[發明專利]處理超聲彩色血流成像的系統和方法

有效

• 申請號: 201410382283.0
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104490422B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 林圣梓
• 申請（專利權）人: 深圳開立生物醫療科技股份有限公司
• 主分類號: A61B8/06
• 分類號: A61B8/06
• 代理公司: 深圳市深軟翰琪知識產權代理有限公司44380
• 代理人: 吳雅麗

技術領域

本發明涉及超聲彩色血流成像領域，尤其涉及處理超聲彩色血流成像的系統和方法。

背景技術

在眾多的醫療成像技術中，超聲成像技術具有對人體無損傷、安全、經濟實用、便于操作等優點。通過使用短脈沖機械波，將超聲波發射至人體內。超聲波在人體內遇到組織會反射產生回聲，回聲經過處理后形成了顯示組織和血流信息的二維或三維圖像。通常情況下，無損傷醫療超聲成像系統的頻率范圍是1MHz-15MHz。超聲圖像為實時顯示。因此，超聲醫生或臨床醫生可以進行即時診斷，或者，可以將該診斷用于日后的對比研究。

超聲數據采集的一部分數據用于檢測血流。通過多普勒成像模式可以進行這種血流檢測。探頭包含一個或多個傳感器，用于發射聲波至取樣興趣區，并且接收取樣興趣區的散射波。從取樣后向散射的波或回聲包含了取樣特性和組成信息。當檢測一個取樣的血流時，后向散射的聲波可以與頻率基準進行對比，以此來判定是否出現了多普勒頻移。在后向散射的聲波中，多普勒頻移出現的原因是取樣中有移動出來的散射成分(比如，動脈中的血細胞)。

進一步來說，使用超聲系統進行檢測時，可以將對應相移的頻移與取樣中的血流聯系起來。通過測量相移可以計算出來血流速度。當血流流向探頭時，后向散射頻率的變化增大；血流背流探頭時，后向散射頻率的變化減小。

彩色血流圖像是指在解剖B模式的灰階圖像上疊加運動物質(比如血液)速度的彩色圖像。在通常情況下，彩色血流模式同時顯示數以百計的相鄰的取樣容積，每個疊加在B模式圖像上的取樣容積代表相應取樣容積的速度。當動脈相鄰時，圖像的疊加區域難以解析，血流方向也很難判定。因此，急需一種方法來解決此問題，并能改善彩色血流成像技術。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種可改善彩色血流成像技術的處理超聲彩色血流成像的系統和方法。

一方面，本發明涉及使用超聲系統來檢測正、負向血流速度的系統和方法。在一個實例中，本發明涉及一種當使用探頭掃描到兩根相鄰血管時的血流檢測的方法。因此，從探頭的角度來看，即使是血流疊加，本發明也可以判定正、負向血流。

一方面，本發明涉及一個包含正交解調系統在內的超聲數據處理系統。正交解調系統使用被配置的第一個Hilbert變換來操作實信號，并且將這種實信號轉換為解析信號。在一個實例中，在正交相位(Q)通道上的一個或多個信號上使用了第一個Hilbert變換。在一個實例中，在同相(I)通道中的一個或多個信號上使用了一個零度全通濾波器。在某種程度上來說，本發明還涉及結合使用加法器和正交混頻器的第二Hilbert變換(這里也稱為Hilbert濾波器)。此處的加法器適于在超聲系統的信號處理后，添加和提取信號；此處的混頻器用于分離I和Q通道中的正、負向血流信號。另一方面，本發明還涉及將使用一個或多個Hilbert變換對作為信號處理階段，用于解決超聲彩色血流成像中的血流疊加問題。第二Hilbert變換輸出或輸出子集可以用于進行自相關處理，并借此來判定平均正、負向血流。

另一方面，本發明涉及對解析信號和負向血流信號所進行的自相關過程，其中，解析信號是由處理正向血流所得，負向血流信號是由一個或多個Hilbert變換后所得。通過這種方法，自相關算法可以用于計算平均信號值和與正、負向血流的方差信號值。此方法可以解決相鄰血流流徑(相鄰的動脈)的解析問題。相應地，平均信號值和/或方差信號值可用于生成標識或標記(比如，彩色血流成像中用于映射平均正、負向血流的顏色)。

在一個實例中，本發明涉及解決同一取樣容積(比如，腎臟或心室中)中，正、負血流問題。在一個實例中，通過選用范圍在1KHz-50KHz的重復脈沖頻率可以進行相鄰血流的解析，使用一個變換(比如，Hilbert變換)可以使包含血流數據的信號在時域(比如，通過自相關過程)中進行處理，以減少在掃描過程中所采集到的數據點數。通過這種方法，包含血流數據的信號可以通過關聯自身來判定相關的血流數據。在所給出的彩色血流成像中，本發明的一個實例沒有限定血流值的全光譜，而是限定了一個或兩個方向上的平均血流速度和有關的速度方差值。

一方面，本發明涉及超聲成像系統、聲波合成器和超聲數據解調系統。超聲成像系統包含被配置的超聲接收器，用來接收從組織或血液中實時散射出來的超聲信號。在一個實例中，超聲成像系統還包含被配置的處理系統和顯示器。處理系統用于處理解調掃描過的數據、生成超聲圖像和進行血流處理，顯示器用于顯示超聲圖像數據和圖像數據相關的血流速度。在一個實例中，血流處理是指，通過軟件模塊、電路或被配置的特定集成電路來檢測血流速度或正、負向血流。