[发明专利]自动优化多普勒成像参数的方法和装置

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自动优化多普勒成像参数的方法和装置。

背景技术

脉冲波多普勒(Pulsed Wave Doppler，PW)技术被广泛用于人体血流的无损检测和测量，它可以观察人体特定区域的血流特性，得到血流速度及分布。

图1示出典型的多普勒成像参数优化框图。在PW测量中，操作者一般在患者的二维超声图像中的某个位置设置一个取样门，然后对取样门所在的扫描位置发射超声信号。射入人体的超声信号遇到人体细胞发生散射后到达接收换能器。接收换能器将声信号转变为电信号，接收到的微弱电信号经过低噪放大、正交解调、低通滤波，得到同相(in-phase，I)和正交(quadrature，Q)两路正交信号，分别对这两路正交信号在取样门位置进行距离累积，得到当前时刻的多普勒信号的一个复值采样点。以一定的频率即脉冲重复频率(PulseRepetition Frequency，PRF)重复上述发射和接收过程，就得到随时间变化的多普勒信号。得到的多普勒信号经过壁滤波滤除极低频率的组织和管壁回波信号。在一段给定的时间内，对滤波后的取样门内的多普勒信号作快速傅立叶变换，获得多普勒信号的功率谱估计，从而根据多普勒效应获得取样门内血流速度的分布状况。随时间变化的功率谱就形成了多普勒声谱图。图2示出人体颈动脉血流的多普勒声谱图，图中横坐标代表时间，纵坐标代表频率(流速)。多普勒声谱图经过数字扫描变换(Digital Scanning Conversion，DSC)后送到显示器进行显示。如图1所示，如果多普勒成像参数需要优化，则触发参数调节单元。参数调节单元首先获取一定时间的多普勒声谱图(多普勒谱线)，经过分析，得到调节后的脉冲重复频率和基线，然后分别反馈给发射接收单元和谱分析单元。

当脉冲重复频率小于多普勒血流信号的奈奎斯特频率或者多普勒声谱图的基线位置设置不合适时，多普勒声谱图会发生混叠。发生混叠时，多普勒声谱图会在速度(频率)刻度方向发生卷绕以致于正向速度显示为负向，而负向速度则显示为正向。如果多普勒声谱的总带宽小于脉冲重复频率，一个简单的基线移位就可以消除混叠(称此时的混叠为一次混叠)。但是，如果多普勒声谱的带宽大于脉冲重复频率，仅调整基线是不可能消除卷绕的(称此时的混叠为多次混叠)，这时候需要增加脉冲重复频率来扩展速度的范围。

传统的多普勒超声诊断仪器的操作面板上，都有调节脉冲重复频率和基线的按钮。每拨动一次按钮，脉冲重复频率或基线会增加或减少一定数值而到达系统预设的下一个档位。这种操作方法稳定性较好，但是比较费时，特别是当前档位和目标档位之间相差较多时，操作者需要多次手动调节按钮才能达到预期的参数值。

自动优化脉冲重复频率和基线是通过对一定时间的多普勒声谱图进行处理，自动判断出多普勒声谱图的幅度和位置，从而决定应该如何调节脉冲重复频率和基线。

在专利文献US6577967[1]中，首先采集并存储一段时间(至少包含一个心动周期)的多普勒声谱图。为了准确地判断多普勒声谱图中信号的边界，在该专利中提出一种基于系统中的平均噪声功率的噪声模型，其中，系统中的平均噪声功率是通过估计在不同增益下系统中各部分的噪声(包括前置放大器、AD量化噪声等)之和得到的。在得到系统中的平均噪声功率并通过噪声模型估计出噪声阈值之后，通过对采集到的、一定时间的多普勒声谱图进行逐行处理，根据处理特性来判断出信号的边界，并最终调节脉冲重复频率和基线等参数。该专利中通过将各部分的噪声相加来得到噪声的平均功率，操作的复杂度较高。另外，存储至少一个心动周期内的所有多普勒谱线，并对这些多普勒谱线逐行作处理，运算量和存储量都很大。