[发明专利]一种使用经颅多普勒超声技术检测颅内脑血流状态分布的方法

说明书

本发明涉及一种经颅多普勒超声脑血流分析仪利用低频脉冲波超声和超声多普勒效应来检测颅内脑血流的状态分布的方法。

在经颅多普勒技术中，超声波探头发射2MHZ的低频超声波脉冲，对于脑内的背向散射回波信号，用下式确定散射源的位置深度：

         depth＝c·t/2           (1)

其中c为超声波在颅内传播的速度，通常取c＝1540m/s，t为发射脉冲与接收的回波信号之间的时延。

目前，常规的经颅多普勒(TCD)仪器，由下列部件：脉冲波超声探头，超声波发射电路，超声波接收前置放大电路，高频放大电路，正交解调电路，带通滤波电路，距离选通电路，A/D转换电路，主控电路，谱分析电路及IBM PC机主机组合构成，主要特点是可以检测分析颅内大血管血流动力学参数，为医生诊断脑血管疾病提供手段。但现有TCD只对采样容积内的回波信号进行分析处理，采样容积的深度根据(1)式设定，通常在仪器开机时设定一个采样容积深度的初始值，医生通过转动探头的方向和通过键盘手动改变采样容积的深度的方法来搜寻血管。由于血管分布于人脑这样一个三维立体空间中，对临床医师来说，搜寻血管成为一项艰苦的工作，具有很大的盲目性。

本发明的目的是克服了现有技术的缺点，提供了一种沿声束路径自动搜寻颅内血管位置，动态指示沿声束路径颅内各空间点的血流状态分布的方法。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种使用经颅多普勒超声技术检测颅内脑血流状态分布方法，所述方法是在现有的经颅多普勒超声脑血流分析仪的系统程序中增加了血流状态检测并指示，该方法包括下列步骤：

a)设定扫描的起始深度和扫描的终止深度；

b)在上述设定的扫描范围内，以Δ为步距，动态改变扫描深度值；

c)在每个扫描深度处，采样获取多普勒回波信号的同相位成份I、正交相位成份Q值；

d)计算多普勒回波信号能量E；

e)在步骤a)所述的扫描范围内，自动搜索出能量E最大值的位置；

f)在终端设备上显示出能量E随深度的变化，自动锁定能量E最大值的位置。

所述的方法中，步骤d)所述回波信号的能量用E＝I²+Q²表示。

所述的方法，还包括下列步骤：

i)在每个扫描深度处重复采样M次I、Q值并计算M组数据，对计算出的M个E值做算术平均，E作为衡量血流状态的参数。

j)所计算的算术平均值E做归一化处理。

所述的方法，其中所述参数E的计算可取任何以I²+Q²为根本的变形表达式，I、Q值可以是时域内I、Q信号，也可以是经过付氏变换后的I²+Q²。

所述的方法，其中所述距离选通单元的大小可取为0～(终止深度-初始深度)的任意值，步距Δ的大小可取为0～(终止深度-初始深度)/2的任意值。

所述的方法中，步骤f)包括：

g)在显示器上以横轴为深度，纵轴为E，显示沿声路径不同位置的多普勒回波信号能量，并分别用数字和可动声窗指示出E取最大值的深度点的位置。

h)在输入结束键后，经颅多普勒仪距离选通单元的位置自动放在当前声窗所在的深度上。

本发明采用了上述方法，可以帮助医生迅速了解沿某一探头指向的声路径内的颅内血管分布情况和血流状态，使临床医生可以方便准确地进行血管定位和识别，大大降低了诊断难度和诊断时间。

参照附图对本发明的实施例进行详细的描述。

图1是本发明的所用仪器的系统信号流程图。

图2是本发明动态扫描原理图。

图3为实现动态扫描的硬件电路原理图。

图4是本发明信号I、Q获取原理图。

图5是本发明程序流程图。

图6是本发明的键处理流程图。

图1所示是经颅多普勒超声脑血流分析仪的超声回波信号流程，其原理为：探头接收的回波信号S，经过前级放大、高频放大后，分成两路，分别与同相位(0°)和正交相位(90°)的参考信号相乘，再经过低通滤波得到回波中的多普勒频移成分I₁、Q₁，I₁、Q₁滤去血管壁及PRF成分后，在距离选通电路的控制下，对某一深度的多普勒回波信号进行采样，采样数据I、Q送入谱分析仪中，进行复FFT运算，计算其频谱，算出幅度谱，结果送入IBM PC主机进一步处理及显示。