[发明专利]用于超声波成像的方法和装置

说明书

本申请是申请日为2008年10月15日、申请号为200880114045.4(国际申请号为PCT/JP2008/069080)、发明名称为“用于超声波成像的方法和装置”的国际申请的分案申请。

技术领域

本发明概括地涉及超声波成像的领域。更具体地，本发明的实施例涉及用于自动调节增益以及抑制用于测量流速的多普勒信号中显现的噪声的方法和系统。

背景技术

超声波用于使心脏、肝脏、胎儿以及血管等各种器官成像。对于心血管病的诊断，多普勒频谱通常用于测量血流速度。脉冲多普勒技术通常由于其固有的空间采样能力而被使用，与不具有空间辨别能力并且沿着超声波束对所有信号进行采样的连续波(CW)多普勒相比，脉冲多普勒技术允许对血管中的速度进行采样。由于CW多普勒不受脉冲重复频率(PRF)极限(尼奎斯特采样理论)的限制，因此CW多普勒尤其用于期望测量高的血流速度时。由于执行诸如FFT(快速傅里叶变换)等的分析时要对信号采样，在最大速度上CW多普勒仍然受到限制。

多普勒系统典型地传输超声波并且随着在接收到的超声波信号中的频率的偏移(多普勒频移)来检测血流速度。利用基准信号对接收到的超声波进行解调，作为与传输频率处于相同频率的具有同相(I)和正交(Q)的复合信号。在低通滤波之后，阻止诸如二次谐波的高频成分，而仅通过基带信号。对基带信号施加壁滤波(即，高通滤波)以去除从固定组织中出现的杂波噪声并且缓慢地移动诸如血管壁的组织，导致了复合多普勒I-Q信号。将复合I-Q多普勒信号输入到诸如FFT分析仪的频谱分析仪，以获得表示血液速度的多普勒频谱。典型地，使用128点、256点以及512点的FFT。

由于血流的时间变化特性，如图12所示，多普勒频谱通常关于时间而显示。横轴是时间而纵轴是频率。频谱功率显示为如图12所示的亮度。如图3所示，频谱功率可以用给定时刻的频谱功率与频率进行比较来绘制。多普勒频谱可以显示部分地由超声波系统电子设备和其它源引起的噪声。图3示出了具有本底噪声(其表现为通过FFT而广泛分布的随机噪声)的多普勒频谱。如果多普勒流信号增益过低，则噪声可能掩盖真正的血流信号。相反，图1示出了具有过高的多普勒流信号增益(在该处，峰值多普勒频谱被削减)的多普勒频谱。

多普勒流信号增益确定了输入到FFT频谱分析仪的多普勒信号的振幅。多普勒频谱的输出通常被压缩在8位、12位、16位或其它分辨率的动态范围内。可以看出，输出到超声波系统的适当的多普勒流信号增益提高了多普勒频谱的SNR(信噪比)，从而提高了显示时的图像质量。

现今的大多数超声波系统允许用户手动调节多普勒增益设置以获得最佳频谱。然而，用户在调节这些设置时所消耗的时间更适于花费在执行诊断上。因此存在克服这些问题的需求。

发明内容

本发明人已经发现希望具有这样一种系统和方法：其在测量血流速度时检查通过超声波系统输出的多普勒频谱信号，以确定适当的多普勒增益并且抑制多普勒频谱中出现的噪声。检查多普勒频谱中出现的噪声并且将所述噪声用作最佳增益的标准。如果多普勒增益根据预定电平过高或过低，则调节总增益。

本发明的一个方案提供了用于在超声波成像期间自动控制来自多普勒信号处理器的增益的方法。根据本发明的该方案的方法包括：输入返回的超声波信号；对所述返回的超声波信号进行解调；对所述返回的超声波信号进行壁滤波，产生多普勒流信号；对所述多普勒流信号执行频谱分析，产生多普勒频谱；设置高电平信号阈值；设置低电平信号阈值；设置本底噪声电平阈值；根据所述多普勒流信号来检测峰值多普勒频谱电平和多普勒频谱最大本底噪声；如果所述峰值多普勒频谱振幅小于所述低电平信号阈值，则增加多普勒流信号增益，直到所述峰值多普勒频谱振幅等于所述高电平信号阈值或所述最大本底噪声等于所述本底噪声电平阈值；以及如果所述峰值多普勒频谱振幅大于所述高电平信号阈值，则减小所述多普勒流信号增益，直到所述峰值多普勒频谱振幅等于所述高电平信号阈值或所述最大本底噪声等于所述本底噪声电平阈值。