn)中進(jìn)行了說(shuō)明EisnerJB，Predictingtimeseriesusinganeuralnetworkasamethodofdistinguishingchaosfromnoise,J.Phys.A:Math199225:843;MollerMF,Efficienttrainingoffeed-forwardneuralnetworks,PhDthesis,ComputerScienceDepartment,Arhusuniversity1993;Ried邁illerM.Advancedsupervisedlearninginmulti-layerperceptrons-frombackpropagationtoadaptivelearningalgorithms,ComputerStandardsandInterfaces1994;16:265-278;和SaarinenS，Bra邁elyR，CybenkoG，Ill—conditioninginneuralnetworktrainingproblems,SIAMJSciCo邁p1993;3:693-714。這種隱藏的神經(jīng)層使用對(duì)雙曲正切函數(shù)的近似值作為傳遞函數(shù)，其允許該網(wǎng)絡(luò)模擬非線性輸入目標(biāo)關(guān)系；輸出神經(jīng)層使用線性傳遞函數(shù)，這樣網(wǎng)絡(luò)輸出能夠被線性地縮放。網(wǎng)絡(luò)榆入由經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的有創(chuàng)ABP的任意持續(xù)時(shí)間抽頭延遲線和多普勒超聲V-加a數(shù)據(jù)組成，其中每個(gè)輸入都包含來(lái)自一個(gè)或多個(gè)心動(dòng)周期的搏動(dòng)輪廓數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)輸出代表了連續(xù)的ICP搏動(dòng)輪廓，其按一個(gè)心動(dòng)周期持續(xù)時(shí)間被標(biāo)準(zhǔn)化。網(wǎng)絡(luò)輸入、隱藏層和輸出大小在某種程度上是任意選取的，對(duì)給定問(wèn)題最好的設(shè)置通常必須通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)最終確定。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的系統(tǒng)使用了ANN,其輸入大小為42個(gè)樣本(20ABP脈沖輪廓樣本，20V-mcam脈沖輪廓樣本，1個(gè)瞬時(shí)心率值，1個(gè)表示有創(chuàng)動(dòng)脈管路和大腦中動(dòng)脈之間測(cè)量的靜態(tài)壓差的值)，隱藏層由5個(gè)神經(jīng)元組成，輸出層包括20個(gè)ICP脈沖輪廓樣本，可選擇的輸入數(shù)據(jù)格式包括無(wú)創(chuàng)血壓(通過(guò)袖帶、測(cè)音計(jì)或其他裝置得到)，其用間歇更新的心臟收縮、正常狀態(tài)、心臟舒張壓力值表示。在不考慮額外患者信息時(shí)獲得了良好的初始結(jié)果，所述額外患者信息強(qiáng)調(diào)了血壓粘稠性和剪切阻力的差別，例如血細(xì)胞比容.不過(guò)，上述和其他患者信息可被采集和分析以對(duì)特定患者子組提供準(zhǔn)確的ICP預(yù)測(cè)值，例如那些在創(chuàng)傷后經(jīng)受大量流體復(fù)蘇(fluidresuscitation)的患者，或那些患有"球增多癥或其他導(dǎo)致血壓粘滯性過(guò)高病癥的患者.雖然在初始分析中使用了較簡(jiǎn)單(但強(qiáng)大)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但還有許多可選擇的同樣適合并能夠提供改進(jìn)特性的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu).特別重要的一個(gè)例子是稱(chēng)為Recurrent神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(R卵s)的拓樸族，例如由Elman(supra)和其他研究者，包括GilesC,LawrenceS，TsoiA，所描述的Noisyti邁e-seriespredictionusingarecurrentneuralnetworkandgrammaticalinference,MachineLearning2001July/Aug;44(1):161-183。這個(gè)拓樸族保持先前網(wǎng)絡(luò)輸入和/或用于改進(jìn)的時(shí)間序列預(yù)測(cè)輸出的內(nèi)部存儲(chǔ)器，RNNs能夠保持無(wú)限脈沖響應(yīng)而非依賴于有PIL^頭延遲線輸入。RNNs提出了訓(xùn)練中的挑戰(zhàn)，例如AtiyaA，ParlosA在Newresultsonrecurrentnetworktraining:unifyingthealgorithmsandacceleratingconvergence,IEEETrans.OnNeuralNetworks2000May.，11(3)中所描述的，但它們是有前途的并且將適合用于本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中。作為本研究一部^i史計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件是使用Matlab6.5實(shí)現(xiàn)，其^使用了在工業(yè)上廣泛^t用的商業(yè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算工具包——MathworksNeuralNetworkToolbox中的部分內(nèi)容。準(zhǔn)備訓(xùn)練集數(shù)據(jù)提供給ANN的數(shù)據(jù)格式有些任意，假設(shè)來(lái)自多種來(lái)源的數(shù)據(jù)是同步的，在一個(gè)實(shí)施方案中，同步的250Hz數(shù)據(jù)從時(shí)域變換到脈沖域(pulse-domain)并且作為一系列由固定的任意數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)按照一個(gè)或多個(gè)心動(dòng)周期標(biāo)準(zhǔn)化后表示的脈沖輪廓提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。許多其他實(shí)現(xiàn)方法也是合適的，并且有些方法也進(jìn)行嘗試并得到不同的結(jié)果。這里提出的脈沖域?qū)崿F(xiàn)方法是所嘗試的方法中最有效的一種。重要的是應(yīng)當(dāng)理解提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)必須是壓力和流速數(shù)據(jù)(符合線性縮放比例)的絕對(duì)數(shù)值，并且因此能夠被用于跟蹤和預(yù)測(cè)ICP的絕對(duì)數(shù)值。脈沖域變換和輸入/目標(biāo)集建立的過(guò)程是簡(jiǎn)單的但也有些復(fù)雜。該過(guò)程通常以逐段的方式完成，使得一次處理可操作數(shù)量的數(shù)據(jù)(例如一次處理30秒的數(shù)據(jù))。其步驟如下(1)相位同步一一像前面所描述的，數(shù)據(jù)庫(kù)記錄關(guān)于絕對(duì)采集時(shí)間被同步，但在信號(hào)記錄之間包含心動(dòng)周期相位差異。在訓(xùn)練集準(zhǔn)備中的第一步是調(diào)整ABP、V-mca和ICP記錄(例如互相關(guān)頻譜分析和調(diào)整)使得它們關(guān)于心動(dòng)周期邊界同相位。這產(chǎn)生了多個(gè)記錄，每個(gè)生理信號(hào)都有一個(gè)記錄，它們彼此同相，(2)心動(dòng)周期的描繪——對(duì)每個(gè)ABP或V-mca250Hz線性記錄必須確定心臟收縮和舒張時(shí)的峰值和最小值的位置，所述位置定義了每個(gè)心動(dòng)周期的邊界.因?yàn)橹灰盘?hào)之間的相位差被找到，這些記錄就能夠被假設(shè)為具有同步的心動(dòng)周期邊界，因此檢查這些記錄中的一個(gè)記錄足以對(duì)它們進(jìn)行脈沖域變化。在有創(chuàng)ABP輪廓的情況下，其通常是平滑且連續(xù)的，定位心動(dòng)周期的邊界是一項(xiàng)涉及通過(guò)分析曲線的一階和二階導(dǎo)數(shù)檢測(cè)局部最小值和最大值的算法的筒單的過(guò)程。在V-mca記錄的情況下，其包含大量噪音，心動(dòng)周期邊界同樣從經(jīng)過(guò)低通數(shù)字有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器(已發(fā)現(xiàn)級(jí)數(shù)為50的4HzLPF對(duì)大多數(shù)記錄是足夠的)或通過(guò)其他裝置平滑后的流記錄中收集到.另外，因?yàn)橹灰紤]了相移，V_mca和ABP在相當(dāng)程度上是同步的，因此V-邁ca的脈沖邊界能夠假設(shè)為與ABP記錄是相同的。這些方法中的每種方法都在實(shí)際數(shù)據(jù)中工作良好。圖1顯示了來(lái)自用于描繪每個(gè)心動(dòng)周期起點(diǎn)和終點(diǎn)的脈沖邊界的計(jì)算得到的輸出，上面的軌跡表示ABP信號(hào)，下面的軌跡標(biāo)記了心臟收縮(正向)和心臟舒張(負(fù)向)，(3)重采樣和變換一一在心動(dòng)周期邊界被記錄后，在來(lái)自隨后的心動(dòng)周期的每個(gè)線性信號(hào)記錄中的數(shù)據(jù)被分離出來(lái)，并且使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)處理技術(shù)重采樣，使得它覆蓋了固定的任意數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)。用脈沖域?qū)挾葹?0個(gè)樣本進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性工作，雖然其他脈沖域?qū)挾纫部刹僮鞑⒁彩沁m合的。在重采樣和變換之后，每個(gè)信號(hào)能夠被視為占據(jù)了二維陣列，其中每個(gè)連續(xù)的列包含按固定脈沖域?qū)挾葮?biāo)準(zhǔn)化后的連續(xù)的脈搏心跳。(4)移動(dòng)窗多普勒包絡(luò)一一雖然以這種方式得到的連續(xù)重采樣ABP脈搏心跳通常代表了適于提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的平滑連續(xù)的數(shù)據(jù)，但當(dāng)前被采集的V_mCa數(shù)據(jù)流包含有噪音并最好用在移動(dòng)時(shí)間窗內(nèi)的脈沖包絡(luò)表示.換句話說(shuō)，在脈沖-時(shí)間(在給定標(biāo)準(zhǔn)化化的脈沖中的特定樣本索引)中的每點(diǎn)都能夠視為最好由任意寬度的連續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化的脈沖心跳窗口發(fā)生的最大多普勒速率表示，然后，這個(gè)移動(dòng)窗口處理過(guò)程在產(chǎn)生該數(shù)據(jù)流包絡(luò)時(shí)，在每個(gè)V—mca脈沖中"填充"缺失的數(shù)據(jù)，允許每個(gè)V-mca脈沖記錄包含時(shí)間平滑信號(hào)。所實(shí)施的V_mca脈沖流包絡(luò)處理設(shè)計(jì)為用于與SpencerTCD100M內(nèi)部自相關(guān)相位-速度計(jì)算一同使用。在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的可選擇的實(shí)施方案中，其中那些V-邁ca數(shù)據(jù)流用另外的方法或使用不同類(lèi)型的多普勒裝置采集，這部分方法不是必要的。(5)標(biāo)準(zhǔn)化一一現(xiàn)在每個(gè)信號(hào)記錄占據(jù)了一個(gè)相位域陣列，其中行表示標(biāo)準(zhǔn)化為"快速時(shí)間"的心動(dòng)周期，列表示從脈沖到脈沖的"慢速時(shí)間"。不過(guò)，信號(hào)值仍然用實(shí)際單位表示，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)落入到較窄的范閨內(nèi)(例如-l到1)時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)^#作地最好-這樣，在這個(gè)階段的數(shù)據(jù)必須標(biāo)準(zhǔn)化為在兩個(gè)限定的極值之間(例如可能在臨床使用中用到的生理值)。因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)化極值是固定的，這種標(biāo)準(zhǔn)化操作表示了可逆的變換。這意味著雖然輸入值被重新縮放了，但它們?nèi)匀槐硎窘^對(duì)的值。(6)單元的連接一一每個(gè)輸入向量?jī)?yōu)選包括每個(gè)信號(hào)記錄(ABP和V-mca)的單元，這樣由步驟5得到的標(biāo)準(zhǔn)化的脈沖域單元彼此連接。最后，在血壓測(cè)量部位和MCA之間測(cè)量的瞬時(shí)心率和靜態(tài)頭部壓力與每個(gè)輸入向量連接.數(shù)據(jù)可以在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)或多個(gè)心動(dòng)周期之間連接，或可以按照其他周期性(或非周期性)的生理事件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。這些值可能不是必須的，但它們可以改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)性能，現(xiàn)在輸入記錄已完成。(7)準(zhǔn)備匹配的目標(biāo)記錄一一為了使訓(xùn)練能夠成功，在訓(xùn)練集中的每個(gè)輸入向量必須具有匹配的目標(biāo)向量。當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)方法將目標(biāo)向量定義為按照固定數(shù)量值進(jìn)行重采樣的一個(gè)或多個(gè)心臟周期的ICP數(shù)據(jù)。因此，所述ICP數(shù)據(jù)按照時(shí)間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，但因?yàn)樗c輸入數(shù)據(jù)同步，ICP脈沖能夠被使用存儲(chǔ)在輸入集中的原始心率數(shù)據(jù)拉伸或收縮，使得它代表了實(shí)際的ICP脈沖輪廓，目標(biāo)集與輸入集同時(shí)建立，并且經(jīng)過(guò)了除步驟6之外的上述所有步驟，這是因?yàn)槟繕?biāo)向量當(dāng)前不包含任何除ICP之外的額外信息。來(lái)自用于患者的訓(xùn)練集的示例數(shù)據(jù)在圖2中描述.有大約1500個(gè)單獨(dú)的逐脈沖顯示的心動(dòng)周期記錄.每個(gè)輸入向量記錄具有42個(gè)值并且由ABP脈沖，V-mca脈沖，瞬時(shí)心率和在V_mca和ABP測(cè)量部位之間測(cè)量的狀態(tài)壓組成，它們連接在一起。脈沖域輸入和/或目標(biāo)數(shù)據(jù)能夠被存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，或由遙測(cè)和多普勒數(shù)據(jù)流以實(shí)時(shí)方式創(chuàng)建.代表那些可能在臨床實(shí)踐(利用ICP、性別、種族、病理等)中遇到的患者被選出以構(gòu)成訓(xùn)練模板人群.這些患者的每個(gè)250Hz的數(shù)據(jù)庫(kù)(或同等的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的線性記錄)都受到了所準(zhǔn)備的訓(xùn)練集的訓(xùn)練，并且包括在訓(xùn)練期間提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入目標(biāo)向量集中。訓(xùn)練方法通常，A仰通過(guò)暴露給代表可能在真實(shí)實(shí)踐中遇到的定義良好的數(shù)據(jù)集而受到訓(xùn)練，在簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練中，將網(wǎng)絡(luò)輸出與已知目標(biāo)輸出之間的誤差傳遞給訓(xùn)練算法，該算法調(diào)整網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)重以減小誤差，通過(guò)對(duì)訓(xùn)練集表現(xiàn)形式和訓(xùn)練算法連接權(quán)重調(diào)整進(jìn)行連續(xù)地迭代，網(wǎng)絡(luò)誤差被最小化。正確選擇網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法是重要的，因?yàn)檫@可能影響到ANN訓(xùn)練的效率和準(zhǔn)確性。有一些約束條件是重要的，某些類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題可以對(duì)不同訓(xùn)練方法有不同的響應(yīng)；如果訓(xùn)練要成功，網(wǎng)絡(luò)和/或訓(xùn)練集的大小要求實(shí)際存儲(chǔ)器和處理需要必須符合；并且，訓(xùn)練后的"擬合優(yōu)度"可能受到多個(gè)其他相關(guān)參數(shù)的影響，包括訓(xùn)練集數(shù)據(jù)的品質(zhì)(即訓(xùn)練集數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的如何)和適合性(即訓(xùn)練集數(shù)據(jù)代表可能在實(shí)踐中遇到的數(shù)據(jù)的程度)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了最健壯和詳細(xì)說(shuō)明的能夠使用計(jì)算機(jī)資源的訓(xùn)練方法。出于這種原因，4吏用MollerMF，Ascaledconjugategradientalgorithmforfasts卯ervised1earning,NeuralNetworks1993,6:525-533.中描述的定標(biāo)共軛(Scaled-conjugate)后向傳播方法進(jìn)行訓(xùn)練。這種方法已被證明對(duì)于大量ANN體系和問(wèn)題執(zhí)能情況良好，并且對(duì)存儲(chǔ)器和處理的要求適度。重要的是應(yīng)當(dāng)記住雖然前面提到了約束條件，但也可以可選擇地使用許多其他的訓(xùn)練方法?？墒褂玫钠渌?xùn)練算法包括例如，在RiedmillerM，BraunH,Adirectadaptivemethodforfasterbackpropagationlearning:TheRPROPalgorithm,ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonNeuralNetworks,1993中描述的Resilient后向傳播'，在FletcherR，ReevesC，F(xiàn)unctionminimizationbyconjugategradients,ComputerJournal1964;7:149-154中描述的Fletcher-ReevesConjugateGradient,以及在HaganM,MenhajM,TrainingfeedforwardnetworkswiththeMarquardtalgorithm,IEEETrans,onNeuralNetworks1994Nov;5(6):989-993中描述的Levenberg-Marquardt方法等。對(duì)訓(xùn)練的優(yōu)化程度的評(píng)價(jià)是重要的且可以量化的過(guò)程.訓(xùn)練誤差通常應(yīng)當(dāng)是可獲得的最小誤差.只要網(wǎng)絡(luò)不是"過(guò)于強(qiáng)大，，(處理隱藏節(jié)點(diǎn)多于需要處理的隱藏節(jié)點(diǎn))并且不會(huì)過(guò)擬合數(shù)據(jù)，這就是有效的假設(shè)。Caruana等給出了對(duì)這個(gè)問(wèn)題的非常好的討論，參見(jiàn)CaruanaR，LawrenceS，GilesC，Overfittinginneuralnets:backpropagation,conjugategradients,andearlystopping,NeuralInformationProcessingSystems,DenverCO2000Nov28-30。為了避免這個(gè)問(wèn)題，必須4吏用具有可變數(shù)量隱藏節(jié)點(diǎn)和可變訓(xùn)練程度的多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)，并且驗(yàn)證輸入集的結(jié)果必須與已知*汪的ICP目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。例如，具有5、10、15、20和25個(gè)隱藏節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)可能為了500、1000、1500、2000、2500和3000個(gè)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間進(jìn)行訓(xùn)練。分析由每個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的驗(yàn)證集誤差說(shuō)明了哪種結(jié)構(gòu)最適合給定的訓(xùn)練和驗(yàn)證集。這種驗(yàn)證集誤差的閾值(即可接受的ICP誤差水平)將隨著臨床要求和本發(fā)明的方法和系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的能力繼續(xù)被改進(jìn)。該示例過(guò)程的另一個(gè)目的是識(shí)別具有普通無(wú)創(chuàng)ICP測(cè)量特征(例如根據(jù)血管特性)的患者子組和可以根據(jù)ABP或TCD特征(例如.高血壓、血管痙攣)、損傷機(jī)制、身體檢查或?qū)嶒?yàn)室檢查、患者人口統(tǒng)計(jì)狀況(例如年齡、性別、體重)，或這些M的組合來(lái)識(shí)別的患者子組.可能這樣的子組存在(例如，將蛛網(wǎng)膜下出血的患者與可能患有某種程度的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能障礙的患者分離)，并且合理地表明當(dāng)遇到不同于該組的未知患者時(shí)，為用于在特定組中無(wú)創(chuàng)測(cè)量ICP而特別訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)會(huì)比訓(xùn)練為面對(duì)所有患者的網(wǎng)絡(luò)具有更好的響應(yīng)特征.現(xiàn)在根據(jù)包括V-mca和ABP特征的無(wú)創(chuàng)數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)識(shí)別患者子組的方法，為設(shè)計(jì)為執(zhí)行子組分析的網(wǎng)絡(luò)分離這些患者的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。在Jolliffe,IT,PrincipalComponentAnalysis,Springer,Verlag1986中描述了一種使用主成分分析的方法，它用于識(shí)別輸入集中最重要的正交維數(shù)，并識(shí)別每個(gè)未知患者的輸入數(shù)據(jù)集距離每個(gè)訓(xùn)練集患者或子組的梯度中心的歐式距離。然后每個(gè)訓(xùn)練集子組網(wǎng)絡(luò)根據(jù)相對(duì)距離的倒數(shù)加權(quán)。分析的主成分分析的另一個(gè)形式是根據(jù)測(cè)量的可變M確定ICP或進(jìn)行子組分析,該方法在Stewart,I，Regimechangeinmeteorology,NatureVol.422,10April2003，Cromellin，D，Non-lineardynamicsofatmosphericregimetransitions,Thesis,Univ.Utrecht(2003)andCromellin,D，J.Atmos.Sci59,1533-1549中進(jìn)行了描述.使用這些技術(shù)，稱(chēng)為經(jīng)驗(yàn)特征函數(shù)的主成分或共同模式在實(shí)際數(shù)據(jù)中被識(shí)別，然后用于與預(yù)測(cè)方程相關(guān)聯(lián)以跟蹤該成分的時(shí)間變化。另一種方法l吏用了KohonenSelf-OrganizingMap(S0M)，如下文所描述的KohonenT，Selforganizing邁aps，SecondExtendedAddition,Springer,SpringerSeriesinInformationSciences1997。這種方法使用了無(wú)人監(jiān)督類(lèi)型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其與生物存儲(chǔ)器關(guān)聯(lián)緊密，其中不同的網(wǎng)絡(luò)輸入映射到降低維數(shù)的輸出空間的特定區(qū)域。在這種方案中，未知患者的數(shù)據(jù)將映射到代表與特定患者或輸入集子組最相似的SOM區(qū)域，并且以這些數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)將被選擇為無(wú)創(chuàng)地預(yù)測(cè)ICP,這些方法期望能夠在血管參數(shù)明顯不同于訓(xùn)練集中大多數(shù)患者的特定患者或患者子組中改進(jìn)無(wú)創(chuàng)ICP確定。上面所描述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法優(yōu)選產(chǎn)生一種或多種用于根據(jù)各個(gè)患者輸入和變量預(yù)測(cè)ICP的固定方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法包括用于導(dǎo)出各種參數(shù)，例如V-mca和/或ABP，例如經(jīng)受訓(xùn)練和驗(yàn)證的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)性系統(tǒng)和方法，以及根據(jù)從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和驗(yàn)證得到的各個(gè)患者數(shù)據(jù)執(zhí)行一種或多種固定方法以確定ICP的具有臨床用途和商業(yè)意義的方法和系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)，li能的miE網(wǎng)絡(luò)性能的驗(yàn)證是通過(guò)向ANN提供來(lái)自一個(gè)或多個(gè)患者(患者數(shù)據(jù)與訓(xùn)練集數(shù)據(jù)相同，其中有創(chuàng)ICP和ABP是已知的，但沒(méi)有包括在訓(xùn)練集中)的驗(yàn)證和檢測(cè)數(shù)據(jù)，并將隨后的預(yù)測(cè)的ICP輸出與該患者已知或目標(biāo)有創(chuàng)ICP進(jìn)行比較而實(shí)現(xiàn)的。用這種驗(yàn)證集對(duì)算法性能的分析有助于預(yù)測(cè)該算法對(duì)在臨床實(shí)踐中可能遇到的患者數(shù)據(jù)執(zhí)行情況如何。評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，輸入數(shù)據(jù)的適宜性因?yàn)橛行У纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)方法形成了一種具有改變患者處理能力的裝置的核心，很好地建立這種算法的穩(wěn)定性和可靠性是非常重要的。作為上述研究的一部分建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可被設(shè)置為非常穩(wěn)定，這在于它的連接權(quán)重被固定，并且不受到提供給它的輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)i或順序的影響。最終方法的響應(yīng)特征必須被小心地描述，這種特征的一個(gè)階段是通過(guò)上面描述的網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證。第二個(gè)階段是通過(guò)輸入空間映射這一較直接的步驟，其中許多包括可能在臨床實(shí)踐中遇到的輸入集的標(biāo)準(zhǔn)輸入(例如在整個(gè)生理范圍內(nèi)以l咖Hg的增量表示的ABP波形，每個(gè)的V-mca波形在整個(gè)生理范圍內(nèi)以lcni/s的增量表示)被4^供給有效的網(wǎng)絡(luò)，并且得到的ICP輸出被記錄下來(lái)。這個(gè)過(guò)程的特征是在整個(gè)輸入空間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)都可能被遇到。這種輸入-映射突出了在輸入空間響應(yīng)方面存在問(wèn)題的任何區(qū)域，并且檢查使該網(wǎng)絡(luò)能夠被期望得到良好執(zhí)行的生理范圍。前面說(shuō)明內(nèi)容的一個(gè)重要方面是該方法，如其他方法一樣，必須保證輸入(和目標(biāo))數(shù)據(jù)的適合性，"壞數(shù)據(jù)"必須在訓(xùn)練前以及在使用來(lái)自未知患者的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行ICP預(yù)測(cè)前被剔除。圖3顯示了在數(shù)據(jù)采集期間由患者處置生成的信號(hào)記錄的例子.該ABP記錄(上面的軌跡)顯示了該患者經(jīng)受了從動(dòng)脈管路抽血.有創(chuàng)ICP軌跡(下面的軌跡)不受影響。在數(shù)據(jù)采集期間發(fā)生的大多數(shù)中斷同樣是明顯的，使得它們能夠被自動(dòng)地檢測(cè)。這種數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和保障過(guò)程可以以多種方法中的任何一種方法實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，患者的ABP和ICP數(shù)據(jù)采集裝置(例如)換能器可以在數(shù)據(jù)采集前被校準(zhǔn)并且在數(shù)據(jù)采集期間被連續(xù)地監(jiān)測(cè)。在數(shù)據(jù)采集期間任何處置(例如抽血)的時(shí)間和持續(xù)時(shí)間被記錄.一旦數(shù)據(jù)采集完成，對(duì)應(yīng)于這些被記錄的患者處置時(shí)間的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄項(xiàng)可被標(biāo)記以排除在訓(xùn)練集數(shù)據(jù)之外。在該步驟之后，同步的(例如250Hz)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄然后被觀測(cè)(例如視覺(jué)的地或計(jì)算機(jī)化地)，以發(fā)現(xiàn)V-mca，ABP和ICP曲線異常(例如明顯鈍表明動(dòng)脈管路位置錯(cuò)誤且V-mca從定位錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)采集裝置中丟失信號(hào))。任何異常記錄都被標(biāo)記以從訓(xùn)練集數(shù)據(jù)中排除。那些不保持在期望生理范圍內(nèi)的信號(hào)值也被排除。手工數(shù)據(jù)檢查和/或自動(dòng)軟件方法也被實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)檢查優(yōu)選以完全自動(dòng)的軟件過(guò)程實(shí)現(xiàn)。有關(guān)數(shù)據(jù)處理和保障的最后需要注意的問(wèn)題涉及實(shí)時(shí)ICP輸出特征。使用上面描述的方法推導(dǎo)出的ICP數(shù)據(jù)輸出能夠以多種方式被描述，以保證將相關(guān)生理值傳遞給用戶.這些包括哪些用于確保ICP波形的范圍和心率變化在生理上是合理的(例如無(wú)創(chuàng)ICP應(yīng)當(dāng)是小于75mmHg的正值)，ICP脈沖形狀、高度和其他參數(shù)是真實(shí)的，并且在系統(tǒng)固有的強(qiáng)制函數(shù)(ABP和V-mca)和系統(tǒng)輸出(ICP)之間的一致性具有合理的程度的方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為可使用貝葉斯概率估計(jì)操作，并且因此也提供了在給定ICP預(yù)測(cè)中對(duì)置信度的測(cè)量，這是一種在其他醫(yī)學(xué)信號(hào)處理任務(wù)中使用的性能，如在DorffnerG,CanneuralnetworksimprovesignalprocessingAcriticalassessmentfro邁theANDEEproject,NECResearchInstituteOnlineArchive-http:〃citeseer.nj.nec.com/186775,html中所描述的,提供高和/或低的置信值使得該裝置和/或護(hù)理提供者給已預(yù)測(cè)的ICP值提供特定的權(quán)重或丟棄該ICP值，或促使提供者確保所有檢測(cè)器和管路都正確地連接到患者身上，根據(jù)ANN方法預(yù)測(cè)ICP的臨床系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如在正在進(jìn)行的研究方案中所實(shí)現(xiàn)的，ICP預(yù)測(cè)方法的各個(gè)部分已經(jīng)在上面進(jìn)行了概述。當(dāng)在臨床系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)時(shí)，該方法可以被筒化，因?yàn)閷?shí)時(shí)ICP數(shù)據(jù)對(duì)臨床有效性是非常關(guān)鍵的。下面的特征被認(rèn)為是在臨床方法和系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中重要的，(1)ABP和V_mca數(shù)據(jù)的采集。ABP和V—mca數(shù)據(jù)優(yōu)選在集成電子裝置中被采集和處理，并且因此傳統(tǒng)上關(guān)于采集時(shí)間同步，消除了數(shù)據(jù)同步的需要。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用不同的裝置和/或同步速率采集ABP和V一mca數(shù)據(jù)，如果需要，數(shù)捧在提供數(shù)據(jù)同步的集成處理單元被采集和處理；(2)對(duì)遙測(cè)和多普勒數(shù)據(jù)流進(jìn)行向下采樣/重采樣，這允許每個(gè)線性信號(hào)記錄占據(jù)同樣數(shù)量的空間，使得可以更容易地使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)處理技術(shù)。(3)數(shù)據(jù)凈化。這保證所有信號(hào)記錄都是連續(xù)的，在期望的生理范圍內(nèi)，并且適于進(jìn)行進(jìn)一步地處理。(4)心動(dòng)周期邊界的相位對(duì)準(zhǔn)。雖然使用同樣的裝置采集遙測(cè)和多普勒數(shù)據(jù)流促進(jìn)了有關(guān)采集時(shí)間的同步，但輸入數(shù)據(jù)可能與心動(dòng)周期邊界異相。為了成功地執(zhí)行脈沖域變換，這些記錄將需要通過(guò)例如互相關(guān)頻譜分析或其他方法進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。(5)脈沖域變換。希望將線性、按相位對(duì)準(zhǔn)的時(shí)域遙測(cè)和多普勒數(shù)據(jù)流記錄變換為二維標(biāo)準(zhǔn)化的脈沖域記錄。這是多步猓過(guò)程，并且可包括計(jì)算和存儲(chǔ)逐心跳的瞬時(shí)心率，將每個(gè)心動(dòng)周期按固定數(shù)量的樣本進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并為V-mca多普勒數(shù)據(jù)流移動(dòng)脈沖窗口濾波或包絡(luò)計(jì)算。(6)向固定的、經(jīng)驗(yàn)證的網(wǎng)絡(luò)提供脈沖域輸入數(shù)據(jù)。這是該算法的計(jì)算步驟，其中在給出患者采集的輸入數(shù)據(jù)(例如遙測(cè)數(shù)據(jù)和TCD信息)后，在前面已被訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)用于準(zhǔn)確地確定各個(gè)患者的ICP.在臨床系統(tǒng)中，不會(huì)發(fā)生系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)被訓(xùn)練的情況.臨床系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)被充分地進(jìn)行了訓(xùn)練和驗(yàn)證，并且所有連接權(quán)重都被固定，此時(shí)，正是在這個(gè)時(shí)候應(yīng)當(dāng)發(fā)生子組分離。(7)脈沖域逆變換和重新縮放.來(lái)自已訓(xùn)練和已驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的原始數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)化為[-1，1]區(qū)間內(nèi)的脈沖域記錄。這個(gè)記錄必須被變換到38線性時(shí)域記錄，其可以通過(guò)如下方法被獲取，例如通過(guò)對(duì)每個(gè)脈沖重采樣以代表它的原始持續(xù)時(shí)間，然后與它前面的脈沖線性關(guān)聯(lián)。然后，所述重采樣脈沖被重新縮放到生理信號(hào)水平。(8)趨勢(shì)分析和數(shù)據(jù)顯示。本發(fā)明的用于確定ICP的系統(tǒng)優(yōu)選地提供了趨勢(shì)分析和數(shù)據(jù)顯示特征，一種合適的輸出顯示提供了(1)在至少幾分鐘到幾小時(shí)或幾天的"長(zhǎng)時(shí)期"內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)ICP軌跡，以描述患者ICP的趨勢(shì)；(2)在幾個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)確定的"瞬時(shí)"或"短時(shí)期"ICP;和(3)可輔助引導(dǎo)超聲換能器或換能器陣列的其它圖形表達(dá)，如下面所描述的，另外，還可提供流速與換能器焦點(diǎn)深度對(duì)比的圖示。優(yōu)選使用顯示少于十(10)個(gè)前面的心動(dòng)周期的瞬時(shí)ICP確定值和至少在幾分鐘時(shí)間內(nèi)的ICP確定值的顯示器。顯然，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)可以以各種方式顯示。如上面所描述的，使用ANN是導(dǎo)出患者可變榆入(例如V_mca和ABP)與確定的輸出ICP之間準(zhǔn)確的非線性關(guān)系的一種傳統(tǒng)和可靠的技術(shù)。期望通過(guò)使用ANN,使用對(duì)V-邁ca數(shù)據(jù)的一種或多種特定特征的分析也能夠?qū)С鰡蝹€(gè)患者可變輸入，例如V-mca，和確定的輸出ICP之間的準(zhǔn)確的非線性關(guān)系。其他類(lèi)型的經(jīng)驗(yàn)性方法也能夠使用并且在下面進(jìn)行了說(shuō)明。使用細(xì)胞自動(dòng)機(jī)確定ICPICP、ABP、V-mca和/或其他生理測(cè)量值之間的關(guān)系可以被建模為細(xì)胞自動(dòng)機(jī)(CA)。CA是一種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，其中規(guī)律的、考慮周到的細(xì)胞點(diǎn)陣按照每個(gè)細(xì)胞狀態(tài)和與該細(xì)胞的相鄰細(xì)胞(一個(gè)或多個(gè))狀態(tài)(一個(gè)或多個(gè))的特定規(guī)則形成了連續(xù)的離散時(shí)間步長(zhǎng)，其中每個(gè)細(xì)胞都可采用有限集或連續(xù)的狀態(tài)范圍中的一個(gè)或多個(gè)。使用CA和類(lèi)似的模擬技術(shù)，自然現(xiàn)象隨時(shí)間的傳播可以在不需要特別復(fù)雜的數(shù)學(xué)描述的情況下以可重現(xiàn)的方式模擬。示例的技術(shù)在SmithMA,CellularAutomataMethodsinMathematicalPhysics,PhDThesis,MassachusettsInstituteofTechnology,May1994中進(jìn)行了描述。在物理系統(tǒng)已經(jīng)被CA建模以后，然后CA模型的傳導(dǎo)可以用于產(chǎn)生描述物理系統(tǒng)預(yù)測(cè)行為的統(tǒng)計(jì)或?qū)＜蚁到y(tǒng)，例如，在ICP預(yù)測(cè)的情況下，一個(gè)簡(jiǎn)單的細(xì)胞一維系統(tǒng)可以用于對(duì)一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)腦血管系統(tǒng)的心臟搏動(dòng)的傳導(dǎo)進(jìn)行建模，其中上述細(xì)胞的內(nèi)部狀態(tài)描迷了血流或ABP和/或其它生理屬性.傳導(dǎo)規(guī)則可以考慮諸如動(dòng)脈壁彈回率、血液粘度、中心靜脈壓、ICP水平這樣的物理因素和其它能夠影響血流的屬性，通過(guò)修改ICP參數(shù)，使得由指定CA預(yù)測(cè)的血流模式能夠匹配物理觀測(cè)模式，因此特定患者中的ICP可以被正確預(yù)測(cè)。使用基本原理的ICP確定基本原理方法通過(guò)使用根據(jù)非線性關(guān)系或根據(jù)線性差分方程的基本原理方法，以使用無(wú)創(chuàng)或最小創(chuàng)傷技術(shù)測(cè)量的相關(guān)生理M為基礎(chǔ)的ICP確定也可以被實(shí)現(xiàn)。上述系統(tǒng)可以表現(xiàn)為更為常見(jiàn)的工程系統(tǒng)(諸如電氣傳輸線)，源自電氣工程分析的恰當(dāng)技術(shù)可以應(yīng)用到上述工程系統(tǒng)中，并且上述系統(tǒng)可以獲得閉合形式解,如UrsinoM，LodiCA，Interactionamongautoregulation,C02reactivity,andintracranialpressure.'amathematicalmodel,AmJPhysiol.1998May;274(5Pt2):H1715-28所述?？商鎿Q地，非線性項(xiàng)被忽略或被修改以簡(jiǎn)化解的線性化方程可以從非線性流體動(dòng)力學(xué)方程(例如，Navier-Stokes方程)中導(dǎo)出，并且可以數(shù)值獲得或解出閉合形式解，如OlufsenMS，Aone-dimensionalfluiddynamicmodelofthesystemicarteries,StudHealthTechnolInform.2000;71:79-97所述。在描述腦血管流體力學(xué)的導(dǎo)出方程的任何合理包含性(inclusive)系統(tǒng)中，ICP均是重要變量，并且對(duì)于指定的ABP、V-邁ca和/或其它生理數(shù)據(jù)ICP可以被求出。使用有創(chuàng)ABP、有創(chuàng)ICP和V-mca信號(hào)，腦血管系統(tǒng)示例的線性一階差分方程模型被建立。在該系統(tǒng)中，將橈動(dòng)脈ABP信號(hào)用作MCA入口處ABP的替代.流體被假設(shè)成基本阻力.將顱側(cè)出口處的頸靜脈壓(JVP)看作顱血管系統(tǒng)的真實(shí)出口壓力，并假設(shè)其為0。在實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對(duì)于大多數(shù)沒(méi)有心臟病且采用臀部30度彎曲仰臥位使頭部明顯高于心臟的患者，這種假設(shè)通常是正確的。假設(shè)ICP根據(jù)3"壓強(qiáng)原理工作，以致于ICP能夠代^ft為顱側(cè)出口壓力的JVP，用于確定顱側(cè)入口和出口之間的壓降。假設(shè)每一位患者均具有特有的血管阻力k，血管阻力k開(kāi)始未知但是能夠從生理數(shù)據(jù)中計(jì)算。尤其是，心臟可以看作是具有給定脈沖高度和合成流脈沖響應(yīng)的階梯函數(shù)發(fā)生器。這兩個(gè)量之間的關(guān)系決定k.假設(shè)體積流量和V-mca成正比.最后，假設(shè)MCA入口壓力、特性阻力k和體積流量從V-邁ca中導(dǎo)出，ICP作為所需的顱側(cè)出口壓力被計(jì)算.這種筒單的示例方法利用由心臟產(chǎn)生的體內(nèi)血壓和血流量操作，以確定腦血管系統(tǒng)的特征，然后將該特征用于預(yù)測(cè)ICP.圖4顯示了基于上述簡(jiǎn)單模型的預(yù)測(cè)ICP(位于左側(cè)軸下方的軌跡)和與之進(jìn)行對(duì)比的有創(chuàng)測(cè)量icp(位于左側(cè)軸上方的軌跡)，在它進(jìn)入大腦時(shí)，在大腦中動(dòng)脈中存在阻力粘性流，以及心臟被建模成階梯函數(shù)發(fā)生器使得動(dòng)脈血壓的變化能夠?qū)е履X血流的變化的情況下，上述模型捕獲了動(dòng)脈血壓的下和舒張期的數(shù)值預(yù)測(cè)icp。'_在一個(gè)實(shí)施方案中，如上所述的基本原理方法和經(jīng)驗(yàn)方法(諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法)被一起使用，通過(guò)使用聲散射和/或ABP數(shù)據(jù)以形成無(wú)創(chuàng)ICP確定。首先可以在患者數(shù)據(jù)上使用基本原理方法以形成初步的ICP確定，然后可以在全部或部分患者數(shù)據(jù)上使用經(jīng)驗(yàn)方法以校正、調(diào)整或改進(jìn)初步的icp結(jié)果。如VavilalaMS,NewellDW，JimgerE，DouvilleCM，AaslidR，RivaraFP，LamAM,Dynamiccerebralautoregulationinhealthyadolescents,ActaAnaesthesiolScand-2002Aprj46(4):393—7所述，這些參數(shù)中的任何一個(gè)參數(shù)的外部操作(例如，血壓袖帶充氣、藥理學(xué)治療)也有可能以類(lèi)似方式用于確定腦血管系統(tǒng)的特征。非線性數(shù)值方法ICP、ABP、V-mca和/和其它生理測(cè)量之間的關(guān)系可以4吏用已知方法(例如，有限元分析)被可替換地或另外地建模，通過(guò)這些方法可以獲得描述流體力學(xué)系統(tǒng)(諸如腦血管系統(tǒng))動(dòng)力學(xué)的Navier-Stokes方程離散形式的數(shù)值解。在MaX，LeeGC,WuSG，Numericalsimulationforthepropagationofnon-linearpulsatilewavesinarteries,JBiomechEng.1992Nov;114(4):490-6中描述了這種類(lèi)型的建模，Navier-Stokes方程的解允許考慮腦血管系統(tǒng)的許多非線性屬性，包括非線性動(dòng)脈粘彈性、對(duì)流性動(dòng)量和潛在的非牛頓粘度。上述方法的一個(gè)重要部分是采集描述被建模的特定腦血管系統(tǒng)(一個(gè)或多個(gè))的物理參數(shù).因?yàn)橛?jì)算和成像資源繼續(xù)得到了顯著改進(jìn)，所以才有可能無(wú)創(chuàng)掃描患者完整的三維腦血管系統(tǒng)(例如，使用MRI或CT血管造影術(shù))，對(duì)流體力學(xué)進(jìn)行數(shù)字建模(例如，如CebralJR，YimPJ，LohnerR，Soto0,ClloykePL,BloodflowmodelingincarotidarterieswithcomputationalfluiddynamicsandMRimaging,AcadRadiol.2002Nov;9(11):1286-99所述)，并從上il^本原理模型中導(dǎo)出ICP。使用有限的計(jì)算資源，具有任意血管分支數(shù)的簡(jiǎn)化"平均"血管樹(shù)能夠用作針對(duì)特定亞型患者的模型基礎(chǔ)，并且能夠用于從測(cè)量得到的其它生理^中計(jì)算ICP。使用經(jīng)驗(yàn)/基本原理方法的組合確定ICP如上所述，首先可以在患者數(shù)據(jù)上應(yīng)用基本原理以形成初步的ICP確定，然后在全部或部分患者數(shù)據(jù)上使用經(jīng)驗(yàn)方法以校正、調(diào)整或改進(jìn)初步的ICP結(jié)果。經(jīng)驗(yàn)和基本原理方法的其它組合也可以被使用，并且示例方法如下所述。無(wú)創(chuàng)測(cè)量自發(fā)組織移位與ABP和ICP的相關(guān)一種方法使用(由血流、CSF等產(chǎn)生的)通過(guò)分析來(lái)自CNS目標(biāo)組織位置的聲散射確定的自發(fā)(內(nèi)在)組織移位、ABP和有創(chuàng)監(jiān)測(cè)ICP之間的導(dǎo)出關(guān)系，以便根據(jù)有創(chuàng)或無(wú)創(chuàng)測(cè)量組織移位和ABP確定ICP。使用組合經(jīng)驗(yàn)/基本原理方法，V-mca可以用于作為變量代替被測(cè)組織移位，或與之組合使用，在一個(gè)實(shí)施方案中，使用工作在100kHz以上的超聲換能器，組織的指定體積受到具有特定頻率和幅度的波形的作用，并且反射超聲信號(hào)的時(shí)移或相移被用于計(jì)算內(nèi)在組織移位。使時(shí)移或相移和組織位移有關(guān)的方程是d-t"500米/秒，其中d等于組織位移，t等于反射信號(hào)的時(shí)移或相移，而且1500米/秒是聲波在腦中傳播的估計(jì)速度。因?yàn)镮CP-CPP-MAP,在這里MAP=(2*心舒期ABP+心縮期ABP)/3，并且d-F(CPP)，在這里F能夠是任意函數(shù)，諸如指數(shù)、向量、矩陣、整數(shù)等，或是和CPP之間的簡(jiǎn)單經(jīng)驗(yàn)關(guān)系CPP-MAP-ICP-F2(d)，在這里F2=f1。通過(guò)在各種環(huán)境下對(duì)各種患者進(jìn)行測(cè)量，F(xiàn)2被實(shí)驗(yàn)確定，然后移位和ABP的確定能夠用于計(jì)算ICP，在這里ICP=F2(d)-MAP,ICP和聲學(xué)組織信號(hào)幅度的相關(guān)這種方法使用從CNS目標(biāo)組織位置反射的反射聲信號(hào)(一個(gè)或多個(gè))的幅度、ABP和有創(chuàng)監(jiān)測(cè)ICP之間的導(dǎo)出關(guān)系，用于從無(wú)創(chuàng)測(cè)量聲信號(hào)和ABP中估計(jì)ICP。使用工作在100kHz以上的超聲換能器，組織的給定體積受到具有特定頻率和幅度的波形的作用，而且后向散射的幅度被用于建立組織反射/吸收的波形。通過(guò)后向散射的幅度在一段有限時(shí)間(諸如使用ECG描記法測(cè)量的心動(dòng)周期)上的積分并且用這段時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)其進(jìn)行歸一化，這種新波形a能夠被生成。既然后向散射信號(hào)和動(dòng)脈脈搏波有關(guān)，ot能夠被歸一化到(上面定義的)MAP,以產(chǎn)生波形e.然后，通過(guò)后向散射信號(hào)、ABP和ICP的同時(shí)測(cè)量并解方程ICP-F(P)，這種歸一化波形P和有創(chuàng)測(cè)量ICP之間的關(guān)系能夠被確定，在這里F是任意的數(shù)學(xué)函數(shù)或經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。一旦F被建立(憑借在各種已知條件下從各種患者中獲得的多個(gè)經(jīng)驗(yàn)測(cè)量)，通過(guò)無(wú)創(chuàng)確定的組織移位和無(wú)創(chuàng)確定的動(dòng)脈血壓獲得的無(wú)創(chuàng)確定的p能夠被用于計(jì)算ICP。峰值后向散射幅度和ICP之間的相關(guān)在和上述方式類(lèi)似的方式中，后向散射信號(hào)在指定期間(例如，心動(dòng)周期)的峰值幅度能夠被歸一化，通過(guò)在同一個(gè)期間上的MAP,產(chǎn)生值*，并且這與ICP的同時(shí)有創(chuàng)測(cè)量關(guān)聯(lián)以生成關(guān)系ICP=F(*)，在這里F是,和ICP之間的數(shù)學(xué)或經(jīng)驗(yàn)關(guān)系.人們?cè)谑褂脴?biāo)準(zhǔn)經(jīng)顱多普勒(TCD)數(shù)據(jù)推斷ICP和/或自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)方面已經(jīng)做出了許多嘗試。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)TCD測(cè)量，用CNS組織移位的無(wú)創(chuàng)測(cè)量取代V-mca的無(wú)創(chuàng)測(cè)量，或是通過(guò)組合包括V-邁ca、組織移位和其它生理變量在內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)變量，使用已經(jīng)存在的方法確定ICP，其中CNS組織移位由血流、心動(dòng)周期和呼吸引起.下面提供了這樣一個(gè)例子，它以下面的文獻(xiàn)為基礎(chǔ)Schmidt,B.，etal.,NoninvasivePredictionofIntracranialPressureCurvesUsingTranscranial.DopperUltrasonographyandBloodPressureCures,StrokeVol.28，No.12，December1997。本發(fā)明的處理步驟使用了有創(chuàng)ICP、有創(chuàng)或無(wú)創(chuàng)ABP和移位(或類(lèi)似數(shù)據(jù))的并發(fā)和連續(xù)測(cè)量，用于生成一組僅^t用無(wú)創(chuàng)確定移位和ABP數(shù)據(jù)即可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)ICP的方程.流速和組織移位可以取代ABP測(cè)量.步驟1:使用線性方程組，權(quán)函數(shù)在ABP和ICP之間被計(jì)算。上述方程組的解產(chǎn)生包含權(quán)函數(shù)系數(shù)的向量。任意數(shù)目的系數(shù)能夠被選擇用于構(gòu)建上述方程組.例如，將選擇25個(gè)系數(shù).對(duì)于任何給定的權(quán)函數(shù)(f。，f"…，f"),根據(jù)方程和在時(shí)刻k-24，k-23，…，k-l，k記錄的AP值，能夠計(jì)算出在時(shí)間序列中位于點(diǎn)k處的ICP值。步驟2:在移位和ABP曲線之間的權(quán)函數(shù)的系數(shù)被用作移動(dòng)特征.計(jì)算和步驟1中所描述的類(lèi)似，并且被同時(shí)執(zhí)行.此外，任意數(shù)目的系數(shù)能夠被使用；在本實(shí)施例中將選擇6個(gè)系數(shù)，步驟3:(步驟2中的)運(yùn)動(dòng)特征和(步驟1中的)權(quán)函數(shù)25個(gè)系數(shù)之間的關(guān)系被近似線性的函數(shù)(也就是，矩陣A和向量B)描述，該函數(shù)通過(guò)患者數(shù)據(jù)的25元回歸分析的序列被計(jì)算。在步驟l-3被執(zhí)行后，按照下述方式產(chǎn)生無(wú)創(chuàng)ICP確定盡管對(duì)于新患者(該患者沒(méi)有用于上述仿真函數(shù)的推導(dǎo))移位(或類(lèi)似量)和ABP曲線被無(wú)創(chuàng)記錄，但是運(yùn)動(dòng)特征每隔10秒被計(jì)算一次，并被傳遞^真函數(shù)。最后，仿真函數(shù)將ABP曲線轉(zhuǎn)換成仿真ICP曲線。使用被動(dòng)或主動(dòng)聲學(xué)模式進(jìn)行的血壓測(cè)量在PCT國(guó)際公開(kāi)文本W(wǎng)002/43564和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本US2002/0095087Al中進(jìn)行了描述，這些公開(kāi)文本在此全部引入并作為參考.本發(fā)明的無(wú)創(chuàng)系統(tǒng)和方法提供一種動(dòng)脈或靜脈血壓的測(cè)量方法，這種測(cè)量方法使用聲學(xué)技術(shù)測(cè)量動(dòng)脈或靜脈的橫截面或其它幾何或材料屬性的交替壓縮和擴(kuò)張，并使用根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立的關(guān)系和/或數(shù)學(xué)模型。另一方面，可以使用聲學(xué)技術(shù)測(cè)量血管周?chē)M織的交替壓縮和擴(kuò)張，從而確定血壓，其中上述血管周?chē)M織由于血管在心動(dòng)周期中被壓縮和擴(kuò)張而被移動(dòng)?？梢允褂寐晫W(xué)檢測(cè)技術(shù)確定的幾何屬性包括直徑、橫截面面積、縱橫比、直徑變化率、速度等的變化?？梢允褂寐晫W(xué)檢測(cè)技術(shù)確定的材料屬性包括血管壁或血管壁鄰近組織的硬度。血壓可以被估計(jì)，例如在主動(dòng)和/或被動(dòng)模式中，通過(guò)從位于或接近一個(gè)或多個(gè)血管的目標(biāo)組織位置中采集聲學(xué)數(shù)據(jù).聲學(xué)數(shù)據(jù)能夠和血管壁或支持組織的硬度相關(guān)，該聲學(xué)數(shù)據(jù)能夠和血壓相關(guān)，正如來(lái)自CNS目標(biāo)組織位置的聲學(xué)數(shù)據(jù)能夠和組織硬度相關(guān)，該聲學(xué)數(shù)據(jù)能夠和ICP相關(guān)。用于確定動(dòng)脈或靜脈血壓的恰當(dāng)?shù)哪繕?biāo)組織位置可以包括任何血管或周?chē)M織.例如，超聲散射數(shù)據(jù)的檢測(cè)可以與同一血管內(nèi)的同步多普勒流量測(cè)量關(guān)聯(lián).使用傳統(tǒng)血壓裝置進(jìn)行血壓測(cè)量的校準(zhǔn)步驟可以被整合到血壓確定中。針對(duì)血管脈動(dòng)-諸如血管壁的振動(dòng)-的聲學(xué)替代物可以代替那些量的直接測(cè)量.在這種方法中，使用超聲估計(jì)正,測(cè)的血管直徑(或其它幾何屬性)的自然變化，并且(例如，使用相關(guān)技術(shù))這種信息和同一血管內(nèi)的同步多普勒流量測(cè)量相關(guān).因?yàn)檠艿闹睆?或其它幾何屬性)是血液在血管壁上施加壓力的函數(shù)，并且因?yàn)檠魉偃Q于血液流經(jīng)血管的直徑(或半徑)，所以能夠從多普勒測(cè)量的流速中計(jì)算血壓。通過(guò)同時(shí)測(cè)量感興趣血管的脈動(dòng)和該點(diǎn)近端和遠(yuǎn)端的多普勒流速，連續(xù)血壓能夠被確定。自動(dòng)調(diào)節(jié)如下更具體所述，根據(jù)本發(fā)明，使用涉及內(nèi)生和/或誘發(fā)組織移位的聲學(xué)數(shù)據(jù)，患者的自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)或自動(dòng)調(diào)節(jié)能力也可以被確定.icp和自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)或自動(dòng)調(diào)節(jié)能力是密切相關(guān)的。位于心動(dòng)周期內(nèi)任何一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的腦內(nèi)血液凈容積是全身血壓和腦脈管系統(tǒng)保護(hù)性自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制的函數(shù)，其中上述腦脈管系統(tǒng)包括了從毫米級(jí)直徑的大動(dòng)脈到微米級(jí)直徑的小動(dòng)脈。腦脈管系統(tǒng)的各種物理標(biāo)度對(duì)促成ICP和自動(dòng)調(diào)節(jié)確定的不同時(shí)間標(biāo)度和不同水平做出反應(yīng)。各類(lèi)腦脈管系統(tǒng)具有不同的材料屬性(諸如楊氏模量)，這些材料屬性促成了大腦中的不同移位屬性。腦接收基本恒定的血流速，這由腦灌注壓(CPP)確定，在這里在一個(gè)很大的平均動(dòng)脈壓范圍內(nèi)存在CPP=MAP-ICP。因此，通常情況下，為了維持腦的正常腦血流，腦及其脈管系統(tǒng)能夠改變CPP。這被稱(chēng)為自動(dòng)調(diào)節(jié)的正常狀態(tài)，當(dāng)喪失了為維持正常腦血流而改變CPP的能力時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)處于異常狀態(tài)，而且ICP變得和平均動(dòng)Ji^血壓不成正比.在一個(gè)實(shí)施方案中，連同同時(shí)進(jìn)行的連續(xù)ABP和經(jīng)顱多普勒流速的無(wú)創(chuàng)或有創(chuàng)測(cè)量，通過(guò)使用與內(nèi)生和/或誘發(fā)組織移位或泄出(emission)有關(guān)的被連續(xù)采集的無(wú)創(chuàng)CNS目標(biāo)位置聲學(xué)數(shù)據(jù)，可以估計(jì)腦自動(dòng)調(diào)節(jié)的狀態(tài)。CPP由移位或泄出數(shù)據(jù)和ABP數(shù)據(jù)確定，具體而言，時(shí)間平均流速(FVm)和CPP(Mx)之間的以及心縮期流速和CPP(Sx)之間的相關(guān)系數(shù)指數(shù)在若干分鐘的期間內(nèi)被計(jì)算，并為每一次測(cè)定求平均值。針對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)和結(jié)果已知的各種臨床環(huán)境，這些相關(guān)索引被確定，由此，確定回歸線，并將回歸線用于推斷任意Mx和Sx值組合的腦自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。參見(jiàn)Czosnyka等人,MonitoringofCerebralAutoregulationinHead-InjuredPatients,StrokeVol.27,No.10，October,1996。在另一個(gè)實(shí)施方案中，連同連續(xù)ABP的同時(shí)測(cè)量，與組織移位(一個(gè)或多個(gè))和/或泄出(一個(gè)或多個(gè))有關(guān)的被連續(xù)采集的無(wú)創(chuàng)聲學(xué)數(shù)據(jù)被用于確定腦自動(dòng)調(diào)節(jié)的狀態(tài).具體而言，壓力反應(yīng)指數(shù)(PRx)被計(jì)算，用作移位和/或泄出值的有限數(shù)目連續(xù)取樣和ABP在若干分鐘內(nèi)的平均值之間的移動(dòng)相關(guān)系數(shù).因此，對(duì)ABP改變的腦血管反應(yīng)(自動(dòng)調(diào)節(jié))的連續(xù)指數(shù)被確定。正PRx表示受損的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且預(yù)示了不好的結(jié)果，而負(fù)PRx則表示完整的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且多半是好結(jié)果.參見(jiàn)Czosnylca等人，ContinuousMonitoringofCerebrovascularPressure-ReactivityinHeadInjury,ActaNeurochir〖Suppl],71:74-77,1998。在另一個(gè)實(shí)施方案中，與組織移位(一個(gè)或多個(gè))和/或泄出(一個(gè)或多個(gè))有關(guān)的連續(xù)無(wú)創(chuàng)聲學(xué)數(shù)據(jù)和連續(xù)有創(chuàng)或無(wú)創(chuàng)ABP數(shù)據(jù)被同時(shí)采集，這些數(shù)據(jù)的謙分析被用于確定腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)的狀態(tài)。從快速傅立葉變換(FFT)詳中計(jì)算出傳遞函數(shù)(TFn)，并將其作為移位和/或泄出和ABP諧振峰幅度的比例，以區(qū)分血管反應(yīng)狀態(tài).TF針對(duì)各種已知的臨床環(huán)境被計(jì)算，并且上述數(shù)據(jù)被用于確定和自動(dòng)調(diào)節(jié)特定狀態(tài)對(duì)應(yīng)的TF的值。這些TF值能夠從僅和升高ICP或主動(dòng)血管舒張有關(guān)的作用中區(qū)分出受損自動(dòng)調(diào)節(jié)。參見(jiàn)Nichols，J等人，DetectionofImpairedCerebralAutoregulationUsingSpectralAnalysisofIntracranialPressureWaves,J.Neurotraumavol.13，No.8，1996。為了準(zhǔn)確確定ICP和/或自動(dòng)調(diào)節(jié)的狀態(tài)，可能需要在一段有限的時(shí)間內(nèi)對(duì)血液動(dòng)力學(xué)和/或腦脊髄系統(tǒng)進(jìn)行擾動(dòng)，從而導(dǎo)致ICP中的已知變化或激發(fā)自動(dòng)調(diào)節(jié)。下面描述了包括生理激發(fā)在內(nèi)的擾動(dòng)的幾個(gè)示例類(lèi)型1)用于自動(dòng)調(diào)節(jié)評(píng)價(jià)的血液動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的機(jī)械干擾可以包括圍繞下肢放置的大型氣體或液壓血壓袖帶，并且該袖帶被充氣以增加到心臟的靜脈回流，從而增加血管血容量，導(dǎo)致更多的血液流向大腦。通過(guò)多普勒信息的分析，自動(dòng)調(diào)節(jié)的狀態(tài)能夠被估計(jì)。增加腦血流的其它方法包括將患者置于重力室中，針對(duì)插管患者改變呼吸機(jī)的換氣參數(shù)以及限制動(dòng)脈血流向外周組織。2)用于自動(dòng)調(diào)節(jié)評(píng)價(jià)的血液動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的藥理學(xué)干擾.如杲自動(dòng)調(diào)節(jié)是完整的，大腦能夠通過(guò)血流重定向和改變阻力對(duì)上述減少的血流做出響應(yīng)，以確保大腦接收到足夠的灌注.作為另一種選擇，可以給與靜脈注射藥物以暫時(shí)增加血容量和腦血流。如果自動(dòng)調(diào)節(jié)是完整的，大腦能夠?qū)Υ俗龀鲰憫?yīng).改變血容量和血流的其它方法包括使用血管加壓藥、血管舒張劑、變時(shí)性和收縮性藥物。3)改變ICP的患者體位變化(例如，Trendelenberg體位和反-Trendelenberg體位)和改變ICP的患者平衡變化(諸如咳嗽、噴l等)。4)改變胸內(nèi)壓的呼吸機(jī)榆入和輸出的調(diào)節(jié)。在大多數(shù)情況下，具有完整自動(dòng)調(diào)節(jié)和正常ICP的患者能夠忍耐任何頭部體位的變化，包括頭向下或頭向上的體位。即使對(duì)于完全正常、健康的個(gè)體，也會(huì)有ICP的短暫變化，這和體位的上述變化有關(guān)；但是，在很短的幾秒內(nèi)，軀體對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，ICP恢復(fù)到正常值.可以想象為了校準(zhǔn)或重新設(shè)定用于無(wú)創(chuàng)確定ICP和自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法，需要體位的變化以產(chǎn)生ICP或自動(dòng)調(diào)節(jié)的已知變化。聲源/探測(cè)器組件、掃描和定位方法本發(fā)明的一個(gè)方面涉及在本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中使用的聲源/探測(cè)器組件。在工作時(shí)，聲源/探測(cè)器組合(諸如TCD源/探測(cè)器)被穩(wěn)固地安裝在或夾持在患者體表的附近，以便調(diào)節(jié)聲源(一個(gè)或多個(gè))的焦點(diǎn)，從而在患者體內(nèi)的血管或其它目標(biāo)位置上提供聲焦點(diǎn)。針對(duì)CNS目標(biāo)位置，聲源/探測(cè)器被穩(wěn)定地安裝在或夾持在顱窗的附近，以便調(diào)節(jié)聲源的焦點(diǎn)(一個(gè)或多個(gè))，從而在CNS組織(諸如腦血管)上提供聲焦點(diǎn)。聲源/探測(cè)器組合優(yōu)選作為一個(gè)單一的單元被提供，但是分立聲源和探測(cè)器部件可以被使用。連同安裝結(jié)構(gòu)或附件的聲源/探測(cè)器組合可以被提供，上述安裝結(jié)構(gòu)或附件提供對(duì)期望患者采樣位置的臨時(shí)粘附并且可以作為一個(gè)單次使用的部件被提供。各種類(lèi)型的聲換能器和聲換能器陣列可以用作本發(fā)明的聲源/探測(cè)器組件和聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件。單獨(dú)的聲換能器或單獨(dú)的聲換能器陣列可以同時(shí)作為聲源和探測(cè)器工作，或者分立的聲源和探測(cè)器換能器或換能器陣列也可以被提供。傳統(tǒng)的PZT聲換能器可以作為本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件被實(shí)現(xiàn)。有cMUT和PVDF單元或元件組成的聲換能器陣列也可以被使用，并且在許多應(yīng)用中被優(yōu)先選用.PZT、cMUT和PVDF聲換能器和陣列可以被組合成各種數(shù)據(jù)采集部件，并在其它的實(shí)施方案中工作在聲源和/或接收器模式下。在一個(gè)實(shí)施方案中，聲源/探測(cè)器組合可以被安裝在穩(wěn)定器上，或是被安裝到頭盔式結(jié)構(gòu)或頭帶這樣的結(jié)構(gòu)上或結(jié)構(gòu)中，其中上述頭盔式結(jié)構(gòu)或頭帶可以被安裝在頭上。包含聲學(xué)透射材料(諸如聲凝膠)的聲施加裝置可以被安裝在聲源/探測(cè)器組合和頭部的表面之間.聲學(xué)裝置的控制可以被手動(dòng)或使用自動(dòng)化機(jī)構(gòu)完成，諸如機(jī)械或電子控制機(jī)械裝置.上述機(jī)械裝置在本領(lǐng)域?qū)儆诠ＷR(shí).使用標(biāo)準(zhǔn)TCD換能器測(cè)量生理參數(shù)的聲學(xué)技術(shù)的一個(gè)使用缺點(diǎn)是使用聲換能器的期望CNS目標(biāo)區(qū)域的定位比較困難，并且經(jīng)常需要一位受過(guò)訓(xùn)練、經(jīng)驗(yàn)豐富的超聲波檢查人員找到并(聲學(xué)地)照射期望目標(biāo)區(qū)域(諸如MCA)。在確定期望目標(biāo)區(qū)域的位置后，超聲波檢查人員通常會(huì)把笨重且令人不適的頭戴式耳機(jī)放在換能器上，用于穩(wěn)定換能器位置并減少患者運(yùn)動(dòng)和其它干擾對(duì)換能器位置的影響。超聲波檢查人員也可以被要求監(jiān)測(cè)聲學(xué)讀數(shù)并間斷性地調(diào)整換能器的位置，以維持在期望數(shù)據(jù)采集區(qū)域上的聚焦。在臨床環(huán)境中，在不需要訓(xùn)練有素的超聲波檢查人員的情況下，提供在可靠和自動(dòng)的模式下用f定位和聲學(xué)照射和/或探測(cè)期望目標(biāo)區(qū)域的系統(tǒng)和方法是合乎需要的。圖5說(shuō)明了包括大腦中動(dòng)脈(MCA)10的較大腦血管，這是標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)煩多普勒操作的目標(biāo)和上述用于確定ICP的方法中使用的聲學(xué)測(cè)量的目標(biāo)。大腦前動(dòng)脈14、前交通動(dòng)脈16、頸內(nèi)動(dòng)脈18和后交通動(dòng)脈19被顯示。涂黑的血管分支代表朝向聲學(xué)裝置12的血流，用交叉平行線畫(huà)出陰影的血管部分表示遠(yuǎn)離換能器的血流。位于血管右側(cè)的是本發(fā)明的聲源探測(cè)器組件12，其在如下所述的掃描模式中發(fā)射聲問(wèn)詢信號(hào)，其中大目標(biāo)區(qū)域先于較小目標(biāo)位置的定位被聲學(xué)照射。因此，本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及在自動(dòng)模式下使用包括多個(gè)聲源和/和探測(cè)器元件的陣列用于定位和聲學(xué)照射和/或探測(cè)期望目標(biāo)位置的方法和系統(tǒng)。聲換能器/接收器陣列可以用在掃描模式中，例如用于從位于較大目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)位置中采集聲學(xué)數(shù)據(jù)。根據(jù)在掃描模式中收集到的聲學(xué)數(shù)據(jù)，可以把位于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的局部位置選為用于聚焦聲學(xué)照射和/或探測(cè)的目標(biāo)位置。根據(jù)在掃描模式中收集到的聲學(xué)數(shù)據(jù)的任何一個(gè)方面，諸如聲散射幅度、相位和/或頻率最大值或最小值、組織硬度屬性、內(nèi)源性和/或謙發(fā)組織移位屬性、上述屬性的變化率等，局部目標(biāo)位置可以被選擇或預(yù)先確定。使用機(jī)械或電子束控制和其它自動(dòng)聲聚焦方法，聲換能器/接收器陣列的元件在被選目標(biāo)位置的聚焦可以在自動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)，在另一個(gè)實(shí)施方案中，一種自動(dòng)系統(tǒng)被提供，該系統(tǒng)可以在掃描模式下在較大目標(biāo)區(qū)域內(nèi)確定期望目標(biāo)銀置，聚焦在用于采集聲學(xué)數(shù)據(jù)的期望目標(biāo)位置上，并在此后周期性掃描目標(biāo)區(qū)域，如果需要的話可以重定位聲焦點(diǎn)以維持聲源在期望目標(biāo)位置的焦點(diǎn).使用本發(fā)明的聲換能器/接收器陣列組件，多個(gè)目標(biāo)位置也可以在掃描模式下被定位且被順序地和/或同時(shí)聚焦，用于從多個(gè)目標(biāo)位置的聲學(xué)數(shù)據(jù)采集.還公開(kāi)了包括聲源和/或探測(cè)器元件的合適陣列的系統(tǒng).圖6A示意性顯示了本發(fā)明的掃描聲學(xué)換能器組件20的用法，上述掃描聲學(xué)換能器組件在掃描模式中聲學(xué)照射大范圍目標(biāo)區(qū)域22，并從位于大范圍目標(biāo)區(qū)域22內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)中采集聲學(xué)數(shù)據(jù)，諸如大部分腦血管叢，如圖6B所示，根據(jù)在掃描模式中采集到的聲學(xué)數(shù)據(jù)，位于掃描區(qū)域內(nèi)的局部目標(biāo)位置24可以被識(shí)別，并且為了從期望的目標(biāo)位置(一個(gè)或多個(gè))中采集聲學(xué)數(shù)據(jù)，換能器組件的元件被聚焦在局部目標(biāo)位置(一個(gè)或多個(gè))上。局部目標(biāo)位置(一個(gè)或多個(gè))的選擇可以根據(jù)各種聲學(xué)屬性被預(yù)先確定，這些聲學(xué)屬性包括聲散射數(shù)據(jù)的振幅(或任何衍生振幅)、聲散射數(shù)據(jù)的多普勒分析、聲學(xué)數(shù)據(jù)的相位或頻率、原始和/或最大和/或最小振幅的變化、位于心動(dòng)周期和/或呼吸周期或其它周期內(nèi)的聲學(xué)信號(hào)的相位或頻率、或從聲學(xué)數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的測(cè)定值，諸如流速、組織的硬度屬性、內(nèi)生和/或誘發(fā)組織移位屬性、與這些移位相關(guān)的聲發(fā)射、這些屬性變化率和類(lèi)似參數(shù).為了使用本發(fā)明的方法確定ICP,如圖6A所示，通過(guò)掃描期望目標(biāo)區(qū)域以及確定最大幅度聲散射或最大多普勒或流速值的局部位置(其代表MCA)，期望局部目標(biāo)位置(諸如MCA或其它煩血管)的選擇被優(yōu)選實(shí)現(xiàn)。然后，聲源/接收器數(shù)據(jù)采集部件的聲學(xué)元件可以被聚焦在一個(gè)或多個(gè)局部MCA位置用于聲學(xué)數(shù)據(jù)采集。在聲學(xué)數(shù)據(jù)采集之前，各種無(wú)創(chuàng)、非聲學(xué)檢測(cè)方式可以被選擇使用或額外使用，以確定包括血管(諸如MCA)在內(nèi)的內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)的位置。例如，近紅外分光鏡檢查(NIRS)、磁共振和其它技術(shù)可以用于內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)的成像和定位.結(jié)合本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，這些技術(shù)可以在估計(jì)聲學(xué)屬性之前用于確定內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)的位置.使用下述方法學(xué)和組件，聲源/探測(cè)器組合可以用在掃描模式和聚焦模式兩種模式下，其中上述聲源/探測(cè)器組合優(yōu)選是包括多個(gè)換能器元件的聲換能器陣列.聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件的一個(gè)或多個(gè)聲源元件在掃描模式下掃描顱內(nèi)目標(biāo)區(qū)域(或其它目標(biāo)區(qū)域)，以識(shí)別具有預(yù)定和/或期望聲學(xué)屬性的目標(biāo)位置。當(dāng)聲源已經(jīng)識(shí)別出一個(gè)或多個(gè)具有預(yù)定或期望聲學(xué)屬性的目標(biāo)位置時(shí)，一個(gè)或多個(gè)聲源可以被手動(dòng)或自動(dòng)聚焦在期望目標(biāo)位置(一個(gè)或多個(gè))上，以用于在聲詢問(wèn)或數(shù)據(jù)采集模式下的操作。聲源也可以被編程以用于監(jiān)測(cè)被采集的聲學(xué)數(shù)據(jù)，并且用于調(diào)節(jié)聲源的定位和/或聚焦，以便將被選或預(yù)定聲源(一個(gè)或多個(gè))的焦點(diǎn)維持在期望的目標(biāo)位置上。同樣，聲源(一個(gè)或多個(gè))可以被編程以用于在預(yù)定時(shí)間點(diǎn)上從多個(gè)預(yù)定或被編程的目標(biāo)位置中收集數(shù)據(jù)。實(shí)際上，本發(fā)明的聲換能器源和探測(cè)器元件可以被編程用于在一個(gè)或多個(gè)時(shí)間點(diǎn)上從一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)位置中收集一種或多種類(lèi)型的聲學(xué)數(shù)據(jù)。使用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，聲學(xué)數(shù)據(jù)的采集優(yōu)選在自動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)。根據(jù)期望目標(biāo)位置的聲學(xué)屬性掃描和確定期望目標(biāo)位置的方法學(xué)可以以"范圍-多普勒"搜索方法學(xué)為基礎(chǔ)，例如上述方法被用在搜尋潛艇的編程魚(yú)雷上。范閨-多普勒處理是匹配濾波的有效實(shí)現(xiàn)方式，它在雷達(dá)和聲納信號(hào)處理領(lǐng)域中已經(jīng)使用多年。它是一種健壯的技術(shù)，部分原因是因?yàn)樗粚?duì)環(huán)境的統(tǒng)計(jì)特性和所遇到的目標(biāo)做出了極少的假設(shè)。范圍-多普勒處理提供了一種感興趣目標(biāo)空間和時(shí)間(也就是多普勒)散射屬性的有用分解。傳感器時(shí)序數(shù)據(jù)被分解成幀，通常是重疊的，并和傳遞波形副本相乘，然后通過(guò)快速傅立葉變換(FFT)算法被轉(zhuǎn)換到頻域中。這些操作非常有效地實(shí)現(xiàn)了一組匹配濾波器，每一個(gè)匹配濾波器均和多普勒頻移的窄帶匹配。范圍-多普勒處理根據(jù)目標(biāo)范圍和相對(duì)于聲學(xué)裝置的速度提供目標(biāo)的分離。在顱內(nèi)，到目前為止MCA流是最大的目標(biāo)，使其具有"搜索并返回"方法的特性。在期望目標(biāo)區(qū)域中找到并維持聲學(xué)焦點(diǎn)的其它方法學(xué)也可以被使用。下述聲學(xué)全息成像技術(shù)也可以被使用，諸如Porter，R.P.，P.D.Mourad，andA-Al-Kurd(1992)Wavefrontreconstructioninvariable,咖Uimodewaveguides.J.Opt.Soc.Am.，A9(11)1984-1990和Mourad,P.D.,D.Rouseff,R.P.Porter,andA.A卜Kurd(1992)，Sourcelocalizationusingareferencewavetocorrectforoceanicvariability,J.Acoust.Soc.A邁.92(1)1031-1039。使用聲學(xué)全息成像技術(shù)，在它們?cè)诼晫W(xué)陣列上均被測(cè)量以后，來(lái)自目標(biāo)的信號(hào)通過(guò)巻積和來(lái)自參考源的信號(hào)合并到一起.最終結(jié)果是最大值出現(xiàn)在目標(biāo)位置處的公式。例如，為了使用聲學(xué)全息成像技術(shù)確定icp，所有聲場(chǎng)可以用聲場(chǎng)的傅立葉變換或聲場(chǎng)傅立葉變換的分量(例如，多普勒信號(hào))替換.在上述實(shí)施方案中，來(lái)自聲學(xué)陣列的聲后向散射的傅立葉變換可以用作目標(biāo)信號(hào)，而來(lái)自TCD或來(lái)自放置在對(duì)側(cè)類(lèi)部的陣列的前向散射可以用作參考源。這些信號(hào)能夠通過(guò)數(shù)學(xué)方法被組合到一起，以便在期望的目標(biāo)位置上找到并維持聲學(xué)焦點(diǎn).在另一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)會(huì)使用戶輔助進(jìn)行自動(dòng)確定目標(biāo)的選擇是有用的，所述自動(dòng)確定目標(biāo)是本發(fā)明不依賴于用戶的方面。例如，這在下述情況下是有用的，在這些情況中自動(dòng)識(shí)別感興趣特征的系統(tǒng)不必完全集中在上述特征上，或是以致于用戶能夠根據(jù)他們的意見(jiàn)驗(yàn)證計(jì)算機(jī)選擇地特征是否是最佳特征。基本想法是如果在感興趣值的空間分布中不存在全局最小值或最大值，感興趣特征將表示局部。將使用在大腦中動(dòng)脈中找到最大流速的實(shí)施例，其中已知大腦中動(dòng)脈中的速度具有一個(gè)沿大腦中動(dòng)脈空間分布的速度值范圍，同時(shí)應(yīng)當(dāng)理解這種技術(shù)不受上述應(yīng)用的限制。在自動(dòng)確定特征目標(biāo)的同時(shí)允許用戶參與目標(biāo)確定的示例聲學(xué)系統(tǒng)可以使用由DWL公司，Spencer技術(shù)公司，Nicolet公司等制造的傳統(tǒng)TCD系統(tǒng)，其中聲傳感器由單個(gè)換能器元件組成，并且聲學(xué)系統(tǒng)為上述換能器的指定方向(orientation)提供了僅沿著單個(gè)換能器束的信息。在這里，用戶手動(dòng)操縱換能器，以便它能夠聲穿透腦結(jié)構(gòu)的不同部分，并且能夠用電子學(xué)方法控制沿?fù)Q能器射束軸的深度.通過(guò)信息的實(shí)時(shí)顯示和用戶對(duì)上一個(gè)時(shí)刻顯示內(nèi)容的記憶，引導(dǎo)用戶找出MCA中流速的最大值。一部分顯示可以提供感興趣變量在某個(gè)位置相對(duì)于換能器表面的實(shí)時(shí)值(既然真實(shí)深度并不重要，所以可以用絕對(duì)單位或任意單位報(bào)告)，上述換能器由用戶使用專(zhuān)為這種目的設(shè)計(jì)的光標(biāo)選擇。例如，顯示可以提供MCAjl線的實(shí)時(shí)值，或者稱(chēng)為流頻謙圖。顯示的另一部分可以在換能器的任何一個(gè)指定方向(相對(duì)于光標(biāo)的實(shí)時(shí)位置在MCA中流的較大值的方向)提供用于和用戶交流的圖形圖<象，。這可以采用指向不同方向的兩個(gè)箭頭(例如，一個(gè)指"上"，一個(gè)指"下")的形式，在這里用戶已知上和下分別表示相對(duì)于光標(biāo)當(dāng)前位置較深和較淺的位置。如果在兩個(gè)方向上均存在流速的局部最大值，通過(guò)用更亮的箭頭指向該方向，存在更大最大值的方向可以被標(biāo)明。通過(guò)測(cè)量在指定時(shí)刻被換能器聲穿透的所有點(diǎn)的多普勒頻移，這些流速梯度可以在相關(guān)的控制器部件中被計(jì)算，以提供流速局部梯度的實(shí)時(shí)計(jì)算.通過(guò)使用各種已知的數(shù)學(xué)方程(偏差分、各階中心差分等)，上述計(jì)算可以被執(zhí)行。在MCA流中局部流速最大值的絕對(duì)位置不需要被用戶知道或凈艮告或顯示給用戶。用戶從上述分析中獲得的是在流速中局部最大值相對(duì)于光標(biāo)當(dāng)前位置的方向，上述光標(biāo)的位置不需要被限定。然后，用戶可以操縱光標(biāo)，用于報(bào)告沿聲束方向在較深或較淺位置上的頻詳圖，并判斷它們自身是否達(dá)到流速中的局部最大值。通過(guò)以該方式提供沿射束軸向的流速的定向探查，結(jié)合換能器相對(duì)位置或角度的物理操縱，用戶能夠在導(dǎo)向方式下確定流速最大值的位置。標(biāo)準(zhǔn)TCD裝置也允許裝置發(fā)射其幅度受到換能器波束上給定點(diǎn)的流速制約的聲波，尤其是其頻譜圖顯示給用戶的裝置，上述附加信息可能是本發(fā)明用戶感興趣的信息。此外，可將裝置設(shè)計(jì)為當(dāng)沿?fù)Q能器波束操縱光標(biāo)而使流速的絕對(duì)值增加或減少時(shí)能夠使顯示亮度增加或減小。這樣，視覺(jué)信息將補(bǔ)充用戶現(xiàn)有的聽(tīng)覺(jué)信息。使用聲學(xué)換能器相對(duì)密集分布的聲學(xué)陣列，而不是包括一個(gè)換能器或稀疏陣列的聲學(xué)陣列，可以在任意時(shí)刻在與聲束中心成各種角度的深度位置上獲取與流速相對(duì)空間分布有關(guān)的信息，用戶輔助部件可以提供顯示局部流速最大值方向的顯示，但是，使用換能器陣列，可以在其他維中提供涉及最大流速方向的定位信息，而且可以在光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的每一個(gè)方向上摘映箭頭指示引導(dǎo)用戶，其中上述光標(biāo)在相對(duì)于實(shí)時(shí)光標(biāo)位置的3個(gè)可能方向上運(yùn)動(dòng)。一組箭頭可以指示比當(dāng)前光標(biāo)位置深或淺的局部最大值。另一組箭頭可以指示在當(dāng)前光標(biāo)位置之前或之后的局部最大值。還有一組箭頭可以指示流速局部最大值比當(dāng)前光標(biāo)位置或深或淺。這種信息可以按上述方式使用聲后向散射的多普勒分析計(jì)算，其中上述聲后向散射來(lái)自被換能器陣列聲穿透的位置場(chǎng)中.借助這種信息和包括感興趣位置瞬時(shí)頻詳困的上述輔助聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)信息，陣列的用戶定位可以被引導(dǎo)，以移動(dòng)光標(biāo)并重新檢查頻詳固。參考作為期望目標(biāo)位置的大腦中動(dòng)脈(MCA)，下面描述了用于定位和照射一個(gè)或多個(gè)期望目標(biāo)位置的聲學(xué)系統(tǒng)和換能器組件，應(yīng)當(dāng)理解這種目標(biāo)位置僅是示意性的，而且應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的方法和聲學(xué)組件也可以用于定位和聲學(xué)照射其它目標(biāo)位置，包括腦血管以及CNS和非CNS目標(biāo)位置。下面描述的聲學(xué)方法和系統(tǒng)可以用在需要收集涉及期望目標(biāo)位置聲學(xué)屬性的數(shù)據(jù)的任何應(yīng)用中.應(yīng)當(dāng)理解在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在具有各種配置和結(jié)構(gòu)的聲換能器陣列，并且這些聲換能器陣列可以用在各種應(yīng)用中.本發(fā)明的聲換能器陣列通常很薄，而且通常包括一層換能器元件或多個(gè)換能器元件的厚度.堆疊的多層換能器單元或元件可以在一些應(yīng)用中使用，換能器元件或單元可以被排列在一個(gè)平面上以形成一個(gè)平坦的平面陣列，或者它們可以被排列成曲面或幾何形狀成階梯狀的陣列。具有各種配置和結(jié)構(gòu)的換能器陣列可以用在本公開(kāi)考慮的應(yīng)用中。在一個(gè)實(shí)施方案中，包括本發(fā)明聲源/探測(cè)器組合的數(shù)據(jù)采集部件包括多個(gè)電容微電機(jī)超聲換能器(cMUT)單元。cMUT超聲換能器使用半導(dǎo)體加工技術(shù)制造，并且具有足夠的功率和靈敏度以便在診斷超聲能量水平上發(fā)射和接收，對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō)這是必要的和充分的。換能器元件使用安裝在硅襯底上的小的電容性膜片結(jié)構(gòu)制造。cMUT換能器陣列具有生產(chǎn)成;^1低的潛力，而且還可以將輔助電路集成在同一個(gè)芯片上。圖7顯示了一個(gè)cMUT超聲換能器單元結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖7所示，cMUT超聲換能器單元40包括如頂部電極所示的正極42和如底部電極所示的負(fù)極44。頂部電極通常被提供在柔性膜上或與柔性膜結(jié)合，底部電極通常被提供在村底46(諸如硅襯底)上或與襯底46結(jié)合。絕緣支撐物48被提供，以便在正負(fù)電極之間形成密閉腔室50。內(nèi)腔50可以包含氣體或液體或凝膠類(lèi)物質(zhì)，或者它可以用作真空腔。cMUT超聲換能器的薄膜結(jié)構(gòu)將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成調(diào)制電容信號(hào)，或反之亦然。直流偏置電壓被施加，交流信號(hào)要么是在發(fā)射時(shí)施加在直流信號(hào)上，要么是在接收時(shí)測(cè)量。通常，cMUT換能器元件可以在發(fā)射和接收操作的各種模式中操作，包括無(wú)偏置模式、塌陷(collapsed)模式、非塌陷模式和塌陷快速回復(fù)模式(僅發(fā)射時(shí))。使用cMUT換能器單元、元件和陣列的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于電子裝置可以被提供在單元結(jié)構(gòu)上或單元結(jié)構(gòu)中，這極大地簡(jiǎn)化了和陣列的電子通信，并且促進(jìn)了可編程的陣列特性.cMUT換能器陣列由多個(gè)獨(dú)立的cMUT超聲換能器單元結(jié)構(gòu)組成，這些cMUT超聲換能器單元排列成多個(gè)元件，這些按行和/或列和/或更小劃分排列的元件構(gòu)成了陣列。圖8圖解說(shuō)明上迷陣列60,構(gòu)成每一個(gè)換能器元件64的cMUT換能器單元62的數(shù)目和構(gòu)成陣列的元件的數(shù)目可以變化，這取決于陣列的應(yīng)用.困8所示cMUT換能器陣列60包括多個(gè)cMUT換能器元件64，每一個(gè)換能器元件64包括一個(gè)獨(dú)立cMUT單元62的6x6排列。因此，陣列60包括36個(gè)元件62的6x6排列，每一個(gè)換能器元件62有36個(gè)獨(dú)立cMUT換能器單元組成.具有多種配置的cMUT換能器陣列可以被組裝并被用在本發(fā)明中.發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)cMUT換能器陣列能夠被設(shè)置并被操作以達(dá)到作為適合在醫(yī)療裝置(諸如TCD裝置)中使用的聲學(xué)發(fā)射/接收裝置足以執(zhí)行聲發(fā)射和靈敏度的水平。更具體而言，如圖8所述的具有多個(gè)cMUT元件列的cMUT換能器陣列在80V偏壓、28V交流電壓下工作，以高達(dá)1.75W/cm2的強(qiáng)度將聲能量發(fā)射到CNS目標(biāo)位置，盡管使用傳統(tǒng)的TCD聲學(xué)裝置確定腦血流量只需要大約0.6-0.7W/cm2的示例發(fā)射強(qiáng)度。cMUT換能器陣列在實(shí)驗(yàn)中工作在80V偏壓、60和80dB的增益下，從陣列小于4cm到大于6cin的范圍內(nèi)以足以形成多普勒測(cè)定的水平接收來(lái)自CNS目標(biāo)位置的信號(hào)。cMUT換能器單元和元件可以按不同的組合方式排列，以提供具有不同能力的cMUT換能器陣列。如果每一個(gè)cMUT單元均配備了受到獨(dú)立控制或可控制的電子裝置，那么每一個(gè)cMUT單元均可以用作換能器元件，而且陣列可以由多個(gè)受到獨(dú)立控制或可獨(dú)立控制的cMUT單元構(gòu)成，更具體而言，一個(gè)換能器元件包括多個(gè)cMUT單元，該換能器元件作為一個(gè)單元受到電子控制或電子可控。因此，在圖8所示的陣列中，每一個(gè)元件64由多個(gè)(6x6)cMUT換能器單元62組成，這些cMUT換能器單元作為一個(gè)單元受到控制或是可控制的。作為另一種選擇，多個(gè)元件64(諸如構(gòu)成一行或一列的元件)可以作為一個(gè)單元受到電子控制或電子可控，以提供一個(gè)包括多行或多列換能器元件的cMUT換能器陣列。一個(gè)一維(1D)陣列可以由一個(gè)包括多個(gè)單元的換能器元件組成，同時(shí)一個(gè)二維(2D)陣列由以平面、二維結(jié)構(gòu)排列的多個(gè)換能器元件組成。在一個(gè)實(shí)施方案中，每一個(gè)聲學(xué)陣列均由一個(gè)或多個(gè)換能器元件組成的兩個(gè)cMUT聲學(xué)陣列在"米爾斯十字"結(jié)構(gòu)中被對(duì)準(zhǔn)，其中兩個(gè)換能器陣列通常彼此正交排列，這就允許一個(gè)陣列在發(fā)射和接收模式中垂直掃描，另一個(gè)在接收和發(fā)射模式中水平掃描.在上述實(shí)現(xiàn)中，第一線性cMUT發(fā)射陣列在第一方向(諸如垂直方向)上可控，笫二線性cMUT接收陣列通常和第一線性陣列正交并且在和第一方向垂直的方向上可控。兩個(gè)相交的線性cMUT陣列交替發(fā)射和接收超聲波束，同時(shí)控制發(fā)射和監(jiān)*聽(tīng)波束，以識(shí)別和集中在具有期望屬性的聲學(xué)信號(hào).在另一個(gè)實(shí)施方案中，包括PVDF(聚偏二氟乙烯)薄膜換能器的聲學(xué)陣列單獨(dú)用作聲探測(cè)器陣列，或是和同時(shí)作為聲源的cMUT陣列或單元件PZT換能器一起用作聲探測(cè)器陣列.在包括與其它換能器或陣列組合的PVDF陣列的示例實(shí)施方案中，源換能器或陣列發(fā)射穿過(guò)PVDF陣列的聲波，在和PVDF陣列的排列通常垂直的一個(gè)方向上掃射聲波。PVDF陣列用作聲探測(cè)器，接收和處理聲信號(hào)，圖9顯示了說(shuō)明本發(fā)明包括PVDF/cMUT組合陣列的聲學(xué)換能器陣列70的示意圖。陣列的組合深度通常很小，可以在大約lc邁左右。CMUT陣列72被放置在PVDF陣列74下面，在使用期間PVDF陣列74緊貼對(duì)^面放置。在這種結(jié)構(gòu)中，cMUT陣列用作聲源，發(fā)射穿過(guò)PVDF陣列的聲束。cMUT陣列72可以由包括一個(gè)或多個(gè)cMUT聲學(xué)元件的1D(如圖所示)或2D陣列組成。PVDF陣列也可以作為1D陣列(如圖所示)或2D陣列被提供。當(dāng)聲源(一個(gè)或多個(gè))和/探測(cè)器(一個(gè)或多個(gè))作為2D陣列被提供時(shí)，它們能夠在二維而不是一個(gè)方向上發(fā)射和/或檢測(cè)聲信號(hào)。圖10A和10B顯示了說(shuō)明本發(fā)明包括PVDF陣列/PZT陣列組合的聲學(xué)陣列的示意圖。cMUT陣列同樣可以和PZT換能器一起使用。PVT換能器通常被安裝在PVDF或cMUT陣列的下面，并且作為聲源透過(guò)PVDF或cMUT陣列發(fā)射單個(gè)寬波束.在這些實(shí)施方案中，PZT換能器通常用作聲源，并且PVDF或cMUT陣列通常用作聲探測(cè)器。圖10A顯示了聲源/探測(cè)器組合80，該組合包括放置在PVDF或cMUT陣列84下面的PZT換能器82，而PVDF或cMUT陣列84具有多個(gè)對(duì)齊的換能器元件86。每一個(gè)對(duì)齊的換能器元件86作為一個(gè)單元被控制或是可控制的。圖10B說(shuō)明了另一個(gè)聲源/探測(cè)器組合90,該組合包括放置在PVDF或cMUT換能器陣列94下面的PZT換能器92。換能器陣列94包括作為一個(gè)單元受到控制或可控制的分布在二維結(jié)構(gòu)中的多個(gè)換能器元件96。因此，PVDF或cMUT陣列可以如圖10A所示作為一個(gè)1D陣列被構(gòu)成，該1D陣列包括多個(gè)被對(duì)齊的換能器元件，或者如圖10B所示作為一個(gè)2D陣列被構(gòu)成，該2D陣列包括按二維結(jié)構(gòu)排列的多個(gè)換能器元件.本發(fā)明的超聲換能器陣列系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以在較高功率、較低成本的系統(tǒng)中提供多功能陣列。上述陣列有著4艮多用途，能夠執(zhí)行多種聲學(xué)功能，為了提供期望的功能可以被預(yù)編程或是可編程，而且可以作為集成臨床診斷系統(tǒng)的可置換或單次使用的元件被提供.在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的聲學(xué)陣列作為醫(yī)療裝置(諸如icp監(jiān)護(hù)裝置)的單次使用的聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件被提供，這種單次使用的聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件包括一個(gè)或多個(gè)聲換能器陣列，這些聲換能器陣列可以和具有數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和/或顯示能力的控制器部件進(jìn)行有效的通信，借助一條或多條可拆卸電纜，或是使用射頻、紅外或其它無(wú)線技術(shù)，一個(gè)或多個(gè)聲換能器陣列可以和控制器部件通信.換能器陣列(一個(gè)或多個(gè))可以是可控的且可編程的，以掃描一個(gè)或多個(gè)具有確定邊界或參數(shù)的目標(biāo)區(qū)域，并根據(jù)預(yù)先選定的或可選擇的聲學(xué)屬性定位一個(gè)或多個(gè)期望目標(biāo)位置(一個(gè)或多個(gè))。此外，換能器陣列(一個(gè)或多個(gè))還可以是可編程的和/或可控制的，通過(guò)在自動(dòng)模式下將具有預(yù)選強(qiáng)度、幅度、相位、頻率等的超聲束對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域(一個(gè)或多個(gè))，從而建立和維持焦點(diǎn)。本發(fā)明的換能器陣列也可以被編程以便同時(shí)或在不同時(shí)刻收集來(lái)自多個(gè)目標(biāo)位置的聲學(xué)數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)換能器陣列或多個(gè)陣列可以被編程，以交替操作聲源和探測(cè)器。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于檢測(cè)多個(gè)患者數(shù)據(jù)的多個(gè)換能器陣列和一個(gè)單獨(dú)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和顯示裝置通信，并將數(shù)據(jù)傳給該裝置.圖11A和11B說(shuō)明了本發(fā)明聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件的一個(gè)示例實(shí)施方案，上述聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件包括聲源/探測(cè)器系統(tǒng)，諸如聲學(xué)陣列。在圖11A和11B所示的實(shí)施方案中，顯示了可置換和不可置換元件。在閨11B的系統(tǒng)中，聲學(xué)系統(tǒng)的昂貴元件作為不可置換部件被提供，而需要和患者提供，圖11A說(shuō)明了包括聲換能器陣列102和聲傳播部件106的聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件100,其中聲換能器陣列102與陣列電極部件l(M連接，聲傳播部件106促進(jìn)了換能器陣列102和患者體表之間的高保真度的聲傳播.聲傳播部件106優(yōu)選包括一個(gè)密閉殼體，該殼體包含聲傳播介質(zhì)，諸如具有一致屬性和基本上不存在聲學(xué)特性明顯不連續(xù)(諸如氣泡)的聲凝膠。聲傳播部件106可以在至少一部分棵露面108上涂上粘性物質(zhì)，便于將數(shù)據(jù)采集部件臨時(shí)粘附在患者體表上。帶有粘性物質(zhì)的棵露面108可以由可拆卸外殼110保護(hù)，可拆卸外殼110在放置在患者體表之前被移去。換能器陣列和陣列電子部件可以被永久地安裝在結(jié)構(gòu)112中或結(jié)構(gòu)112上，這就便于數(shù)據(jù)和/或能量在控制器部件之間來(lái)回傳遞.結(jié)構(gòu)112可以包括控制和/或能量元件，或可在換能器陣列和陣列電子部件與控制和/或能量元件之間提供可操作連接，所述控制和/或能量元件容納在分立控制器部件中。如圖11A所殺，數(shù)據(jù)采集部件100可以通過(guò)結(jié)構(gòu)112和電纜114和控制器部件通信，或者通信可以使用其它通信方法(諸如RF通信系統(tǒng))提供。如果換能器陣列102和陣列電子部件104被永久或半永久地安裝在結(jié)構(gòu)12中，那么聲傳播部件106可以作為單次使用的部件被提供，而且在安裝到患者體表之前，聲傳播部件106可以被固定在換能器陣列102的棵露面上.可替換地，如圖11B所示，聲換能器陣列102、陣列電子部件104和聲傳播部件106可以作為單次使用的聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件116被提供。單次使用聲學(xué)數(shù)據(jù)采集部件116具有一個(gè)如導(dǎo)線118所示的電子接口部件，它提供了陣列102和陣列電子部件104之間的通信，以及結(jié)構(gòu)112中或遙控部件中的電子和/或能量能力。提供和數(shù)據(jù)采集部件116之間連接的電子接口部件可以是和結(jié)構(gòu)112中的配對(duì)接口部件進(jìn)行連接的有線接口部件，或者它可以作為無(wú)線接口通信部件被提供。在上述實(shí)施方案中，單次使用的數(shù)據(jù)采集部件116可以用無(wú)菌或非無(wú)菌方式封裝。在上述實(shí)施方案中，聲學(xué)陣列和患者接口部件一起作為單次使用或可置換的系統(tǒng)元件的一部分被提供.聲學(xué)陣列優(yōu)選和聲凝膠這樣的聲傳播材料接觸，向目標(biāo)區(qū)域提供并從目標(biāo)區(qū)域接收高保真聲傳播。聲傳播材料優(yōu)選和粘合材料這樣的接觸材料連接，便于可置換系統(tǒng)元件臨時(shí)定位和粘附在患者皮膚上?；颊呓佑|材料可以由可移去外殼保護(hù)，上述外殼在使用時(shí)可以被拿掉。包括聲學(xué)陣列的可置換系統(tǒng)元件可以作為一個(gè)元件被提供，該元件可以被消毒和封裝以在某個(gè)時(shí)候使用。可替換的單次使用的系統(tǒng)和元件也可以被使用。在這樣一個(gè)可選擇系統(tǒng)中，聲傳播材料層可以作為一個(gè)獨(dú)立消毒、封裝的部件被提供，該部件用于和包括聲學(xué)陣列(一個(gè)或多個(gè))在內(nèi)的不可置換部件連接'上述層可以具備一側(cè)用于和患者皮膚接觸的粘合層，或者，凹槽可以用于手工涂敷聲學(xué)傳輸材料.很明顯關(guān)于可置換和不可置換元件有許多不同的實(shí)施方案和排列可以被使用。這種緊湊的可置換陣列元件可以被放置在和患者顙部接觸的位置上，當(dāng)陣列元件被激勵(lì)時(shí)，陣列元件電子掃描腦血管這樣的感興趣目標(biāo)區(qū)域，然后將聲源(一個(gè)或多個(gè))和探測(cè)器(一個(gè)或多個(gè))聚焦在諸如MCA這樣的感興趣位置上。在工作期間，聲學(xué)陣列監(jiān)測(cè)并維持在感興趣區(qū)域上的聚焦。在這個(gè)實(shí)施方案中，聲學(xué)陣列構(gòu)成了包括聲凝膠或另一種聲材料在內(nèi)的可置換組件的一部分，所述另一種聲材料便于聲信號(hào)在工作期間在患者皮膚交界面中傳播.聲凝膠的棵露面優(yōu)選和一個(gè)或多個(gè)粘合元件通過(guò)界面連接，所述粘合元件便于在期望的患者體表上臨時(shí)放置并形成穩(wěn)固接觸。在聲凝膠上可以配備可移去的外殼，以保護(hù)聲學(xué)陣列和其它部件。如圖11B所示，這些元件可以作為一個(gè)可置換的單元被提供，可置換單元可以安裝在系統(tǒng)的不可置換元件上。系統(tǒng)的不可置換元件可以包括支持硬件、一個(gè)或多個(gè)電纜或無(wú)線傳輸接口，和數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和顯示裝置(未示出)。出于估計(jì)CNS組織(包括血液和血管)聲學(xué)屬性的原因，聲源(一個(gè)或多個(gè))和探測(cè)器(一個(gè)或多個(gè))的位置可以位于顱骨中的已知"聲學(xué)窗"。聲源(一個(gè)或多個(gè))關(guān)于探測(cè)器(一個(gè)或多個(gè))的位置取決于希望獲得的聲學(xué)數(shù)據(jù)，例如為了收集后向散射聲學(xué)數(shù)據(jù)，聲源(一個(gè)或多個(gè))和探測(cè)器(一個(gè)或多個(gè))彼此接近，為了收集前向散射聲學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)，聲源(一個(gè)或多個(gè))和探測(cè)器(一個(gè)或多個(gè))彼此通常被相對(duì)放置.通過(guò)將聲源(一個(gè)或多個(gè))和探測(cè)器(一個(gè)或多個(gè))放置在患者的各個(gè)位置上，就可以從各個(gè)角度收集聲學(xué)散射或反射數(shù)據(jù).為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)以用于確定ICP，涉及經(jīng)顱多普勒測(cè)量和周?chē)獕簻y(cè)量之間高度差的數(shù)據(jù)是合乎需要的，所以，當(dāng)聲源/探測(cè)器裝置包括一個(gè)聲學(xué)、微波或紅外接收器時(shí)，流體靜壓力傳感器可以被裝備，同時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)射器被裝備在周?chē)獕罕O(jiān)測(cè)器中.知道這些傳輸模態(tài)的傳播時(shí)間，頭戴式耳機(jī)和周閨血壓監(jiān)測(cè)器之間的線性距離能夠被測(cè)量。測(cè)量朝向地面方向的傳感器也可以被放置在聲源/探測(cè)器裝置上，以建立允許自動(dòng)測(cè)量地面和周?chē)獕罕O(jiān)測(cè)器之間角度的坐標(biāo)系。將上述信息反饋到被恰當(dāng)設(shè)計(jì)的小型集成電路中，上述直線距離和角度能夠被獲取，并且頭戴式耳機(jī)和周閨血壓監(jiān)測(cè)器之間的垂直高度差能夠被計(jì)算.其它類(lèi)型的流體靜壓力傳感器也可以被使用。根據(jù)使用V-mca測(cè)量得到的ICP確定值對(duì)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)進(jìn)行了描述，盡管來(lái)自其它腦目標(biāo)位置的聲學(xué)屬性可以在確定ICP中使用.使用所顯示的信息，自動(dòng)聲掃描和目標(biāo)定位可以被簡(jiǎn)化.在某些實(shí)施方案中，用戶可以簡(jiǎn)單地將換能器陣列安裝在患者身上，并且通過(guò)自動(dòng)聲源/探測(cè)器掃描元件的工作發(fā)現(xiàn)諸如最大V-mca這樣的期望目標(biāo)。具有唯一聲學(xué)屬性的其它位置也可以被定位。目標(biāo)位置的坐標(biāo)和聲學(xué)屬性的值可以隨著時(shí)間被存儲(chǔ)，然后它們可以按照各種格式被顯示。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以用在各種環(huán)境中，包括諸如救護(hù)車(chē)、急診室、重癥監(jiān)護(hù)室和類(lèi)似的急救醫(yī)學(xué)環(huán)境，外科環(huán)境，住院病人和門(mén)診病人監(jiān)護(hù)環(huán)境，住所，飛機(jī)，火車(chē)，輪船，公共場(chǎng)所和類(lèi)似環(huán)境。所使用的技術(shù)是無(wú)創(chuàng)的，并且不會(huì)對(duì)目標(biāo)組織造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷。因此，它們可以根據(jù)實(shí)際需要的頻率被使用，不會(huì)產(chǎn)生不希望有的副作用。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)不需要患者參與，喪失能力的患者也可以利用這些系統(tǒng)。估計(jì)組織屬性(包括ICP)的方法和系統(tǒng)可以在連續(xù)或間斷的基礎(chǔ)上用于監(jiān)測(cè)組織屬性或ICP.上面描述的所有公開(kāi)文獻(xiàn)，包括專(zhuān)利性和非專(zhuān)利性的公開(kāi)文獻(xiàn)，都全部包括在這里作為參考。下面的實(shí)施例僅用于說(shuō)明的目的，而不用于以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例1基子將TCDV_mca和有創(chuàng)確定的連續(xù)ABP測(cè)量值用作變量的經(jīng)驗(yàn)性研究的ICP預(yù)測(cè)結(jié)果收集數(shù)據(jù)、導(dǎo)出并應(yīng)用顱血管速度和ABP變量之間非線性關(guān)系的原型系統(tǒng)可以使用商業(yè)途徑可獲得的部件來(lái)裝配。這種原型由下述部分組成使用NationalInstruments(NI)6204-EPCMCIA數(shù)據(jù)采集(DAQ)卡的筆記本電腦，包含NI-DAQ卡外露底板和麥克風(fēng)輸入匹配電路的盒體，設(shè)計(jì)用于和空間實(shí)驗(yàn)室遙測(cè)單元的信號(hào)輸出端口配套的專(zhuān)用適配器，以及Spencer技術(shù)公司的TCD100M功率M模式數(shù)字經(jīng)顱多普勒裝置和帶有標(biāo)準(zhǔn)TCD超聲換能器的控制臺(tái)，和FDA批準(zhǔn)的用于機(jī)械地固定在頭上的頭帶裝置.Spencer技術(shù)公司的TCD100M裝置沒(méi)有對(duì)FDA已批準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)做任何修改。所有的電子部件均使用經(jīng)批準(zhǔn)的不間斷電源(UPS)供電。除了經(jīng)批準(zhǔn)的SpencerTCD裝置以外；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任何一個(gè)部分均沒(méi)有和患者發(fā)生任何相互作用。使用大腦中動(dòng)脈中的流速(V-mca)和動(dòng)脈血壓(ABP)作為變量，通過(guò)訓(xùn)練和驗(yàn)證上述ANN，V_mca、ABP和ICP之間的非線性關(guān)系被導(dǎo)出，其中V—inca通過(guò)分析使用Spencer技術(shù)公司的裝置獲取的聲后向散射數(shù)據(jù)來(lái)確定，ABP使用動(dòng)脈管路被有創(chuàng)測(cè)量.從一組患者中采集數(shù)據(jù)，能夠連同V-mca和ABP—起從這些患者中有創(chuàng)測(cè)量ICP。對(duì)于具有病灶性(focal)創(chuàng)傷的患者，ICP從與創(chuàng)傷病灶相同的大腦半球中被有創(chuàng)測(cè)量，而且V-mca也從這一側(cè)測(cè)量.這是因?yàn)槟X作為一種分室固體能夠支撐橫跨其結(jié)構(gòu)上的壓力梯度。例如，在狒狒中已經(jīng)測(cè)量到在大腦半球間高達(dá)10咖Hg的ICP差，而對(duì)于人類(lèi)，已經(jīng)測(cè)量到高達(dá)25咖Hg的ICP差值。我們還需要ICP和ABP測(cè)量點(diǎn)之間的高度差，以便考慮ABP點(diǎn)和大腦之間的流體靜壓力差。例如，在仰臥患者中這個(gè)差值可能是0。然后，需要在和第一組患者無(wú)關(guān)的另一組患者中測(cè)試該模型。有創(chuàng)ICP裝置被放置在這些患者身上，并且在恰當(dāng)?shù)陌肭驁?zhí)行V—mca測(cè)量。我們成功地從15位患者中收集到數(shù)據(jù)，其中有8位符合該患者標(biāo)準(zhǔn)。在這15位患者的數(shù)據(jù)采集完畢之后，我們分析了其中11位患者的數(shù)據(jù)，并且按照下述方式初始化我們的算法。因?yàn)橛幸粋€(gè)小的患者總體，所以使用8位患者中的7位逐次(serially)確定算法，并針對(duì)第八位患者進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)構(gòu)成略有不同的8個(gè)算法，8次執(zhí)行上述過(guò)程，8次測(cè)試了nICP方法。如下所述，也可以使用這8個(gè)核心患者開(kāi)發(fā)一種算法，然后對(duì)3個(gè)其它患者進(jìn)行測(cè)試，雖然這3個(gè)患者不是十分符合患者標(biāo)準(zhǔn)，但是我們有他們的數(shù)據(jù)集.困12A和12B顯示了8位核心患者中一位患者的測(cè)量和預(yù)測(cè)ICP的瞬時(shí)時(shí)間軌跡的對(duì)比，數(shù)據(jù)采集率從初始時(shí)的250Hz減小到20Hz(也就是，在每一個(gè)數(shù)據(jù)集中每秒有20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，或者大致是每個(gè)心動(dòng)周期20個(gè)點(diǎn))，有創(chuàng)測(cè)量ICP被顯示成通常較低的軌跡，而無(wú)創(chuàng)推斷的ICP被顯示成通常較高的軌跡。圖12A中的數(shù)據(jù)表明了心臟和呼吸的作用，而圖12B中的放大軌跡則突出了位于心動(dòng)周期時(shí)間標(biāo)度上的信號(hào)。預(yù)測(cè)的ICP軌跡和測(cè)量得到的軌跡非常相似，它具有在心臟舒張期間過(guò)低預(yù)測(cè)ICP低位值、在心臟收縮期間過(guò)高預(yù)測(cè)ICP高位值的趨勢(shì)。這代表了8個(gè)預(yù)測(cè)中的7個(gè)，還有一個(gè)例外如下所述.針對(duì)每一個(gè)患者的時(shí)間序列的逐點(diǎn)比較證明了對(duì)有創(chuàng)測(cè)量ICP的成功預(yù)測(cè)以及被正確確定的算法，其中對(duì)有創(chuàng)測(cè)量ICP的預(yù)測(cè)僅使用了有創(chuàng)測(cè)量ABP和大腦中動(dòng)脈血液流速(V-mca)的聲學(xué)測(cè)量，表1顯示了8位患者的有創(chuàng)測(cè)量瞬時(shí)ICP和預(yù)測(cè)瞬時(shí)ICP的比較。有創(chuàng)ICP列顯示了有創(chuàng)測(cè)量ICP的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。預(yù)測(cè)ICP列顯示了預(yù)測(cè)ICP的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。誤差列顯示了誤差的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，其中上述誤差是在每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上將測(cè)量和預(yù)測(cè)ICP的值相減得出。<table>tableseeoriginaldocumentpage61</column></row><table>4號(hào)患者的有創(chuàng)和預(yù)測(cè)ICP的比較顯示了有創(chuàng)和預(yù)測(cè)ICP之間的平均逐點(diǎn)差值是0.80mrnHg，且具有下述可能性954的預(yù)測(cè)ICP值將在測(cè)量值的1.68mmHg之內(nèi)，圖12A和12B顯示了這位示例患者的示例數(shù)據(jù)，對(duì)于8位患者中的6位患者(1-5號(hào)和8號(hào))，測(cè)量和預(yù)測(cè)ICP之間瞬時(shí)差值的平均值小于l咖Hg-有創(chuàng)ICP測(cè)量中的平均不確t變.對(duì)于另一個(gè)患者(6號(hào))，測(cè)量和預(yù)測(cè)ICP之間瞬時(shí)差值的平均值小于2咖Hg.此外，對(duì)于這7位患者，大多數(shù)瞬時(shí)差值要小于2咖Hg。我們使用8位核心患者闡明了我們的預(yù)測(cè)方法，并將其應(yīng)用于和核心患者不屬于同一組的3位其它患者，因?yàn)樵谶@些患者中腦損傷的位置未知，或是因?yàn)橛袆?chuàng)ICP測(cè)量位于病灶性損傷的對(duì)側(cè)，所以聲學(xué)測(cè)量從和有創(chuàng)ICP測(cè)量位置相對(duì)的半球中執(zhí)行。對(duì)于這些患者中的兩位患者，和上面一樣，預(yù)測(cè)瞬時(shí)ICP平均位于有創(chuàng)測(cè)量瞬時(shí)ICP的lmmHg內(nèi)。對(duì)于笫三位患者，預(yù)測(cè)瞬時(shí)ICP位于有創(chuàng)測(cè)量瞬時(shí)值的4鵬Hg的平均值內(nèi)，這和腦損傷患者中已知的大腦半球間ICP差值一致.這些是臨床可接受的不確M。5號(hào)和7號(hào)患者的結(jié)果不像其它患者那樣成功，但提供了重務(wù)fT息。盡管5號(hào)患者的平均誤差是0.80mmHg，但;l誤差的標(biāo)準(zhǔn)差卻相當(dāng)大，為6.61咖Hg.這是因?yàn)檫@位特殊患者心律不齊，導(dǎo)致完全不可預(yù)測(cè)的心動(dòng)周期，這就偶爾會(huì)4吏預(yù)測(cè)ICP明顯偏離測(cè)量ICP。至于7號(hào)患者，我們的方法則完全失敗.7號(hào)患者的平均ICP比它最鄰近的一個(gè)小5咖Hg，可相信7號(hào)患者和其它患者的數(shù)據(jù)相差較大，因此不能被該方法充分地模擬該患者。出于臨床上的考慮，該方法不需要預(yù)測(cè)瞬時(shí)ICP。短期的平均ICP值和/或ICP趨勢(shì)對(duì)患者管理已經(jīng)足夠了，因此，預(yù)測(cè)ICP值被平均，并且和有創(chuàng)測(cè)量ICP平均值比較。如圖13所示，當(dāng)用一分鐘移動(dòng)滑牟濾波器對(duì)4號(hào)患者的時(shí)間軌跡求平均值時(shí)，有創(chuàng)測(cè)量ICP的時(shí)間軌跡(左側(cè)上部軌跡)與預(yù)測(cè)ICP的時(shí)間軌跡(左側(cè)下部軌跡)之間具有良好的可比性。使用這種最小平均，這些時(shí)間序列的逐點(diǎn)比較顯示出它們彼此間的差值在l鵬Hg以內(nèi)，這等于有創(chuàng)測(cè)量ICP中記錄的不確定性。實(shí)際上，為了達(dá)到這種水平的準(zhǔn)確度，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在做出ICP預(yù)測(cè)之前處理一分鐘的數(shù)據(jù)，這在臨床上可以接受。有創(chuàng)測(cè)量和預(yù)測(cè)ICP之間差值的均值和方差作為不同平均長(zhǎng)度的函數(shù)被檢查。當(dāng)平均長(zhǎng)度增加時(shí)，上述差值連同方差一起減小。該實(shí)驗(yàn)觀測(cè)是20秒移動(dòng)平均產(chǎn)生的在有創(chuàng)ICP測(cè)量記錄內(nèi)的不確定度的最大方差，從而提供充分的可靠性。這實(shí)際上意味著，第一預(yù)測(cè)ICP值是在開(kāi)始收集和處理輸入數(shù)據(jù)之后20秒可獲得。此后，系統(tǒng)輸出是具有20秒時(shí)間標(biāo)度的ICP預(yù)測(cè)移動(dòng)平均值.這是臨床有用的輸出。實(shí)施例2基于實(shí)驗(yàn)研究和ANN訓(xùn)練、驗(yàn)證的ICP預(yù)測(cè)結(jié)果使用直接從動(dòng)脈管路中導(dǎo)出的血壓，或是使用基于動(dòng)脈管路的ABP數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)被簡(jiǎn)化成從血壓袖帶獲得的仿真ABP數(shù)據(jù))，實(shí)施例1中描述的原型裝置和本說(shuō)明書(shū)中描迷的nICP確定方法對(duì)華盛頓州西雅圖市Harborview醫(yī)療中心的十八(18)位患者進(jìn)行了成功地測(cè)試。在實(shí)施例1中給出了針對(duì)18位患者中的8位患者結(jié)果的詳細(xì)描述。其它結(jié)果現(xiàn)總.'結(jié)如下-為了確定在ICP預(yù)測(cè)方法中的常數(shù)，我們從一組患者(即"訓(xùn)練組")中采集數(shù)據(jù)，我們知道他們的有創(chuàng)測(cè)量ICP以及聲后向散射和ABP,對(duì)于訓(xùn)練組內(nèi)具有病灶性損傷的患者，它們的ICP從與損傷病灶相同的大腦半球中被有創(chuàng)測(cè)量，而且聲后向散射也從這一側(cè)測(cè)量.這是考慮到作為分室固體的大腦能夠支撐橫跨其結(jié)構(gòu)的壓力梯度。然后，從另一組患者(即"驗(yàn)證組")中采集數(shù)據(jù)，驗(yàn)證組的成員和第一組成員無(wú)關(guān)，并且會(huì)在驗(yàn)證組成員身上測(cè)試該模型，對(duì)于這些患者，有創(chuàng)ICP裝置和聲后向散射測(cè)量也被放置在恰當(dāng)?shù)拇竽X半球上，并從其中獲取數(shù)據(jù)。聲后向散射數(shù)據(jù)被用于使用傳統(tǒng)多普勒技術(shù)導(dǎo)出MCA流速。本研究中的所有患者均符合該包含標(biāo)準(zhǔn)。為了在18位患者身上測(cè)試該方法，對(duì)18位"訓(xùn)練組"患者中的17位患者逐個(gè)建立經(jīng)驗(yàn)算法，在這里允許將聲后向散射、從聲后向散射中導(dǎo)出的MCA流速測(cè)定、動(dòng)脈血壓和有創(chuàng)測(cè)量ICP的知識(shí)用于確定該算法中的常數(shù)。然后，在算法沒(méi)有受到ICP有創(chuàng)測(cè)量值的影響并且在沒(méi)有比較有創(chuàng)測(cè)量ICP和無(wú)創(chuàng)確定ICP值的情況下，使用該方法確定第18位"驗(yàn)證組"患者的nICP。通過(guò)反復(fù)執(zhí)行上述操作(18位患者每人一次)，使用17位"訓(xùn)練組"患者和一位"驗(yàn)證組"患者得出了18個(gè)類(lèi)似的方法。對(duì)每一位驗(yàn)證患者執(zhí)行ICP和nICP的十分鐘時(shí)間序列的一分鐘移動(dòng)平均，然后繪制那些有創(chuàng)和無(wú)創(chuàng)測(cè)定量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。使用來(lái)自18位患者中每一位患者的十分鐘長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。使用根據(jù)從動(dòng)脈管路中收集的連續(xù)動(dòng)脈血壓的一種方法，對(duì)ICP和nICP中每一個(gè)執(zhí)行一分鐘移動(dòng)平均(如圖13所示)，然后繪制那些結(jié)果的均值和方差。結(jié)果如圖14所示，圖14說(shuō)明了使用聲后向^t射和動(dòng)脈血壓數(shù)據(jù)的新穎分析確定nICP的可行性，其中使用經(jīng)顳葉方法從大腦中收集聲后向散射，并使用動(dòng)脈管路采集動(dòng)脈血壓數(shù)據(jù)。ICP的均值相對(duì)于在十分鐘期間內(nèi)收集到的nICP均值被繪制，并經(jīng)受一分鐘移動(dòng)平均。圖中所示方差是真實(shí)有創(chuàng)測(cè)量ICP和一分鐘移動(dòng)平均執(zhí)行完畢后預(yù)測(cè)nICP之間差值的方差。在另一個(gè)分析中，再次使用來(lái)自18位患者中每一位患者的十分鐘長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。對(duì)真實(shí)有創(chuàng)測(cè)量ICP和預(yù)測(cè)nICP中的每一個(gè)執(zhí)行一分鐘移動(dòng)平均，然后繪制那些結(jié)果的均值和方差。在這種情況下，我們使用基于有創(chuàng)測(cè)量動(dòng)脈管路ABP數(shù)據(jù)的一種方法，該方法已經(jīng)被簡(jiǎn)化到可以每隔100秒使用一次壓力袖帶進(jìn)行采集。這模擬了本發(fā)明中的方法，其根據(jù)使用無(wú)創(chuàng)裝置收集的V_inca數(shù)據(jù)和使用無(wú)創(chuàng)裝置測(cè)量的ABP預(yù)測(cè)ICP。圖15顯示了上述分析的結(jié)果，并且說(shuō)明了根據(jù)使用無(wú)創(chuàng)技術(shù)測(cè)量的變量確定ICP并實(shí)現(xiàn)聲后向散射和動(dòng)脈血壓數(shù)據(jù)的新穎分析的可行性，其中例如使用經(jīng)顙葉方法從大腦中收集聲后向散射，而且最初使用動(dòng)脈管路采集動(dòng)脈血壓數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行十分之一抽樣用于確定和測(cè)試方法，從而在某種程度上仿真從標(biāo)準(zhǔn)血壓袖帶中了解動(dòng)脈血壓的情況，上述標(biāo)準(zhǔn)血壓袖帶每隔100秒使用一次，真實(shí)有創(chuàng)測(cè)量ICP的均值相對(duì)于在十分鐘期間內(nèi)確定的預(yù)測(cè)ICP均值被繪制，并經(jīng)受一分鐘移動(dòng)平均.圖中所示方差是真實(shí)有創(chuàng)測(cè)量的ICP與一分鐘移動(dòng)平均執(zhí)行完畢后計(jì)算出來(lái)的預(yù)測(cè)ICP之間差值的方差。為了進(jìn)一步測(cè)試該方法，從一個(gè)包括29位患者的更大的"訓(xùn)練集"中收集有創(chuàng)測(cè)量ICP，他們當(dāng)中的一些人是早期18位患者研究中的成員。我們還是從29位患者組中收集聲后向散射和(從動(dòng)脈管路中采集的)ABP數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在5到20分鐘的期間(這取決于患者)內(nèi)被收集，并經(jīng)受一分鐘移動(dòng)平均。對(duì)于訓(xùn)練組內(nèi)具有病灶性損傷的患者，ICP從與損傷病灶相同的大腦半球被有創(chuàng)測(cè)量，而且聲后向散射也從同一側(cè)測(cè)量。如這里所述的那樣，使用29位患者訓(xùn)練集對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，而且使用聲后向散射和ABP數(shù)據(jù)確定nICP(無(wú)創(chuàng)測(cè)量的ICP)的算法被公式化。對(duì)于訓(xùn)練組中的29位患者，使用29位患者訓(xùn)練集和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)公式化的算法然后被應(yīng)用到訓(xùn)練集中每一位患者的聲后向散射和ABP數(shù)據(jù)上以確定nICP，并且無(wú)創(chuàng)確定的ICP相對(duì)于有創(chuàng)測(cè)量ICP被繪制.結(jié)果顯示在圖16中。圖16中顯示的方差是(有創(chuàng)測(cè)量)ICP和一分鐘移動(dòng)平均執(zhí)行完畢后計(jì)算出來(lái)的(無(wú)創(chuàng)確定)nICP之間差值的方差。對(duì)于在從小于lOmmHg到接近30咖Hg的ICP值的大范圍內(nèi)使用訓(xùn)練集內(nèi)個(gè)體成員的聲后向散射和ABP數(shù)據(jù)無(wú)創(chuàng)確定ICP而言，(無(wú)創(chuàng))ICP確定算法十分有效.使用上述29位患者訓(xùn)練集公式化的算法然后被應(yīng)用到不屬于上述29位患者訓(xùn)練組的IO位患者中每一位的聲后向散射和ABP數(shù)據(jù)上。數(shù)據(jù)在5到20分鐘的期間(這取決于患者)內(nèi)被收集，并經(jīng)受一分鐘移動(dòng)平均.結(jié)果顯示在圖17中，圖中所示方差是ICP和一分鐘移動(dòng)平均執(zhí)行完畢后計(jì)算出來(lái)的nICP之間差值的方差。結(jié)果說(shuō)明了使用29位患者訓(xùn)練集公式化的算法在ICP值的大范閨內(nèi)使用新患者的聲后向散射和ABP數(shù)據(jù)無(wú)創(chuàng)確定ICP方面是十分有效的.實(shí)施例3使用實(shí)施例1描述的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，上述方法的另一種可行性和有效性測(cè)試可以被執(zhí)行，聲后向散射、ABP和有創(chuàng)測(cè)量ICP數(shù)據(jù)從包括25位患者的患者組("訓(xùn)練組")中收集。對(duì)于具有病灶性損傷的訓(xùn)練組患者，ICP從與損傷病灶相同的大腦半球中被有創(chuàng)測(cè)量，聲后向散射也從這一側(cè)測(cè)量。聲后向散射數(shù)據(jù)從MCA中收集，并且使用傳統(tǒng)的多普勒技術(shù)從聲后向散射中導(dǎo)出MCA流速值。使用上述數(shù)據(jù)和上述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練協(xié)議，經(jīng)驗(yàn)算法被導(dǎo)出。然后，僅使用21位驗(yàn)證患者的聲后向散射和ABP數(shù)據(jù)，在迭代模式中對(duì)導(dǎo)出算法進(jìn)行測(cè)試以確定21位患者的ICP，其中對(duì)于上述21位驗(yàn)證患者，有創(chuàng)測(cè)量ICP數(shù)據(jù)已經(jīng)被收集。圖18顯示了上述驗(yàn)證測(cè)試的結(jié)果，圖中為21位驗(yàn)證患者中的每一位患者繪制了與有創(chuàng)測(cè)量的ICP相對(duì)的無(wú)創(chuàng)確定的ICP。如圖18中的空心圓教:據(jù)點(diǎn)所示，只使用21位患者中15位患者的聲后向散射和ABP數(shù)據(jù)，模擬算法提供了一種ICP的高準(zhǔn)確度確定。21J^iiE位患者中的另外6位患者的ICP確定超出了預(yù)設(shè)的可接受標(biāo)準(zhǔn)，盡管在出現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)偏離的六位患者中有4位患者的數(shù)據(jù)位于可接受的誤差范圍內(nèi)。使用較大的患者總體進(jìn)行ICP算法的推導(dǎo)期望能夠基本上消除所有偏離患者ICP確定值的數(shù)據(jù).在驗(yàn)證測(cè)試期間導(dǎo)出的模型算法被測(cè)試其有效性，并且顯示出對(duì)6患者樣本是有效的，其中上述6位患者的有創(chuàng)測(cè)量ICP數(shù)據(jù)已經(jīng)被收集。在圖19中，6位有效性患者的無(wú)創(chuàng)確定的ICP相對(duì)于他們的有創(chuàng)測(cè)量ICP被繪制。由來(lái)自6位患者中的4位患者的數(shù)據(jù)產(chǎn)生位于預(yù)設(shè)可接受標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)或與其十分接近的ICP確定值；另外兩位患者將位于對(duì)于某些用途也可以接受的誤差范圍內(nèi)。使用較大的患者總體進(jìn)行ICP算法的推導(dǎo)和驗(yàn)證期望基本上可以消除所有偏離患者ICP確定值的數(shù)據(jù).權(quán)利要求1.一種根據(jù)至少兩個(gè)可變輸入確定一個(gè)對(duì)象的ICP的方法，包括從所述對(duì)象的顱內(nèi)血管的目標(biāo)部位采集聲學(xué)數(shù)據(jù)，并使用該聲學(xué)數(shù)據(jù)或由該聲學(xué)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的測(cè)量值作為第一可變輸入；采集動(dòng)脈血壓(ABP)數(shù)據(jù)作為第二可變輸入；并且使用非線性關(guān)系使第一和第二可變輸入與ICP相關(guān)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聲學(xué)數(shù)據(jù)選自下面組成的組聲散射或聲散射的變化，包括幅度和幅度變化值，聲信號(hào)的相位和/或頻率值，散射信號(hào)相對(duì)于問(wèn)詢信號(hào)的長(zhǎng)度或其變化值，在心臟和/或呼吸周期中主要和/或其他最大和/或最小幅度的聲信號(hào)的值或變化值；在心動(dòng)周期中最大和/或最小幅度與后面信號(hào)的均值或方差或分布的比率或比率變化值；散射或發(fā)射的信號(hào)在同一目標(biāo)位置在不同時(shí)間和/或在同一時(shí)間在不同目標(biāo)位置的時(shí)間或空間方差的值或其變化值，內(nèi)生的和/或誘發(fā)的腦組織移位或松孢的值或變化率，以及由內(nèi)生的和/或誘發(fā)的腦組織移位或松弛產(chǎn)生的聲發(fā)射，以及這些數(shù)據(jù)的組合。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一可變輸入是聲散射數(shù)據(jù)。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，笫一可變輸入是在顱內(nèi)血管中的血流速度。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一可變輸入是使用經(jīng)顱多普勒(TCD)技術(shù)采集的。6.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，ABP是無(wú)創(chuàng)測(cè)量得到的.7.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，ABP是使用主動(dòng)和/或被動(dòng)超聲技術(shù)測(cè)量的。8.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，ABP是使用主動(dòng)和/或被動(dòng)超聲技術(shù)在顱內(nèi)血管的目標(biāo)部位測(cè)得的。9.如權(quán)利要求l所迷的方法，其中，聲散射數(shù)據(jù)從第一CNS目標(biāo)部位采集的，用于確定ABP的數(shù)據(jù)從不同于第一部位的笫二CNS目標(biāo)部位采集。10.如權(quán)利要求1所述的方法，另外包括采集生理特性不同于血流速度和ABP的生理數(shù)據(jù),使用該生理數(shù)據(jù)并結(jié)合聲散射數(shù)據(jù)和ABP確定ICP.11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)選自下面組成的組CNS組織硬度、腦組織偏移、至少一個(gè)或多個(gè)與腦呼吸和新陳代謝相關(guān)的氣體的分壓，pC02，血流灌注、血細(xì)胞比容、EKG和電生理參數(shù).12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，聲散射數(shù)據(jù)和ABP數(shù)據(jù)在集成的電子裝置中進(jìn)行采集和處理并被同步.13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，聲散射數(shù)據(jù)和ABP數(shù)據(jù)不是同步的，另外還包括同步該聲散射和ABP數(shù)據(jù).14.如權(quán)利要求1所述的方法，另外還包括在將第一和笫二可變輸入與ICP關(guān)聯(lián)之前關(guān)于心動(dòng)周期邊界對(duì)準(zhǔn)輸入變量數(shù)據(jù)。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用非線性、經(jīng)驗(yàn)性導(dǎo)出關(guān)系推導(dǎo)出聲散射數(shù)據(jù)和ABP數(shù)據(jù)與ICP之間的關(guān)系'16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推導(dǎo)出聲散射數(shù)據(jù)和ABP數(shù)據(jù)與ICP之間的關(guān)系.17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用非線性、基本原理關(guān)系推導(dǎo)出聲散射數(shù)據(jù)和ABP數(shù)據(jù)與ICP之間的關(guān)系。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用經(jīng)驗(yàn)/基本原理組合方法，導(dǎo)出聲散射數(shù)據(jù)和ABP數(shù)據(jù)與ICP之間的關(guān)系，并且基本原理方法以線性或非線性關(guān)系為基礎(chǔ)。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，另外包括至少顯示聲散射數(shù)據(jù)或從聲散射數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的測(cè)量值和代表目標(biāo)部位的圖像中的一個(gè)，20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，另外包括使用至少一個(gè)由多個(gè)聲源和接收器元件組成的聲源/接收器陣列掃描CNS目標(biāo)區(qū)域；根據(jù)掃描期間采集的聲學(xué)數(shù)據(jù)，在CNS目標(biāo)區(qū)域內(nèi)對(duì)期望CNS目標(biāo)部位進(jìn)行定位；以及在收集聲散射數(shù)據(jù)之前，將一個(gè)或多個(gè)源和接收器元件聚焦在期望的CNS目標(biāo)部位上。21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用聲換能器陣列采集聲散射數(shù)據(jù)。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，使用包括多個(gè)cMUT換能器單元的聲換能器陣列采集聲散射數(shù)據(jù)。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，使用PVDF聲換能器陣列采集聲散射數(shù)據(jù)'24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，使用包括多個(gè)PZT聲學(xué)元件的聲換能器陣列采集聲糸:射數(shù)據(jù).25.—種根據(jù)至少兩個(gè)可變輸入確定一個(gè)對(duì)象的ICP的系統(tǒng)，包括能夠安裝在一個(gè)對(duì)象體表并且具有至少一個(gè)聲源元件和至少一個(gè)聲探測(cè)器元件的數(shù)據(jù)采集部件；和包括信號(hào)發(fā)生器和數(shù)據(jù)處理部件的控制器部件，上述信號(hào)發(fā)生器向至少一個(gè)聲源元件提供聲問(wèn)詢信號(hào)，上述數(shù)據(jù)處理部件從至少一個(gè)聲探測(cè)器元件中接收包括聲學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)的第一個(gè)可變輸入并且接收從如下組成的組中選擇的第二可變榆入ABP、CNS組織硬度、CNS組織移位、至少一種或多種和CNS呼吸和代謝有關(guān)的氣體的分壓、pC02、血液灌注、血細(xì)胞比容和電生理參數(shù)，數(shù)據(jù)處理部件被編程為根據(jù)第一和第二可量輸入確定ICP。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)采集部件包括聲換能器陣列。27.—種從一個(gè)對(duì)象體內(nèi)的期望目標(biāo)部位中采集聲散射數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括能夠安裝在一個(gè)對(duì)象體表并且具有至少一個(gè)聲源元件和至少一個(gè)聲探測(cè)器元件的數(shù)據(jù)采集部件，聲源和探測(cè)器元件中的至少一個(gè)包括由排列成(一個(gè))薄層的多個(gè)cMUT聲換能器單元組成的聲換能器陣列；可操作地和數(shù)據(jù)采集部件通信的控制器部件，該控制器部件包括信號(hào)發(fā)生器和數(shù)據(jù)處理部件，上述信號(hào)發(fā)生器給至少一個(gè)聲源元件提供用于聲問(wèn)詢信號(hào)的能量，上述數(shù)據(jù)處理部件從該至少一個(gè)聲探測(cè)器元件中接收聲學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)可以作為經(jīng)顱多普勒裝置工作，并且所述數(shù)據(jù)處理部件能夠多普勒處理聲學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)。29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)采集部件能夠工作在掃描模式下，用于從預(yù)定或可選擇的目標(biāo)區(qū)域中采集聲學(xué)數(shù)據(jù)；所述控制器部件根據(jù)在掃描模式中采集的聲學(xué)數(shù)據(jù)識(shí)別期望目標(biāo)部位；并且所述控制器部件將至少一部分聲源和聲接收器元件聚焦在期望的目標(biāo)部位以用于采集聲散射數(shù)據(jù)。30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，至少一部分聲源和探測(cè)器元件是可操縱的，并且所述控制器部件被編程以在將聲源和聲接收器元件聚焦在期望目標(biāo)部位之前掃描至少一個(gè)具有預(yù)定邊界或預(yù)定參數(shù)的目標(biāo)區(qū)域。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器部件被另外編程為根據(jù)預(yù)選或可選擇的聲學(xué)屬性對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)部位進(jìn)行定位。32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)采集部件包括由多個(gè)cMUT單元結(jié)構(gòu)組成的cMUT聲換能器陣列，在這些cMUT單元結(jié)構(gòu)中至少有一部分可以工作在發(fā)射模式下，并且至少有一部分可以工作在接收模式下.33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)采集部件包括一個(gè)由多個(gè)cMUT單元結(jié)構(gòu)組成的單次使用的cMUT聲換能器陣列和一個(gè)向控制器部件發(fā)送數(shù)據(jù)和/或從控制器部件中接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信部件。34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)采集部件另外包括可以作為聲源工作的PZT聲換能器和可以作為聲探測(cè)器工作的cMUT陣列。35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，控制器部件能夠使用非線性關(guān)系使從聲散射數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的第一可變輸入和涉及一個(gè)對(duì)象的生理參數(shù)的第二可變輸入與ICP相關(guān)，其中第二可變輸入從有下述組成的組中選擇ABP、CNS組織硬度、誘發(fā)和/和內(nèi)在CNS組織移位、一種或多種和CNS呼吸和新陳代謝有關(guān)的氣體的分壓、pC02、血液灌注、血細(xì)胞比容、EKG和電生理參數(shù)。36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中，笫一可變輸入是顱內(nèi)血管中的流速，第二可變輸入是ABP。37.—種能夠安裝在一個(gè)對(duì)象體表并且具有至少一個(gè)聲源元件和至少一個(gè)聲探測(cè)器元件的單次使用聲源/探測(cè)器組合，源和探測(cè)器元件中的至少一個(gè)包括由多個(gè)聲換能器組成的聲學(xué)陣列，源/探測(cè)器組合另外包括在工作期間在源和探測(cè)器元件和該對(duì)象體表之間提供高保真聲傳播的聲傳播材料。38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的單次使用源/探測(cè)器組合，其中，所述聲學(xué)陣列包括多個(gè)cMUT換能器單元。39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的單次使用源/探測(cè)器組合,其中，多個(gè)cMUT換能器單元被安排在一個(gè)薄層中.40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的單次使用源/探測(cè)器組合，其中，所述聲學(xué)陣列包括PVDF聲學(xué)器陣列。41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的單次使用源/探測(cè)器組合，其中，聲學(xué)陣列包括多個(gè)PZT聲換能器42.根據(jù)權(quán)利要求37所述的單次使用源/探測(cè)器組合，另外包括有助于將單次使用聲源/探測(cè)器組合暫時(shí)安裝到該對(duì)象體表的粘性接觸材料，43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的單次使用源/探測(cè)器組合，其中，粘性接觸材料被可移去外殼保護(hù)，以免棵露.全文摘要提供了一種根據(jù)采用無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)技術(shù)測(cè)量得到的參數(shù)確定ICP的系統(tǒng)和方法，其中根據(jù)一個(gè)或多個(gè)可變輸入采用非線性相關(guān)確定ICP。第一可變輸入與顱側(cè)血管和/或血流的一個(gè)或多個(gè)特性相關(guān)，例如由對(duì)顱側(cè)血管聚焦的聲學(xué)換能器得到的聲學(xué)后向散射、顱側(cè)血管血液流速等。其它變量，例如動(dòng)脈血壓(ABP)也用于與第一可變輸入相結(jié)合，所述第一可變輸入與顱血管的一個(gè)或多個(gè)特性相關(guān)，例如大腦中動(dòng)脈(MCA)的流速，以使用非線性關(guān)系導(dǎo)出ICP。本發(fā)明也提供了一種根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的聲學(xué)特性定位目標(biāo)區(qū)域和對(duì)該區(qū)域進(jìn)行聲學(xué)掃描的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)根據(jù)聲學(xué)特征識(shí)別感興趣的目標(biāo)區(qū)域，自動(dòng)將聲源和/或檢測(cè)器聚焦在希望的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。本發(fā)明也描述了聲學(xué)換能器組件。文檔編號(hào)A61B5/03GK101150989SQ200480022137公開(kāi)日2008年3月26日申請(qǐng)日期2004年6月3日優(yōu)先權(quán)日2003年6月3日發(fā)明者J·西瓦爾,利·R·湯普森,布蘭特·莫爾,皮埃爾·穆拉德,米歇爾·克里奧特,羅伯特·C·A·弗雷德里克森申請(qǐng)人:阿利茲菲西奧尼克斯有限公司;華盛頓州大學(xué)