[發明專利]用于超聲診斷成像的正交多普勒信號間隙填充方法與裝置

有效

• 申請號: 200710128712.1
• 申請日: 2007-07-03
• 公開（公告）號: CN101336830A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 張羽;李鑫
• 申請（專利權）人: 深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;G06T1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張亞寧;張志醒

技術領域

本發明涉及一種超聲診斷成像方法與裝置，具體涉及一種多普 勒信號間隙填充方法與裝置。

背景技術

超聲診斷成像系統實時顯示兩維圖像(B模式成像、彩色血流成 像等)和頻譜多普勒信息具有重要的臨床診斷意義。臨床醫生可以 在實時觀察人體組織解剖結構的同時，獲得某多普勒采樣容積內的 血流狀況。該血流狀況信息的獲得有兩種途徑：顯示器上實時顯示 的聲譜圖和揚聲器上實時播放的多普勒聲音信號。為了實現上述兩 種(甚至三種)不同成像模式的實時顯示，超聲成像系統利用時分 復用技術，為不同的成像模式分配不同的時間段，而且系統周期地 在不同模式下快速切換。以臨床上常用的B+D模式(B模式+脈沖頻 譜多普勒模式)為例，系統通過控制發射脈沖的時序，實現兩種模 式的輪換掃描。最簡單的一種方法就是單個B脈沖和單個多普勒脈 沖交替發射，該方法最大的缺點是多普勒脈沖的重復發射頻率(PRF) 降低，導致可檢測的最大流速大大降低。另外一種相似的實現方法 是單個B脈沖和多個多普勒脈沖交替發射，該方法雖然改善了多普 勒檢測最大流速的問題，但單幀B型圖像的成像時間加長，兩維圖 像的實時性受到影響。考慮到兩維圖像的成像質量，本發明關注的 是另一種掃描方式，即成像系統在掃描完一幀兩維圖像后啟動多普 勒脈沖的發射，且多普勒脈沖的發射次數足夠多，保證獲得至少一 條完整的多普勒功率譜譜線。由于多普勒信號在2-40ms內可以認為 是準平穩的，因此要求間隙的長度盡量小于40ms。由于在B模式成 像的時間段，無法采集到多普勒信號，導致多普勒信號的不連續。 該不連續現象(稱為間隙，即Gap)在聲譜圖上表現為斷裂的頻譜， 如圖1所示，可能導致計算機自動提取多普勒頻譜參數失效，而在聲 音輸出上更是出現周期性的突然靜音，使得聲音輸出失去臨床診斷 參考意義。因此，多普勒信號間隙填充技術已經成為超聲診斷成像 設備必備的一項重要技術。

多普勒信號間隙填充技術用于提高超聲診斷成像設備中頻譜多 普勒信號質量，尤其是用于超聲診斷成像設備同時工作在兩維圖像 成像模式(B模式、彩色血流成像模式等)和頻譜多普勒模式的情況 下。超聲診斷成像設備利用時分復用技術實現不同模式的同時成像， 系統為不同的成像模式分配不同的時間段。當系統同時工作在兩維 圖像成像模式和頻譜多普勒模式的時候，音頻多普勒信號和聲譜圖 會產生明顯的不連續現象(稱為間隙，gap)，該不連續會對診斷信 息的提取帶來很大的不便；另外，兩維圖像的成像幀頻率會有所降 低，但對診斷性能的影響相對較小。多普勒信號間隙填充技術利用 信號處理的方法對該間隙進行填充，使得填充后的信號在聲音和頻 譜上都能保持很好的連續性，減小多普勒信號采集的不連續性對診 斷準確性的影響。然而，如何有效地填充多普勒信號間隙一直是頻 譜多普勒技術應用中的一個難點。隨著數字計算機技術的高速發展， 研究者提出了許多方法來解決這一問題。根據聲譜圖的輸出方式， 目前填充間隙的方法大體上可以分成兩大類：一類是直接對二維的 聲譜圖進行插值填充，另外一類則是對正交多普勒信號進行填充后 計算出填充后信號的聲譜圖。

1991年5月，給予G.Schwartz的、名稱“Spectral?Interpolation?of Ultrasound?Doppler?Signal”的專利US?5,016,641公開了一種填充方法， 其是利用間隙產生前的功率譜填充間隙階段的功率譜，產生一個具 有一定隨機性的相位，根據填充的功率譜和產生的隨機相位，由逆 快速傅里葉變換(IFFT)得到時域信號，該時域信號經窗函數加權， 部分重疊相加后得到沒有跳變的填充信號。該方法需要每次譜線更 新的時候進行IFFT計算，增加了計算量。