[發明專利]最大頻率包絡曲線的計算方法和裝置

有效

• 申請號: 201310480663.3
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103494615A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 梁丁;張威;馮乃章
• 申請（專利權）人: 深圳市開立科技有限公司
• 主分類號: A61B8/06
• 分類號: A61B8/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

?本發明涉及醫學超聲技術領域，尤其涉及最大頻率包絡曲線的計算方法和裝置。

背景技術

醫學超聲技術領域中，利用多普勒效應獲取頻譜圖從而測量血流流速的方法近年來得到了迅速發展。

超聲多普勒技術測量血流速度的過程中，連續超聲多普勒系統經探頭發送超聲波到人體組織內，并接收血細胞造成的散射回波。由于血細胞的流動性，其散射回波與發射波之間具有一定的頻率偏移，且血細胞的運動速度正比于該頻率偏移，是為多普勒效應。

測量相應的頻偏可以估計到血管內的血流情況。在脈沖多普勒測量血流速度的過程中，測量系統按照一定的時間間隔發送聲波脈沖，并于兩次脈沖之間接收回波信號，測量回波與某參考信號的相位差，這個相位差與連續多普勒中的頻偏一樣，變化率正比于血流的流動速度。臨床上處理連續和脈沖多普勒的方法是一致的。

回波信號經過正交調制、濾波等處理之后，成為以0頻率為中心的音頻多普勒信號，其帶寬約幾千赫茲。血液在人體血管內的流速是不固定的，且不同位置具有不同的速度。一般血管中心的流速較大，而靠近血管壁的地方流速接近0。故多普勒信號頻譜具有一定的寬度，其中最大頻率正比于血管內的最大血流速度，中心頻率（功率最大的頻率）代表血管內血液整體的流動趨勢，具有此流速的紅細胞在血液中占最大比例。受心臟收縮和舒張的影響，系統檢測到的多普勒信號頻譜也隨之變化。將同一時刻的不同頻率成分按功率大小調制成灰度，得到該時刻的頻譜線，若按一定時間間隔多次截取多普勒信號進行頻譜計算，并按時間次序依次顯示頻譜線，就得到了多普勒信號聲譜圖。

最大頻率包絡曲線，是從聲譜圖中提取得到的?？梢酝ㄟ^連接不同時刻多普勒信號頻譜的最大頻率來得到，該曲線幅度與血管內血流最大流速成正比。所述最大頻率是估算平均頻率和計算其它多普勒參數的基礎，因此準確地估計最大頻率在臨床應用中具有重要意義。

最初估計最大頻率包絡曲線的方法是：由操作者在凍結圖像中手工確定，再計算相應的其他參數。這種方法缺點很明顯，重復性差，精度低，還無法做實時估計。

目前，提取最大頻率包絡曲線的方法主要有兩類：一類是基于圖像的處理方法，如邊緣檢測，分數維調制Z軸法等，這類方法的缺點是計算量太大，在實時條件下難以應用；另一類是利用功率譜密度積分曲線，進行最大頻率估計，在實際應用中占主流地位，如百分比法（PM），過閾值法（TCM），幾何法（GM）等。

百分比法是設定最大頻率為信號加噪聲功率總和的一個百分比，計算相對簡單，但是，它對信噪比敏感，難以確定一個穩定的百分比，不同時刻的最優百分比也不一致。過閾值法通過設定閾值，尋找連續n個頻率點中至少m個功率譜值超過該閾值的點，這種方法的閾值設置很關鍵，閾值偏大則最大頻率曲線偏小，閾值過小則容易檢測到噪聲。幾何法是用三條直線來擬合積分功率譜，它不需要選取閾值，但是，它對功率譜峰值的依賴性比較大，而利用FFT求得的峰值位置具有很大的隨機性，影響了最大頻率的估計精度。

在這三種方法的基礎上，衍生出了一些改進算法，如改進的過閾值法（MTCM），混合法（HM），改進的幾何法（MGM），自適應閾值法（ATM）和改進的百分比法（MPM）等，一定程度上提高了算法的效果，但并未有大的進步。

現有技術的缺點：現有百分比算法的準確性受圖像信噪比的限制，百分比算法的準確性不高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：如何將聲譜圖像的信噪比與百分比算法的百分比取值關聯起來，提高百分比算法的準確性。

在本發明一實施例中，提出了最大頻率包絡曲線的計算方法，包括：

S1，計算聲譜圖的單根頻譜線從基線往上所有點能量累加的和sum；

S2，判斷sum是否大于第一閾值；是，取百分比值等于β，否則，取百分比值等于α，其中β>α；

S3，計算單根頻譜線從基線往上到當前點能量累加的和sum1，判斷sum1是否大于sum與S2中所述的百分比值的乘積，是，停止計算sum1，取當前點為該頻譜線上能量累加最大的點；否則，計算sum1，直到sum1大于sum與S2中所述的百分比值的乘積；

S4，對聲譜圖上的逐根頻譜線進行計算，獲得每根頻譜線上能量累加最大的點；

S5，連接聲譜圖所有頻譜線上能量累加最大的點構成最大頻率包絡曲線。

另外，本發明又一實施例還提供了最大頻率包絡曲線的計算裝置，包括：

線總能量計算單元，用于計算聲譜圖的單根頻譜線從基線往上所有點能量累加的和sum；