專利名稱：血流速度估計(jì)方法和利用該方法的彩色血流圖生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種血流速度估計(jì)方法，尤其是一種應(yīng)用在超聲成像領(lǐng)域中的血流速 度估計(jì)方法；本發(fā)明還涉及一種利用上述血流速度估計(jì)方法生成彩色血流圖像的方法。
背景技術(shù)：
目前，超聲成像系統(tǒng)中應(yīng)用較多的血流速度估計(jì)方法包括如下兩種自相關(guān)估計(jì)血流速度法，當(dāng)前國(guó)際上生成的血流成像儀大多采用Kasai等人子啊 1982年提出的自相關(guān)技術(shù)來估計(jì)血流的速度和方差。此方法通過計(jì)算回波的自相關(guān)，得到 回波之間的相位差。因此，相位差與血流速度成正比，所以，通過得到的相位差即可以計(jì)算 出血流速度。時(shí)域互相關(guān)估計(jì)血流速度法，它的基本思想是利用相關(guān)系數(shù)來跟蹤相同的一組紅 細(xì)胞，假設(shè)給定的一組紅細(xì)胞簇在超聲回波S1 (t)中留下獨(dú)特的標(biāo)記，在回波中也留 下了印記，將S1與S2求互相關(guān)，得到R(s)，R(S)取最大值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的s值即為兩次回波 中對(duì)應(yīng)的紅細(xì)胞簇在時(shí)間上的移動(dòng)量。對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離為d = cs/2，其中c為聲速。設(shè)兩 次回波的時(shí)間間隔為T，則ν = d/T，這樣，就得到了血流速度ν。上述兩種方法都需要同一個(gè)角度的多次回波來進(jìn)行血流速度估計(jì)，傳統(tǒng)的方法是 通過在一個(gè)掃查角度上發(fā)射多次脈沖來得到多次回波G-16次)，這樣嚴(yán)重影響了彩色血 流成像的速度，導(dǎo)致彩色血流成像的幀頻大幅降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在彩色血流成像時(shí)幀頻降低的問題，提出一 種利用編碼激勵(lì)，從而一次性快速獲取血流速度的方法，本發(fā)明還提出了一種利用上述方 法的彩色血流圖快速生成方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的第一個(gè)技術(shù)方案是一種血流速度估計(jì)方法，包括如下步驟(Si)在一個(gè)掃查角度θ上向血流發(fā)射一次線性調(diào)頻的寬帶編碼信號(hào)，得到的回 波信號(hào)經(jīng)過波束合成后，得到一個(gè)線性調(diào)頻的寬帶回波信號(hào)S ；(S2)將得到的回波信號(hào)S通過N個(gè)中心頻率不同的濾波器進(jìn)行頻率分離，得到N 組時(shí)域上分離的回波信號(hào)Si，i = 1，2，3，...，η;(S3)對(duì)N組回波信號(hào)Si運(yùn)用時(shí)域互相關(guān)或自相關(guān)得到掃查線上各點(diǎn)血流速度估 計(jì)。上述技術(shù)方案還可以進(jìn)一步完善作為優(yōu)選，步驟S2中進(jìn)一步包括步驟(S2. 1)將頻率分離后的回波信號(hào)利用匹配 濾波器進(jìn)行脈沖壓縮，得到的回波信號(hào)Si為極窄帶信號(hào)。作為優(yōu)選，步驟S3中進(jìn)一步包括如下步驟(S3. 1)將任意時(shí)刻、的一組回波信號(hào)S0分為兩路，分別進(jìn)行正交解調(diào)，得到兩路正交信號(hào)；(S3. 2)將兩路正交信號(hào)分別經(jīng)過MTI靜目標(biāo)抵消后去除血管壁干擾；(S3. 3)將得到的兩路信號(hào)分別作為實(shí)部和虛部構(gòu)成復(fù)信號(hào) Z(t) = VA(t)+jVB(t) = A(t)em)，其中0⑴是 ζ(t)的相位。作為優(yōu)選，步驟S3中進(jìn)一步包括如下步驟(S3.4)令相鄰的兩次回波信號(hào)經(jīng)調(diào)解后的復(fù)數(shù)信號(hào)為Z1G) = 4(Oey0i(,),
Z2(t) = A2COejmo ；(S4. 4)對(duì)于任意時(shí)刻tQ，得到Δ0Ο。)，進(jìn)而￥ =么0隊(duì))0/(2027^08 6>)。作為優(yōu)
選，步驟S3進(jìn)一步包括步驟(S4』)用多次相鄰回波在、時(shí)刻速度的均值作為最終的血流 速度估計(jì)。作為優(yōu)選，在步驟Sl中，采用線性調(diào)頻碼編碼信號(hào)作為寬帶編碼信號(hào)。作為優(yōu)選，在步驟Sl中，采用加Tukey窗的線性調(diào)頻碼編碼信號(hào)作為寬帶編碼信號(hào)。作為優(yōu)選，在步驟S2 中，利用 ym,pm(n) = cos (2 π nfffl/fs),其中，n = 1，
2，......pfflfs/fffl,作為濾波器與波束合成后的回波信號(hào)S做卷積，再將濾波器與漢寧窗做卷
積，得到N組時(shí)域上分離的回波信號(hào)Si，i = l，2，3，...，n。本發(fā)明所采用的第二個(gè)技術(shù)方案是一種運(yùn)用上述血流速度估計(jì)方法生成彩色血流圖的方法，包括如下步驟(Si)在一條掃查角度θ上向血流發(fā)射一次線性調(diào)頻的寬帶編碼信號(hào)，得到的回 波信號(hào)經(jīng)過波束合成后，得到一個(gè)線性調(diào)頻的寬帶回波信號(hào)S ；(S2)將得到的回波信號(hào)S通過N個(gè)中心頻率不同的濾波器進(jìn)行頻率分離，得到N 組時(shí)域上分離的回波信號(hào)Si，i = 1，2，3，...，η;(S3)對(duì)N組回波信號(hào)Si運(yùn)用時(shí)域互相關(guān)或自相關(guān)得到掃查線上各點(diǎn)血流速度估 計(jì)；(S4)依次遍歷所有掃查線，得到血流圖。由于上述技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提出了一種利用編碼激勵(lì)，從而一次性獲取血流速度的方法，通過采用寬 帶的編碼信號(hào)替代傳統(tǒng)的窄帶信號(hào)作為激勵(lì)，將回波信號(hào)通過若干組帶通濾波器后進(jìn)行匹 配濾波，得到一系列時(shí)間上分離的窄帶信號(hào)，再將這些窄帶信號(hào)通過自相關(guān)算法計(jì)算血流 速度估計(jì)值，將多次估計(jì)值求平均，來得到最終的血流速度估計(jì)，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐結(jié)果 表明，由于每個(gè)掃查角度只需要發(fā)射一次，該方法能夠大幅提高彩色血流成像的幀頻。


圖1為本發(fā)明的一種發(fā)射與回波示意圖；圖2為本發(fā)明的一種激勵(lì)信號(hào)波形圖；圖3為本發(fā)明的一種激勵(lì)信號(hào)頻譜圖；圖4為發(fā)明的一種帶通濾波器的幅頻相應(yīng)圖；圖5為本發(fā)明的一種帶通濾波器與激勵(lì)信號(hào)的卷積結(jié)果圖6為本發(fā)明的脈沖壓縮后的信號(hào)圖；圖7為利用本發(fā)明所涉及的方法得到的血流圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。用線性調(diào)頻信號(hào)作為激勵(lì)。得到的回波信號(hào)經(jīng)過波束合成后，仍然得到一個(gè)線性 調(diào)頻的寬帶回波信號(hào)S。由于采用的為線性調(diào)頻，所以信號(hào)S可表示為
權(quán)利要求
1.一種血流速度估計(jì)方法，包括如下步驟(51)在一個(gè)掃查角度θ上向血流發(fā)射一次線性調(diào)頻的寬帶編碼信號(hào)，得到的回波信 號(hào)經(jīng)過波束合成后，得到一個(gè)線性調(diào)頻的寬帶回波信號(hào)S ；(52)將得到的回波信號(hào)S通過N個(gè)中心頻率不同的濾波器進(jìn)行頻率分離，得到N組時(shí) 域上分離的回波信號(hào)si;i = 1,2,3,...,η；(53)對(duì)N組回波信號(hào)Si運(yùn)用時(shí)域互相關(guān)或自相關(guān)得到所述的掃查線上各點(diǎn)血流速度 估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血流速度估計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟S2中進(jìn)一步包 括步驟(S2. 1)將頻率分離后的回波信號(hào)利用匹配濾波器進(jìn)行脈沖壓縮，得到的回波信號(hào) Si為極窄帶信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的血流估計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟S3中進(jìn)一步包 括如下步驟(S3. 1)將任意時(shí)刻、的一組回波信號(hào)％分為兩路，分別進(jìn)行正交解調(diào)，得到兩路正交信號(hào)；(S3. 2)將兩路正交信號(hào)分別經(jīng)過MTI靜目標(biāo)抵消后去除血管壁干擾； (S3. 3)將得到的兩路信號(hào)分別作為實(shí)部和虛部構(gòu)成復(fù)信號(hào) Z{t) = VA(t)+jVB(t) = A{t)e^，其中0(0是 ζ(t)的相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的血流估計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟S3中進(jìn)一步包括如 下步驟(S3.4)令相鄰的兩次回波信號(hào)經(jīng)調(diào)解后的復(fù)數(shù)信號(hào)為Z1O)=4(ty'0,(o，Z2(O = 4(OeJ02(t);(S4. 4)對(duì)于任意時(shí)刻 tQ，得到Δ0( 。)，進(jìn)而V = A0(iQ)c/(2iy2rcos的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的血流估計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟S3進(jìn)一步包括步驟 (S4. 5)用多次相鄰回波在、時(shí)刻速度的均值作為最終的血流速度估計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的血流估計(jì)方法，其特征在于，在所述的步驟Sl中，采用線 性調(diào)頻碼編碼信號(hào)作為所述的寬帶編碼信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的血流估計(jì)方法，其特征在于，在所述的步驟Sl中，采用加 Tukey窗的線性調(diào)頻碼編碼信號(hào)作為所述的寬帶編碼信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的血流估計(jì)方法，其特征在于，在所述的步驟S2中，利用ym,pm(n) 二⑶^^^^?。鄺義其中，!!= 1,2,......Pmfs/fm，作為濾波器與波束合成后的回波信號(hào)S做卷積，再將濾波器與漢寧窗做卷積，得到N組時(shí)域上分離的回波信號(hào)Si，i = 1,2, 3 9 · · · j η ο
9.一種運(yùn)用如權(quán)利要求1所述的血流速度估計(jì)方法生成彩色血流圖的方法，包括如下 步驟(51)在一條掃查角度θ上向血流發(fā)射一次線性調(diào)頻的寬帶編碼信號(hào)，得到的回波信 號(hào)經(jīng)過波束合成后，得到一個(gè)線性調(diào)頻的寬帶回波信號(hào)S ；(52)將得到的回波信號(hào)S通過N個(gè)中心頻率不同的濾波器進(jìn)行頻率分離，得到N組時(shí) 域上分離的回波信號(hào)si;i = 1,2,3,...,η；(53)對(duì)N組回波信號(hào)Si運(yùn)用時(shí)域互相關(guān)或自相關(guān)得到所述的掃查線上各點(diǎn)血流速度 估計(jì)；(54)依次遍歷所有掃查線，得到血流圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種血流速度估計(jì)方法，包括如下步驟在一個(gè)掃查角度θ上向血流發(fā)射一次線性調(diào)頻的寬帶編碼信號(hào)，得到的回波信號(hào)經(jīng)過波束合成后，得到一個(gè)線性調(diào)頻的寬帶回波信號(hào)S；將得到的回波信號(hào)S通過N個(gè)中心頻率不同的濾波器進(jìn)行頻率分離，得到N組時(shí)域上分離的回波信號(hào)si，i＝1，2，3，...，n；對(duì)N組回波信號(hào)si運(yùn)用時(shí)域互相關(guān)或自相關(guān)得到掃查線上各點(diǎn)血流速度估計(jì)。本發(fā)明還涉及一種利用上述方法的彩色血流圖快速生成方法，由于每個(gè)掃查角度只需要發(fā)射一次，該方法能夠大幅提高彩色血流成像的幀頻。
文檔編號(hào)A61B5/02GK102133089SQ20111007572
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者李鵬 申請(qǐng)人:李鵬