[发明专利]彩色血流帧相关的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声成像领域，并且更具体地，涉及一种用于超声 成像系统的彩色血流帧相关的方法和装置。

背景技术

彩色血流成像技术是商用彩超的最独特和最重要的功能，用来 检测人体内的血流存在和估计人体血流的动力学参数。商用彩超的 原理性示意框图如图1所示。探头发射脉冲信号进入人体，经人体 的组织、血流和运动脏器反射后，被超声探头接收，通过RF处理电 路的放大、模数转换、波束合成后，形成射频RF信号。RF信号可 以经过包络检测通道形成人体组织的黑白图像，也可以通过彩色血 流处理通道形成和人体血流运动参数有关的彩色图像，经过图1所 示的、或者调整处理顺序的、或者还增加其它图像后处理环节的黑 白B图像和彩色C图像的融合、坐标变换、图像后处理，送到显示 器上进行显示。

在彩色血流处理通道中，有一个关键的处理环节，彩色帧相关 处理环节，或者称为彩色图像时间平均处理。其目的在于通过时间 积累来增加信号检测的信噪比，从而提高商用彩超对于微弱血流信 号检测的灵敏度。

关于彩色帧相关处理技术，在一些公开的学术文献和专利中均 有描述。ATL公司的Franklin[1]等人在1993年给出一种彩色帧相关 的处理方案。这种彩色帧相关技术利用一阶IIR滤波器在连续彩色速 度帧之间进行帧相关。在速度变高时，使帧相关后的速度及时变高； 在速度变低时，能够使帧相关后的速度以较慢的速度变低。这样即 使在心脏的舒张末期，也会让彩色速度保持一段时间，从而达到提 高彩色灵敏度的目的。但是该专利没有考虑连续两帧速度有反向的 情况。文献[1]中的彩色速度帧相关，我们称为方案I，具体描述如下： 如果当前帧的输入血流速度大于上一帧的输出血流速度，则输出当 前帧的输入血流速度作为当前帧的输出血流速度。否则，对上一帧 的输出血流速度和当前帧的输入血流速度进行帧相关，即 V_out(n)＝αV_out(n-1)+(1-α)V_in(n)，其中，α是帧相关系数，V_in(n)表示当 前帧的输入血流速度，V_out(n)、V_out(n-1)分别表示彩色帧相关输出的 当前帧速度和上一帧速度。

Collaris等人[2]于1994年描述了一种被称为支撑滤波器的时间 平均方案，在这个方案中，同样使用了IIR滤波器，考虑了血流速度 的反向问题。当血流速度在当前帧和上一帧的血流速度方向不一样 时，或者当前帧血流的速度值比上一帧血流的速度值大时，使用当 前帧的速度方向，彩色帧相关处理输出的当前帧的血流速度值和上 一帧的血流速度值无关。否则，使用一阶IIR递归滤波器保持一段时 间。[2]中的方案比方案I多考虑了连续速度帧之间的血流速度方向 的变化，我们称为方案II，实现流程如下：如果当前帧的输入血流速 度大于上一帧的输出血流速度，或者如果当前帧的输入血流速度的 方向与上一帧的输出血流速度的方向相反，则输出当前帧的输入血 流速度作为当前帧的输出血流速度。否则，对上一帧的输出血流速 度和当前帧的输入血流速度进行帧相关，即 V_out(n)＝αV_out(n-1)+(1-α)V_in(n)，其中，α、V_in(n)、V_out(n)、V_out(n-1)和 方案I中表示的含义一样。

在后来公开的文献和专利中，对方案II做了一些扩展，Forestieri[3] 和Smith[4]为了增加血流的脉动性，根据当前帧计算的血流速度和上 一帧的血流速度的大小来调节帧相关系数的大小，但是最终的帧间 平均并没有考虑速度的混叠问题。西门子的Wong[5]同样是在方案II 的基础上，仅仅增加了能量和速度门限判断血流速度计算时的异常 点问题，也未考虑血流速度的混叠现象对速度帧相关造成的影响。

这些后来改进的考虑了连续血流速度帧之间的方向改变问题的 帧相关处理方案，基本的处理并没有脱离方案II中的基本框架，在 实际工程中，会出现“阴影”问题。