[發明專利]一種利用超聲多普勒檢測血栓的方法

有效

• 申請號: 202011291261.5
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112370079B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 王興國;李吳昊;黃志誠;戴鶴鋒;王金宇
• 申請（專利權）人: 景德鎮陶瓷大學
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用超聲多普勒檢測血栓的系統，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：將超聲換能器與超聲脈沖發射/接收器相連接，所述超聲脈沖發射/接收器與數字轉換器和上位機相連接，所述數字轉換器與上位機相連接；

步驟二：在腦部動脈或頸部動脈待檢測區域涂抹耦合劑，并將超聲換能器與待檢測區域緊密貼合，所述上位機控制超聲脈沖發射/接收器產生脈沖信號，所述脈沖信號經超聲換能器轉換為超聲波向待檢測區域發射，所述超聲波進入血管后，遇到移動的血紅細胞或脫落的血栓將發生反射并產生回波信號，所述回波信號被超聲換能器接收，然后經超聲脈沖發射/接收器和數字轉換器放大后儲存于上位機；

步驟三：所述上位機根據血流中各粒子多普勒信號的包絡值對血紅細胞及血栓進行分類，并統計血栓的數量；

步驟四：根據檢測血栓的包絡面積判斷血栓的體積大小；

步驟五：根據檢測到血栓采樣容積的時間和多普勒頻移判斷血栓的形態；

所述步驟二中回波信號表示為：

公式（1）中，A_n為第n個脈沖處的振幅，f₀為超聲波入射頻率，t為粒子出現的時間，t_n為回波信號在第n個脈沖處的延遲時間，f_PRF為脈沖重復頻率，f_Di是測量軸線上某位置處的多普勒頻移（以下會令i=a,b,c,……,m來表示不同位置處的粒子）；

所述步驟三中粒子多普勒信號包絡值的計算方式為：

將接收到的回波信號分為I，Q兩路信號，分別乘以余弦分量和正弦分量，然后將有限脈沖響應濾波器用作低通濾波器，以消除載波分量或基本頻率，根據公式（2）-（4）可以從回波信號中提取復數離散形式的多普勒信號：

連續信號

離散信號：

其中φ是同相信號X_I和正交信號X_Q的初始相位；

通過短時傅里葉變換將復數離散形式的多普勒信號轉換為時頻譜圖，提取峰值并分析后得到頻譜圖峰值出現的時間位置(t_i)及多普勒頻移(f_Di)，將數據以數組的形式排列為：

提取時頻譜圖中的時間信息分析后得到血流中各粒子在采樣容積出現的時間位置(t_i0)和離開采樣容積的時間位置(t_i1)以陣列形式(t?_i)排列為：

通過希爾伯特變換求出多普勒信號的包絡函數B(n)，并將提取時間位置（t_i）代入公式(7)求得血液中各粒子的包絡值a_i，將數據以陣列形式a排列：

基于對血栓包絡值和血紅細胞包絡值的統計數據，設定閾值a_s，該值被定義為大于血紅細胞的最大包絡值，且小于血栓的最小包絡值；

將公式（8）的數據與閾值a_s進行對比，當a_i大于閾值a_s時，判定該粒子為血栓，當a_i小于閾值a_s時，判定該粒子為血紅細胞，檢測結束后統計血栓的數量；

所述步驟四中血栓面積大小的計算方式為：

提取血栓在采樣容積出現的時間位置T_i0和離開采樣容積的時間位置信息T_i1以陣列形式(T?_i)排列為：

提取血栓的多普勒頻率F_Di，以陣列形式排列為：

提取血栓的時間位置信息代入公式（11）求積分，計算血栓的包絡面積，判斷血栓的大小：

；

所述步驟五中血栓形態的計算方式為：

求出血栓在采樣容積中的移動速率V(i)，計算血栓的長度L_i，基于對血栓長度的統計數據設定閾值L_s，判斷血栓的形態：

其中c是聲波在血液中的傳播速度，θ是超聲波入射角度，V?_i是無量綱參數，其大小為V(i)對應的值。