[發(fā)明專利]基于松弛算法的彩色超聲參數(shù)化血流信號(hào)提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310479298.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN103479397A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈毅;沈志遠(yuǎn);馮乃章
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B8/06
• 分類號(hào): A61B8/06;G06F19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲彩色血流成像技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為一種非介入式血流成像方法，超聲彩色血流成像被廣泛應(yīng)用于各種心血管疾病研究中。由于血管壁和其周圍軟組織的緩慢運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的雜波信號(hào)會(huì)對(duì)待顯示的血流精度造成較大的影響。如果不能提供準(zhǔn)確的血流信息將會(huì)增加誤診的風(fēng)險(xiǎn)以及病人長(zhǎng)期醫(yī)療檢測(cè)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性的難度。在實(shí)際應(yīng)用中，有如下兩個(gè)原因使得血流流速估計(jì)的精度下降：

其一，由于軟組織的散射強(qiáng)度遠(yuǎn)大于血紅細(xì)胞，因此在超聲回波信號(hào)中包含的雜波與血流信號(hào)的能量比可能高達(dá)40dB；這是因?yàn)殡s波濾波器往往不能充分濾除雜波或者錯(cuò)誤地濾除部分血流信號(hào)，從而造成血流估計(jì)誤差。特別的，即使雜波在濾波階段能夠被充分的抑制，濾波后的殘留在信號(hào)中的白噪聲仍舊會(huì)對(duì)血流信號(hào)的多普勒頻率的均值和方差估計(jì)造成誤差；

其二，在超聲成像的實(shí)時(shí)性要求下，接收的多普勒信號(hào)的脈沖數(shù)有限，往往只持續(xù)8-16個(gè)脈沖時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決由于軟組織的散射強(qiáng)度遠(yuǎn)大于血紅細(xì)胞，因此在超聲回波信號(hào)中包含的雜波與血流信號(hào)的能量比可能高達(dá)40dB，導(dǎo)致血流信號(hào)提取的準(zhǔn)確性差的問(wèn)題，從而提出了基于松弛算法的彩色超聲參數(shù)化血流信號(hào)提取方法。

基于松弛算法的彩色超聲參數(shù)化血流信號(hào)提取方法為：采用彩色超聲檢測(cè)儀對(duì)血流信號(hào)進(jìn)行采集，接收信號(hào)端對(duì)接收到的超聲回波信號(hào)建立仿射模型，采用松弛算法估計(jì)仿射模型參數(shù)，獲得血流信號(hào)頻率和振幅。

接收信號(hào)端對(duì)接收到的超聲回波信號(hào)建立仿射模型的具體過(guò)程為：

將接收的超聲回波信號(hào)x作為仿射模型：

x≈Pα????（1）

其中，α為振幅強(qiáng)度向量，

P為特征矩陣：

P=[p(f₁)?p(f₂)?…p(f_k)…?p(f_K)]?????（2），

超聲回波信號(hào)x的表達(dá)式：

x=[x(1)?x(2)?…x(n)?…x(N)]^T???（3）

其中，k為主成分的個(gè)數(shù)，k=1，2，……，K，k和K均為正整數(shù)；x(1)表示第一個(gè)采樣值，x(2)表示第二個(gè)采樣值，x(n)表示第n個(gè)采樣值，x(N)表示第N個(gè)采樣值，n=1,2……,N，n和N均為自然數(shù)；p(f_k)表示第k個(gè)主成分的頻率向量。

采用松弛算法估計(jì)仿射模型參數(shù)，獲得血流信號(hào)頻率和振幅的具體過(guò)程為：

步驟A、估計(jì)第一個(gè)主成分的頻率和振幅，將該主成分從輸入信號(hào)中減去后，估計(jì)第二個(gè)主成分的頻率和振幅，執(zhí)行步驟B；

步驟B、根據(jù)第二個(gè)主成分的頻率和振幅反過(guò)來(lái)更新第一個(gè)主成分的頻率和振幅；

步驟C、判斷兩個(gè)主成分的頻率是否穩(wěn)定，若是執(zhí)行步驟D，若否執(zhí)行步驟A；

步驟D、根據(jù)兩個(gè)主成分的頻率穩(wěn)定后的兩個(gè)主成分估計(jì)第三個(gè)主成分的頻率和振幅，根據(jù)第一個(gè)主成分的頻率和振幅與第三個(gè)主成分的頻率和振幅更新第二個(gè)主成分的頻率和振幅，或根據(jù)第二個(gè)主成分的頻率和振幅與第三個(gè)主成分的頻率和振幅更新第一個(gè)主成分的頻率和振幅；

步驟E、將第一個(gè)主成分、第二個(gè)主成分和第三個(gè)主成分進(jìn)行信號(hào)合并獲得合并信號(hào)的能量，判斷該合并信號(hào)的能量與輸入信號(hào)的能量之差是否大于或等于大于1-δ，δ=10^-2，若是，則選擇三個(gè)主成分頻率最大的作為血流信號(hào)的多普勒頻率，若否執(zhí)行步驟A。

步驟A所述的估計(jì)第一個(gè)主成分的頻率和振幅，將該主成分從輸入信號(hào)中減去后，估計(jì)第二個(gè)主成分的頻率和振幅的具體過(guò)程為：

步驟一、初始化超聲回波信號(hào)x，該超聲回波信號(hào)包含K個(gè)主成分，設(shè)K=1，將超聲回波信號(hào)x代公式(9)和(10)中，獲得第1個(gè)特征成分頻率的估計(jì)值和第1個(gè)特征成分的振幅的估計(jì)值執(zhí)行步驟二；