專利名稱：實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲技術(shù)，尤其涉及醫(yī)療超聲掃描中的信號數(shù)據(jù)處理，特別是涉 及多普勒血流參數(shù)的實(shí)時(shí)估計(jì)方法及裝置。
背景技術(shù)：
超聲多普勒技術(shù)被廣泛用于人體血流的無損檢測和測量。其中，連續(xù)波(CW) 多普勒技術(shù)和脈沖波(PW)多普勒技術(shù)均屬于頻譜多普勒技術(shù)，即對多普勒血流信號進(jìn)行 頻譜分析，獲得其頻譜分布，從而根據(jù)多普勒效應(yīng)原理估計(jì)出血管內(nèi)血流速度的分布狀況。 PW可以觀察特定區(qū)域的血流特性，但是，由于最大脈沖重復(fù)頻率(PRF)與探測深度成反比， 所能測量的最高流速受到限制。CW不利于測量選定深度處的血流，但是不受最高流速的限 制。根據(jù)臨床的應(yīng)用特點(diǎn)，可選不同的檢測方式。
一個(gè)典型的多普勒超聲診斷系統(tǒng)具有如圖l所示的框圖超聲電信號經(jīng)由發(fā)射換能器轉(zhuǎn) 變?yōu)槁曅盘柡?，入射到人體內(nèi)。該聲信號遇到人體細(xì)胞(組織細(xì)胞或者血細(xì)胞)后將發(fā)生 散射。部分散射信號到達(dá)接收換能器，被該換能器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?該換能器所接收的聲信 號實(shí)際上是許多來自不同方向人體細(xì)胞的散射信號的總和)。這些微弱的電信號依次經(jīng)過 低噪聲放大、正交解調(diào)、低通濾波處理，得到I (in-phase) 、 Q (quadrature)兩路正交 多普勒信號。在利用多普勒技術(shù)檢測血流流速時(shí)，由于組織和血管壁回波具有比血細(xì)胞回 波大得多的散射幅度，往往要通過一個(gè)高通濾波器(又稱壁濾波器)，來濾除所述正交多 普勒信號中極低頻率的組織和管壁回波信號，再對濾波后的信號進(jìn)行傅立葉變換以計(jì)算多 普勒信號的功率譜。隨時(shí)間變化的多普勒信號功率譜構(gòu)成了多普勒血流信號的聲譜圖，并 被送到顯示器顯示。
圖2示意了一個(gè)典型的人體頸動(dòng)脈多普勒信號聲譜圖。由該聲譜圖上提取最大頻率(也 稱最大流速，在以下的論述中，兩者等效)，可以得到最大流速曲線，并從中估計(jì)出一些重要的臨床診斷參數(shù)，如心率、最高流速、平均流速等。估計(jì)出的各參數(shù)送顯示屏幕顯示。 其中，心率是指一分鐘內(nèi)心動(dòng)周期的個(gè)數(shù)；最高流速是指一個(gè)心動(dòng)周期中的最大流速曲線
的最大值；平均流速是指一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)最大流速曲線的平均值。其中，測量最高流速是 計(jì)算其他參數(shù)的基礎(chǔ)知道了每個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)最高流速的位置，就能得到一分鐘內(nèi)出現(xiàn)最 高流速的次數(shù)，即心率；兩個(gè)最高流速之間的流速平均值，就是平均流速。因此，多普勒 參數(shù)計(jì)算的核心是進(jìn)行最高流速位置的估計(jì)。
典型的最高流速位置的確定是采用閾值法。即從給定的一段最大流速曲線中估計(jì)出一 個(gè)閾值，在大于閾值的曲線中搜索最大值，認(rèn)之為是最高流速。
在美國專利US 6， 050,948中，描述了 一種最高流速的測量方法首先搜索一定時(shí)間內(nèi) 最大流速曲線的最大值，用最大值乘以一個(gè)常數(shù)，如O.S,作為閾值。然后將閾值與最大流 速點(diǎn)逐個(gè)比較，大于闌值的時(shí)間段認(rèn)為是收縮期，在收縮期中搜索最大值，就是最高流速。 該方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算量較小，搜索效率較高。缺點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)心動(dòng)周期中包含多個(gè)波峰、而 且多個(gè)波峰的幅度差別不大時(shí)，這種方法容易引起波峰的誤判。
在美國專利US 5，86S,676中，最高流速的測量方法如下首先提示用戶在屏幕上選擇 心動(dòng)周期的大致范圍，然后基于用戶選擇的范圍精確搜索波峰。假定用戶選擇的心率范圍 是60-l2Obpm,對應(yīng)的心動(dòng)周期分別是1秒和2秒，則在l秒~ 2秒之間搜索最大流速曲線斜率 的變化，每一個(gè)斜率的變化代表一個(gè)波峰位置。另一種方法是當(dāng)找出一個(gè)波峰時(shí)，先排除 前后各200ms的點(diǎn)，再開始搜索下一個(gè)波峰。這兩種處理方法的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)一個(gè)心動(dòng)周期 中包含多個(gè)波峰時(shí)，能夠有效地避免誤判，準(zhǔn)確性較高。但是，第一種方法需要搡作者的 參予，增加了測量的復(fù)雜度。第二種方法中200ms的時(shí)間過于固定，在心率較小時(shí)搜索效率 不高。
另外，在美國專利US 5, 628， 321中采用了與上述方法類似的最高流速測量方法，從而 也存在同樣的問題。
為了便于臨床診斷，超聲多普勒系統(tǒng)除了實(shí)時(shí)更新聲譜圖和最大流速曲線外，還需要 實(shí)時(shí)自動(dòng)計(jì)算出最高流速、平均流速、心率等參數(shù)，聲譜圖每更新一個(gè)周期，上述參數(shù)就 要實(shí)時(shí)更新一次。因此，上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于，均無法兼顧到參數(shù)估計(jì)的實(shí)時(shí)性 和準(zhǔn)確/穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出一種方法及裝 置，用于多普勒參數(shù)的估計(jì)或計(jì)算處理，提高數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，同時(shí)保證處理結(jié)果的準(zhǔn) 確性。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案是，提供一種方法，用于超聲診斷系統(tǒng) 中，對運(yùn)動(dòng)組織或者血流聲譜圖的流速曲線自動(dòng)進(jìn)行多普勒參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算處理，尤其是， 包括循環(huán)進(jìn)行的步驟
A. 用長度預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)依次從所述流速曲線上取出一段數(shù)據(jù)，進(jìn)行當(dāng)前準(zhǔn)心動(dòng) 周期的估計(jì)；
B. 確定最高流速的當(dāng)前搜索閾值；
c.根據(jù)所述閾值和準(zhǔn)心動(dòng)周期，搜索當(dāng)前最高流速。
上述方案中，所述流速曲線包括最大流速曲線或平均流速曲線。
上述方案中，所述步驟A包括過程
a. 用自相關(guān)計(jì)算處理所述緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，得到相應(yīng)的自相關(guān)曲線；
b. 在時(shí)間軸[nl， n2]范圍內(nèi)搜索該自相關(guān)曲線的幅度最大值；其中nl、 n2為預(yù)定 的心動(dòng)周期的上下限；
c. 確定該最大值位置所對應(yīng)的時(shí)間為所述準(zhǔn)心動(dòng)周期的估計(jì)值。
上述方案中，所述步驟A中數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的長度設(shè)置為小或等于所述流速曲線的采樣率 的4倍。
上述方案中，所述步驟C的具體過程是:將所述緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)與所述搜索閾值比較， 僅當(dāng)連續(xù)有預(yù)定數(shù)目的流速值都大于該閾值時(shí)，以該預(yù)定數(shù)目點(diǎn)中的第一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻 為起點(diǎn)S,確定一預(yù)定長度范圍內(nèi)的時(shí)間段為波峰搜索期；在該波峰搜索期范圍內(nèi)找出最 大曲線峰值，即為所述最高流速的估計(jì)值。
上述方案中，所述搜索閾值被初始設(shè)置或重新設(shè)置為當(dāng)前預(yù)定時(shí)間長度的一段流速 曲線所對應(yīng)的流速最大值和平均值的平均值。
上述方案中，步驟C之后還包括根據(jù)當(dāng)前及之前所述最高流速的位置，來計(jì)算當(dāng)前 平均流速;該當(dāng)前最高流速和平均流速二者的平均值將用來更新設(shè)置后續(xù)步驟B中的捷索 閾值。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案又是，提供一種實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的 裝置，用于超聲診斷系統(tǒng)中，對運(yùn)動(dòng)組織或者血流聲譜圖的流速曲線自動(dòng)進(jìn)行多普勒參數(shù) 實(shí)時(shí)計(jì)算處理，尤其是，包括環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元，用于滾動(dòng)接收并存儲一段不少于兩個(gè)心 動(dòng)周期的流速曲線的數(shù)據(jù)；準(zhǔn)心動(dòng)周期計(jì)算單元，用于接收來自所述環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元輸
出的曲線段數(shù)據(jù)，進(jìn)而估算準(zhǔn)心動(dòng)周期；閾值計(jì)算單元，包括均值計(jì)算單元和最大值計(jì)算 單元，用于確定最大流速的搜索閾值；最高流速檢測單元，根據(jù)來自于準(zhǔn)心動(dòng)周期計(jì)算單 元的準(zhǔn)心動(dòng)周期和閾值計(jì)算單元的搜索閾值,檢測來自于所述環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元的曲線段 數(shù)據(jù)，以確定各個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的最高流速，并將結(jié)果相關(guān)數(shù)據(jù)送往參數(shù)計(jì)算單元；該參數(shù) 計(jì)算單元同時(shí)根據(jù)來自于環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行多個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算,并將結(jié)果送 往參數(shù)輸出單元，同時(shí)，還將部分結(jié)果輸出往所述閾值計(jì)算單元；所述閾值計(jì)算單元還接 收來自于所述環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元輸出的曲線段數(shù)據(jù)，以共同確定所述搜索閾值的更新或初 始化。
采用上述各技術(shù)方案，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，處理結(jié)果更快更穩(wěn)定，從而更適合于實(shí)時(shí) 測量；同時(shí)，并不增加裝置的處理成本，更具有實(shí)用優(yōu)勢。


圖1是現(xiàn)有典型的超聲多普勒診斷系統(tǒng)的組成框圖
圖2是頸動(dòng)脈多普勒聲譜圖及其最大流速曲線示意圖
圖3是本發(fā)明中取自于圖2的一段頸動(dòng)脈最大流速曲線示意圖
圖4是圖3所示最大流速曲線的自相關(guān)曲線
圖5是本發(fā)明最高流速搜索情況示意圖
圖6是本發(fā)明多普勒參數(shù)計(jì)算最佳實(shí)施例的流程圖
圖7是本發(fā)明多普勒參數(shù)的估計(jì)裝置
圖8是圖6實(shí)施例的結(jié)果標(biāo)注，其中白線示意了各最高流速的估計(jì)位置
具體實(shí)施方式
本發(fā)明方法及裝置可以適用于對最大流速曲線的處理，也將適用于對 平均流速曲線的處理。為了說明簡潔起見，下面結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例只提及最大流 速曲線并以之為例來進(jìn)一步闡述本發(fā)明。圖3為來自于圖2頸動(dòng)脈多普勒信號聲譜圖的一段最大流速曲線，用橫坐標(biāo)代表時(shí)間， 縱坐標(biāo)代表頻率(流速)，本發(fā)明將這段曲線數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，為了計(jì)算準(zhǔn)心動(dòng)周 期，所述緩沖區(qū)應(yīng)至少能存兩個(gè)心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)。
假定最大心動(dòng)周期是r^秒，最大流速曲線的采樣率為々，則緩沖區(qū)的最大長度.-
則在心動(dòng)周期不變的情況下(最大心動(dòng)周期一般為2秒)，該長度將隨最大流速曲線的采樣 率而變化。在本發(fā)明中，該長度(小或等于最大流速曲線采樣率的4倍，因?yàn)閷⑿膭?dòng)周期取 最大值2秒)隨多普勒系統(tǒng)掃描速度的改變而自動(dòng)改變，這樣避免了緩沖區(qū)內(nèi)存儲的最大流 速曲線數(shù)據(jù)不足兩個(gè)心動(dòng)周期或者包含較多個(gè)心動(dòng)周期的情況。前者容易錯(cuò)誤估計(jì)心動(dòng)周 期值；而后者雖然可以增加心動(dòng)周期估計(jì)的精度，但是導(dǎo)致無法快速響應(yīng)心動(dòng)周期的變化， 實(shí)時(shí)性差，例如當(dāng)操作者在設(shè)置好合適的多普勒取樣門位置后，屏幕上顯示了滿意的聲譜 圖和最大流速曲線，而參數(shù)自動(dòng)計(jì)算裝置由于需要存儲較長的最大流速曲線段，導(dǎo)致很長 時(shí)間后才能輸出有效的最大流速等參數(shù)。
當(dāng)所述緩沖區(qū)采集滿了以圖3為例的N點(diǎn)最大流速值后，系統(tǒng)便進(jìn)入準(zhǔn)心動(dòng)周期的估計(jì)。 該估計(jì)本質(zhì)上就是進(jìn)行信號周期的估計(jì)?？梢杂泻芏喾椒ǎㄗ韵嚓P(guān)法、互相關(guān)法、傅 里葉分析法等等。本實(shí)施例采用自相關(guān)法。
圖4所示的是對應(yīng)于圖3的一段最大流速曲線的自相關(guān)曲線。其中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，縱 坐標(biāo)代表自相關(guān)幅度。所述自相關(guān)幅度的處理依下述公式進(jìn)行
戶o
其中，X代表各點(diǎn)的最大流速值；并且，最大流速值1(/ + 0當(dāng)_/ + /大于^1時(shí)等于0。為了 在自相關(guān)曲線中突出波峰，本發(fā)明用以獲得圖4自相關(guān)曲線的數(shù)據(jù)是，先對所述緩沖區(qū)中的 各曲線數(shù)據(jù)求平均值，再將各曲線流速值逐一減去該平均值所得到的實(shí)時(shí)自相關(guān)處理數(shù) 據(jù)。。
得到自相關(guān)曲線后，在該曲線中搜索最大峰值，該最大峰值所對應(yīng)的時(shí)刻就是所要估 計(jì)的準(zhǔn)心動(dòng)周期。具體以圖4為例，兩條虛豎線分別代表搜索起點(diǎn)0.2秒和終點(diǎn)2秒，只要在 時(shí)間軸上0.2秒 2秒的范圍內(nèi)檢測上述最大峰值，如菱形圖標(biāo)所示，該位置對應(yīng)的時(shí)間坐標(biāo)就是準(zhǔn)心動(dòng)周期的估計(jì)值。所述檢測到的準(zhǔn)心動(dòng)周期大小范圍為0.2秒 2秒，可以滿足 臨床檢測的要求，確保不會錯(cuò)誤的估計(jì)心動(dòng)周期。另外，因?yàn)樗阉鞣秶目s短，搜索復(fù)雜 度大大減少。
本發(fā)明方法還包括確定最高流速搜索閾值的過程。該閾值可以如下被賦以初值取圖2 或圖3當(dāng)前流速曲線中預(yù)定時(shí)間長度為T秒的一段曲線的數(shù)據(jù)，計(jì)算該段曲線的最大值和平 均值，然后以該最大值和平均值的平均值作為初始閾值。這里，T的選取要確保該段曲線中 至少包含一個(gè)心動(dòng)周期。依臨床的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本發(fā)明T可以選取2秒。
本發(fā)明方法在確定出上述準(zhǔn)心動(dòng)周期和搜索閾值后，就可以進(jìn)行最高流速的搜索。圖5 示意了該搜索過程橫坐標(biāo)代表時(shí)間，縱坐標(biāo)代表流速，虛橫線代表當(dāng)前搜索閾值。為了 避免出現(xiàn)如US 6, 050, 948美國專利方案在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)可能搜索到多個(gè)最高流速的情 況，本發(fā)明將圖示曲線段按波峰搜索期和非波峰搜索期加以劃分，并分別用S、 E來代表波 峰搜索期的起點(diǎn)和終點(diǎn)。因此，本發(fā)明最高流速搜索過程的關(guān)鍵在于確定一個(gè)合適的波峰 搜索期，在該搜索期的時(shí)間范圍內(nèi)查找流速曲線的最大值，該最大值就是只能搜索到的唯 一最高流速。因?yàn)樽罡吡魉僖欢ㄊ谴嬖谟诖笥陂撝档膮^(qū)域，因此，本發(fā)明先將每個(gè)寫入所 述緩沖區(qū)的最大流速值與搜索閾值比較，僅當(dāng)連續(xù)有N2 (在本發(fā)明最佳實(shí)施例中N2對應(yīng)的 時(shí)間長度為O. 03秒)個(gè)最大流速值都大于該閾值時(shí)，以該N2個(gè)點(diǎn)中的第一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻 為起點(diǎn)S,確定一預(yù)定長度范圍內(nèi)的時(shí)間段(可以但不限于本實(shí)施例所選擇的所述準(zhǔn)心動(dòng)周 期的三分之一左右)為所述波峰搜索期；進(jìn)而，在該時(shí)間范圍內(nèi)搜索出最大曲線峰值，作 為所述最高流速的估計(jì)值。所述N2計(jì)數(shù)過程可以使用計(jì)數(shù)器來計(jì)數(shù)或清零實(shí)現(xiàn)，因?qū)儆诂F(xiàn) 有技術(shù)，不再贅述。
搜索到所述最高流速后，就可以根據(jù)該最高流速所在的位置來實(shí)時(shí)估算包括當(dāng)前心動(dòng) 周期、最低流速或心率在內(nèi)的其它參數(shù)。以下示意了一些參數(shù)的計(jì)算處理方法<formula>formula see original document page 11</formula>
其中，Vp 、 T、 ^分別代表最髙流速、當(dāng)前心動(dòng)周期、平均流速的估計(jì)值；m代表時(shí)間坐 標(biāo)，x(m)代表時(shí)間-最大流速曲線；ml是當(dāng)前最高流速的發(fā)生時(shí)刻，m2是上一個(gè)最高流速的 發(fā)生時(shí)刻； >是采樣率。
上述參數(shù)計(jì)算完成后，為確保搜索閾值的實(shí)時(shí)性和自適應(yīng)性，可以用剛剛計(jì)算出的當(dāng) 前心動(dòng)周期內(nèi)的最高流速和平均流速來更新所述搜索閾值。和初始閾值的設(shè)置方法一樣，
可以以兩者的平均值作為新的閾值，即
Amy/2oW = (& +。/2
在某些情況下，受一些外部因素的影響，最大流速曲線的幅度可能會發(fā)生變化。例如 當(dāng)患者身體挪動(dòng)使得超聲探頭與人體接觸部位發(fā)生了變化時(shí)，超聲探頭接收到的散射信號 的頻移相應(yīng)發(fā)生變化，進(jìn)而會造成多普勒聲譜圖及最大流速曲線的幅度均有變化。假設(shè)該 患者的移動(dòng)最終造成最大流速曲線幅度變小，則若還是以原先更新的閾值來搜索當(dāng)前心動(dòng) 周期最高流速的話，將由于最大流速曲線整體幅度的變小，可能出現(xiàn)當(dāng)前流速曲線幅度全 體小于搜索閾值的現(xiàn)象，更不用說找到連續(xù)N2點(diǎn)的要求。為了避開類似不利情況的影響， 本發(fā)明使用一預(yù)定計(jì)數(shù)器來記錄相鄰兩個(gè)心動(dòng)周期中最高流速的距離每判斷出一個(gè)最高 流速，就從零開始啟動(dòng)該計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；每比較處理一個(gè)流速曲線采樣點(diǎn)，計(jì)數(shù)器的值就加 一；直到確定了下一個(gè)的波峰搜索期后，該計(jì)數(shù)器清零。這樣，若該計(jì)數(shù)器的值一直沒有
清零且大于一預(yù)定值N1，則表明當(dāng)前使用的搜索閾值不合適，需要重新設(shè)置。該重新設(shè)置 的方法可以采用上述的初始賦值方法，也就是將所述N1個(gè)點(diǎn)最大流速的平均值和最大值的 均值作為新的閾值，即新設(shè)置的搜索閾值
其中，^M是N1個(gè)點(diǎn)最大流速的最大值，乙^是N1個(gè)點(diǎn)最大流速的平均值。從而確保在該 Nl個(gè)點(diǎn)的采樣時(shí)間內(nèi)一定能判斷出有效的最高流速，避免了因閾值設(shè)置不合適而長時(shí)間判 不出最高流速情況的發(fā)生。其中，Nl的取值根據(jù)臨床實(shí)際情況而定，在本發(fā)明中取2-4秒 時(shí)間所對應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)。綜上所述，本發(fā)明最佳實(shí)施例釆用的實(shí)時(shí)參數(shù)計(jì)算方法如圖6的流程圖所示，包括循 環(huán)進(jìn)行的具體步驟
1. 實(shí)時(shí)依次讀取最大流速曲線的采樣數(shù)據(jù)，每次讀一個(gè)點(diǎn)；
2. 將所讀取的采樣點(diǎn)寫入所述數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，每寫入一個(gè)點(diǎn)，緩沖區(qū)的寫指針加一；
3. 判斷該數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是否已經(jīng)寫滿，若未寫滿則跳轉(zhuǎn)進(jìn)入步驟5;
4. 用所述緩沖區(qū)中存儲的各最大流速減去均值后的數(shù)據(jù)來計(jì)算自相關(guān)，并在自相關(guān) 曲線中估計(jì)準(zhǔn)心動(dòng)周期；
5. 判斷當(dāng)前時(shí)刻是否波峰搜索期，若不是則跳轉(zhuǎn)進(jìn)入步驟8;
6. 搜索波峰，確定最高流速；
7. 用搜索到的最高流速位置計(jì)算平均流速、精確的心動(dòng)周期等參數(shù)，并用最高流速 和平均流速更新設(shè)置閾值，供后續(xù)步驟搜索使用；波峰搜索期標(biāo)志位清零；進(jìn)入 步驟l繼續(xù)讀數(shù)。
8. 判斷是否已經(jīng)有N1個(gè)點(diǎn)沒有判斷出最高流速了，如果不是，則表明當(dāng)前閾值設(shè)置 可行，跳轉(zhuǎn)進(jìn)入步驟10;
9. 用緩沖區(qū)中存儲的N1個(gè)點(diǎn)的最大流速曲線的最大值和平均值的均值更新閾值，進(jìn) 入步驟1繼續(xù)讀數(shù)。
10. 判斷是否有連續(xù)N2個(gè)點(diǎn)大于當(dāng)前閾值，否則跳轉(zhuǎn)進(jìn)入步驟1繼續(xù)讀數(shù)；
11. 波峰搜索期標(biāo)志位置位，進(jìn)入波峰搜索期；進(jìn)入步驟l繼續(xù)讀數(shù)。 本發(fā)明依據(jù)上述步驟循環(huán)處理圖2所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示，用白線示意了各
次所獲得的最高流速的估計(jì)位置。試驗(yàn)證明，本發(fā)明方法實(shí)時(shí)性好，且準(zhǔn)確度高。該方法 不僅可以使用在超聲系統(tǒng)的實(shí)時(shí)參數(shù)計(jì)算處理上，也可以使用于參數(shù)的離線自動(dòng)測量上。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置的框圖如圖7所示。包括環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元，用于滾動(dòng)接收 并存儲一段不少于兩個(gè)心動(dòng)周期的最大流速曲線的數(shù)據(jù)；準(zhǔn)心動(dòng)周期計(jì)算單元，用于接收 來自所述環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元輸出的曲線段數(shù)據(jù)，進(jìn)而估算準(zhǔn)心動(dòng)周期；閾值計(jì)算單元，包 括均值計(jì)算單元和最大值計(jì)算單元，用于確定最大流速曲線的搜索閾值；最高流速檢測單 元，根據(jù)來自于準(zhǔn)心動(dòng)周期計(jì)算單元的準(zhǔn)心動(dòng)周期和閾值計(jì)算單元的搜索閾值，檢測來自 于所述環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元的曲線段數(shù)據(jù)，以確定各個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的最高流速，并將結(jié)果相
12關(guān)數(shù)據(jù)送往參數(shù)計(jì)算單元；該參數(shù)計(jì)算單元同時(shí)根據(jù)來自于環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行 平均流速、心率等多個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算，并將結(jié)果送往參數(shù)輸出單元，同時(shí)，還將部分結(jié)
果輸出往所述閾值計(jì)算單元；所述閩值計(jì)算單元還接收來自于所述環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元輸出 的曲線段數(shù)據(jù)，以共同確定所述搜索閾值的更新或初始化。。
本發(fā)明裝置在超聲診斷系統(tǒng)的嵌入式設(shè)計(jì)中，可以用數(shù)字電路或模塊來實(shí)現(xiàn)。以
DSP (Digital Signal Processing)技術(shù)或FPGA (Field Programmable Gate-Array現(xiàn)場可編 程門陣列)編程設(shè)計(jì)為例，因如何實(shí)現(xiàn)上述裝置為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，用于超聲診斷系統(tǒng)中，對運(yùn)動(dòng)組織或者血流聲譜圖的流速曲線自動(dòng)進(jìn)行多普勒參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算處理，其特征在于，包括循環(huán)進(jìn)行的步驟A.用長度預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)依次從所述流速曲線上取出一段數(shù)據(jù)，進(jìn)行當(dāng)前準(zhǔn)心動(dòng)周期的估計(jì)；B.確定最高流速的當(dāng)前搜索閾值；C.根據(jù)所述閾值和準(zhǔn)心動(dòng)周期，搜索當(dāng)前最高流速。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，其特征在于所述步驟A中的準(zhǔn)心動(dòng)周期是利用自相關(guān)法來分析該段數(shù)據(jù)而獲得的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟A包括過 程a. 利用自相關(guān)計(jì)算處理所述緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，得到相應(yīng)的自相關(guān)曲線；b. 在時(shí)間軸[nl, n2]范圍內(nèi)搜索該自相關(guān)曲線的幅度最大值；其中nl、 ri2為預(yù)定 的心動(dòng)周期的上下限；c. 確定該最大值位置所對應(yīng)的時(shí)間為所述準(zhǔn)心動(dòng)周期的估計(jì)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，其特征在于步驟a中用來進(jìn)行自相關(guān)計(jì)算處理并得到自相關(guān)曲線的數(shù)據(jù)，是所述緩沖區(qū)中各數(shù) 據(jù)減去這些緩沖區(qū)數(shù)據(jù)平均值后的數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟A中數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的長度設(shè)置為小或等于所述流速曲線的采樣率的4倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟C的具體過程是將所述緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)與所述搜索閾值比較，僅當(dāng)連續(xù)有預(yù)定數(shù)目的流速值都大于該闊值時(shí)，以該預(yù)定數(shù)目點(diǎn)中的第一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻為起點(diǎn)S，確定一預(yù)定長度范圍內(nèi)的時(shí)間段為波峰搜索期；在該波峰搜索期范圍內(nèi)找出最大曲 線峰值，即為所述最高流速的估計(jì)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，其特征在于所述時(shí)間段的預(yù)定長度大致為所述準(zhǔn)心動(dòng)周期的三分之一。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，其特征在于，還包括步驟所述搜索閾值被初始設(shè)置或重新設(shè)置為當(dāng)前預(yù)定時(shí)間長度的一段流速曲線所對應(yīng) 的流速最大值和平均值的平均值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l、 5、 6或8之任一權(quán)利要求所述實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，其特征在 于所述流速曲線包括最大流速曲線或平均流速曲線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法，其特征在于，步驟C之后還包括 根據(jù)當(dāng)前及之前所述最高流速的位置，來計(jì)算當(dāng)前平均流速；該當(dāng)前最高流速和平均流速二者的平均值將用來更新設(shè)置后續(xù)步驟B中的搜索閾值。
11. 一種實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的裝置，用于超聲診斷系統(tǒng)中，對運(yùn)動(dòng)組織或者血流聲譜圖的流速曲線自動(dòng)進(jìn)行多普勒參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算處理，其特征在于，包括環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元，用于滾動(dòng)接收并存儲一段不少于兩個(gè)心動(dòng)周期的流速曲線的數(shù)據(jù)；準(zhǔn)心動(dòng)周期計(jì)算單元，用于接收來自所述環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元輸出的曲線段數(shù)據(jù)，進(jìn)而估算準(zhǔn)心動(dòng)周期；閾值計(jì)算單元，包括均值計(jì)算單元和最大值計(jì)算單元，用于確定最大流速的搜索闊值；最高流速檢測單元，根據(jù)來自于準(zhǔn)心動(dòng)周期計(jì)算單元的準(zhǔn)心動(dòng)周 期和閾值計(jì)算單元的搜索閾值，檢測來自于所述環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元的曲線段數(shù)據(jù)，以確定各個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的最高流速，并將結(jié)果相關(guān)數(shù)據(jù)送往參數(shù)計(jì)算單元；該參數(shù)計(jì)算單元 同時(shí)根據(jù)來自于環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行多個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算，并將結(jié)果送往參數(shù) 輸出單元，同時(shí)，還將部分結(jié)果輸出往所述閾值計(jì)算單元；所述閾值計(jì)算單元還接收來 自于所述環(huán)形數(shù)據(jù)存儲單元輸出的曲線段數(shù)據(jù)，以共同確定所述搜索閾值的更新或初始 化。
全文摘要
一種實(shí)時(shí)估計(jì)多普勒參數(shù)的方法及裝置，用于超聲診斷系統(tǒng)中，對運(yùn)動(dòng)組織或者血流聲譜圖的流速曲線自動(dòng)進(jìn)行多普勒參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算處理。所述方法包括循環(huán)進(jìn)行的步驟用長度預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)依次從所述流速曲線上取出一段數(shù)據(jù)，進(jìn)行當(dāng)前準(zhǔn)心動(dòng)周期的估計(jì)；確定最高流速的當(dāng)前搜索閾值；根據(jù)所述閾值和準(zhǔn)心動(dòng)周期，搜索當(dāng)前最高流速。尤其在最高流速的搜索過程中，利用波峰搜索期來縮短搜索時(shí)間和提高搜索準(zhǔn)確度。采用本發(fā)明，使系統(tǒng)具有低成本、高實(shí)時(shí)性、結(jié)果更可靠的優(yōu)勢。
文檔編號A61B8/06GK101301212SQ20071007447
公開日2008年11月12日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者羽 張, 張官喜 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司