[發明專利]具有頻譜和音頻組織多普勒的超聲診斷成像系統

無效

• 申請號: 200680030586.X
• 申請日: 2006-08-18
• 公開（公告）號: CN101297217A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: D·W·克拉克
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 龔海軍;譚祐祥

技術領域

本發明涉及醫療超聲診斷成像系統，尤其涉及呈現頻譜和音頻組織多普勒信息的超聲系統。

背景技術

組織多普勒超聲用于回波心臟病學以測量心肌的運動和定時。用于分析血流速度的超聲技術的一種自適應是：彩色血流成像，以及頻譜和音頻脈沖波多普勒。在血流技術中，雜波濾波器對強的、緩慢組織回波進行抑制，從而可以看到來自流動血液的非常微弱、快速的回波。組織多普勒通常不使用雜波濾波器，因為感興趣的回波是強的、緩慢的組織回波。在組織多普勒中，所分析的是占支配地位的緩慢組織回波信號，其具有遠高于來自血液、噪聲、和混響的信號的幅度。

對于血流處理的頻譜多普勒信號基于重疊短時間窗口化的快速傅立葉變換(FFT)，稱為周期圖。周期圖的時間分辨率直接與FFT時間跨度即獲得采樣序列所經過的時間成比例，并且速度(多普勒頻率)分辨率與FFT時間跨度成反比。這對于組織多普勒來說是非常困難的權衡，因為組織的低速度(相對于血液)需要較好的速度分辨率，而心肌運動的動態定時需要較好的時間分辨率。當周期圖對頻譜組織多普勒進行適應時，得到的折中頻譜在速度和時間上都顯著模糊。

組織多普勒的這種頻譜模糊不僅僅是美感的問題。臨床醫生習慣于測量血液頻譜的峰值速度，其占支配地位的傳播源為血液擾動、切變、和活動斑點。他們還測量模糊組織多普勒頻譜的峰值速度，而沒有意識到在這種情況下，頻譜展開完全是周期圖信號處理算法和幅度-灰度級映射的時間和速度分辨率的偽像。

類似于二維圖像，多普勒頻譜具有來自大量隨機散射體的回波的復數總和的斑點。由于組織多普勒的速度和時間分辨率要求，明亮的斑點團和黑孔是巨大的，常常產生不均衡的頻譜，使美感和測量進一步降級。斑點通過顯示較大的幅度動態范圍可部分地減輕，但使得來自FFT時間跨度的模糊更加惡化。

對于頻譜組織多普勒捕獲，將多普勒采樣門保持在心肌中可能是無效的，因為在心跳過程中存在大量的橫向運動，由于心臟收縮產生的運動以及患者呼吸產生的運動。然而，即使在心肌輕微偏離主波束時，來自旁瓣的所接收的信號也是足夠強而可使用的，因為來自組織的回波反射傾向于強烈。但運動效應可能造成頻譜顯示在亮度上變化巨大以及造成音頻在響度變化巨大。自動增益控制可以有助于這個問題，但增加了復雜性。

當信號強度由于心肌移動偏離主多普勒波束而衰弱時，來自混響的固定雜波在零速度基線周圍更加可見，雖然心肌信號仍然占支配地位。極低頻率雜波濾波器(例如25Hz高通)可以使顯示看起來更加清潔，但這使得在所希望的信號改變方向時變得不連續。

組織多普勒音頻的一個問題是，由于心肌相對較低的速度以及充分穿透所需的低超聲頻率，多普勒頻率是非常低的。對于小揚聲器來說產生非常低音調的聲音是困難的，并且這樣的聲音對于多數人來說難于聽到。放大音量具有一定幫助，但可能導致失真。

常規的FFT周期圖技術非常適合于微弱的、寬帶血液信號，但組織多普勒通常具有強烈的、窄帶的信號。通常用在彩色血流成像中來估計平均速度(使用滯后-1自相關估計的角度)的這一技術相當好地適合于窄帶分析，并且可以適用于組織多普勒中連續的采樣流。在復數采樣的移動時間窗口上估計滯后-1自相關，產生一系列速度(多普勒頻率)估計，這些估計在速度和時間上遠比使用FFT周期圖可以獲得的更加精確。該窗口可以應用加權函數，例如漢納(上升余弦)函數。

發明概述

依照本發明的原理，提供了一種頻譜組織多普勒處理的裝置和方法，通過對自相關的一階或高階滯后進行平均并且以脈沖多普勒形式顯示圖形化曲線作為頻譜顯示，來克服快速傅立葉變換(FFT)的時間/頻率權折衷以這種方式估計的相移用于合成音頻輸出，該音頻輸出可定標到較高的頻率。通過使用窄帶自相關處理而不是常規的寬帶FFT周期圖處理，作為結果的頻譜和音頻組織多普勒超聲在分辨率、精確性、均勻性、以及清晰度方面得到很大改進。

附圖說明

在附圖中：

圖1圖解了血流的常規頻譜顯示。

圖2圖解了依照本發明的原理構造的超聲診斷成像系統的方框圖。

圖3是依照本發明的原理構造的頻譜和音頻組織多普勒處理器的功能框圖。

圖4圖解了當執行心肌的頻譜組織多普勒分析時超聲系統的顯示屏幕。

具體實施方式