基于反向初始化IIR的彩色血流成像壁滤波方法和装置制造方法及图纸

基于反向初始化ＩＩＲ的彩色血流成像壁滤波方法和装置，是在彩色多普勒超声血流成像系统中，为了消除发射源在不同扫描模式切换时电压切换速度慢对系统中壁滤波模块性能的影响而采取的措施，所述方法包括步骤：１．在壁滤波单元中的ＩＩＲ壁滤波器之前增设先进后出数据缓存器，将排序在后进入数据缓存器的采样数据先行送出；２．之后，简化指数初始化计算取样，对于一个彩色血流计算点，在数据缓存器送出的一个采样序列中只取３～６次采样进入壁滤波器进行计算处理；本发明专利技术能够以较少的硬件资源实现较高的技术指标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用超声波的反射成像测量血流量的方法和装置，特别涉及为了克服电源影响的彩色血流成像方法和装置，尤其涉及基于反向初始化IIR(无限脉冲响应)的彩色血流成像壁滤波方法和装置。
技术介绍
彩超中的彩色血流成像(CFM)处理需要检测人体组织内的血流并准确计算出血流速度的大小和方向。探头发射一系列的超声相干脉冲串，然后接收这些相干脉冲串遇到人体组织和血流后的回波，转换为电信号，该电信号经放大、AD转换和波束合成，一路送到黑白信号处理模块，形成二维的组织图像，另一路送到CFM模块，形成血流图像。CFM这一路要经过数字解调，提取出两路正交的基带信号，然后经过壁滤波器消除基带信号中的组织回波，再送到自相关估计器，估计出血流的速度、能量和方差三个参数，和黑白图像一起送到DSC(数字扫描变换)模块，经过相关的坐标变换，将嵌入到组织图像中的血流图像送到显示器。在整个CFM处理过程中，难度最大的是壁滤波处理，其原因有二，一是人体血流对于超声的反射比人体其它组织要低40-60dB，对于浅表毛细血管和体内小血管，血流的超声反射比其周围的组织甚至要低150-170dB，这就要求壁滤波器要有对组织回波很强的抑制能力；二是临床对彩色血流图像的帧率的要求，众所周知，CFM处理利用了多普勒原理，要计算扫描平面内的任何一个点的血流速度，就必须向这个点发射N次脉冲，从血流估计理论上讲，如果N越大，估计的血流速度越准确，但是如果N太大，彩色图像的帧率就会更低，不能满足临床的要求。所以，在一般的产品中，N一般保持在6-16次。相对于黑白B超来讲，彩色血流图像的帧率要降低很多。虽然单从滤波器的种类上来讲，包括FIR(有限脉冲响应)滤波器、IIR滤波器、回归滤波器、自适应滤波器等等，但是CFM整体上对壁滤波器有几个要求(1)截止频率可编程控制，用于抑制人体不同部位的慢动组织回波；(2)高的阻带抑制幅度；(3)窄的过渡带；(4)小的通带失真。对于FIR滤波器来讲，要获得很窄的过渡带，则需要较高的滤波器阶数，对于点数不多的前端数据，不太合适。IIR滤波器可以用较少的阶数获得较好的滤波器频谱特性，但是IIR滤波器最大的问题在于瞬态时间太长。回归滤波器和IIR滤波器相比，阶数可以作的更低，但是滤波器的系数对前端数据太敏感，另外回归滤波器的计算复杂度要比IIR滤波器高很多。自适应滤波器整体上来讲，滤波器性能是最好的，目前在高档彩超里面用的很多，其主要缺点也是计算复杂度高，设备成本太高，不适合在中、低档彩超中应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了避免现有技术的不足之处而提出一种基于反向初始化IIR的彩色血流成像壁滤波方法和装置。在工程实际中，发射B模式脉冲和发射C模式脉冲的宽度是不同的，B模式更强调分辨率故脉宽很窄，而C模式相对而言脉宽较宽。就使得B、C两种模式的发射电压差别较大。一般B模式发射电压最高可能达到上百伏特，而C模式一般大约几十伏特。程控电源的输出电压数值改变且稳定时，本身会有一定的延迟，这种延迟在电压上升的时候比电压下降的时候要来的慢，即使下降的时候，从上百伏特下降到几十伏特的时间基本上也是几百微秒的时间。如果电源本身性能不好，时间会更长，相当于好几次扫描的时间。也就是说，在现有技术发射接收模式下，B、C之间有交叠的时候，发射电压是不稳定的。首先从一根扫描线的C模式发射转换到下一根扫描线的B模式发射的时候，会影响到B图像的质量。再转到C模式发射的时候，根据电源的切换速度，也会有几次C扫描的数据因发射电压不稳而不准确。如果用刚开始的第一个数据作阶跃初始化，或者用刚开始的几个数据作投影初始化，将影响到整体N个数据的输出。本专利技术中的反向初始化就是克服这种因为电源的变化而造成的图像质量下降问题。另外，本专利技术提出的简化的指数初始化方法，降低了中低档彩超对指数初始化硬件的要求。本专利技术解决上述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现。一种基于反向初始化IIR的彩色血流成像壁滤波方法，是在彩色多普勒超声血流成像系统中由发射源将信号传输到探头，探头将超声波发射到扫描部位再接收返回波，并将其转换为电信号，然后经接收放大单元、A/D转换单元、波束合成单元、数字解调单元处理之后，在壁滤波单元中消除基带信号中的组织回波，所述方法包括步骤A.在壁滤波单元中的IIR壁滤波器之前增设先进后出数据缓存器；将排序在后进入数据缓存器的采样数据先行送出；B.之后，简化指数初始化计算取样，对于一个彩色血流计算点，在数据缓存器送出的一个采样序列中只取3～6次采样进入壁滤波器进行计算处理；C.经壁滤波器计算处理的数据再经由自相关估计单元、数字信号处理器单元处理后，由显示单元显示。步骤B所述的数据进入壁滤波器进行计算处理时，在壁滤波器中增设中间变量计算单元，用于在步骤B的计算处理过程中根据阶跃初始化、指数初始化或是投影初始化要求确定中间变量。所述中间变量计算单元包括中间变量计数器和滤波器系数组存储器，所述滤波器系数组存储器中存储包括阶跃初始化、指数初始化和投影初始化相应截止频率的壁滤波器系数，所述中间变量计数器在不同的初始化时结合不同的系数进行计算。步骤A所述的将排序在后进入数据缓存器的采样数据先行送出是指将采样序列反序，使得第1个采样反序后成为最后一个采样，第2个采样反序后为后数第2个采样等等，而最后一个采样反序后为第1个采样，然后由前到后依次送出。对于一个彩色血流计算点，一个采样序列中包括16个采样数据。本专利技术还可以通过以下的技术方案进一步得到实施设计制造一种基于反向初始化IIR的彩色血流成像壁滤波装置，接在彩色多普勒超声血流成像仪中数字解调单元之后，输出接入自相关估计单元，所述基于反向初始化I IR的彩色血流成像壁滤波装置包括壁滤波单元，该滤波单元包括IIR壁滤波器，尤其是还包括先进后出数据缓存器，所述先进后出数据缓存器包括一只以上的双口RAM，双口RAM的输入端接数字解调单元的输出，输出经数据选择器接入IIR滤波器。所述IIR壁滤波器包括中间变量计算单元，所述中间变量计算单元包括中间变量计算器和滤波器系数组存储器，所述滤波器系数组存储器中固化了包括阶跃初始化、指数初始化和投影初始化相应截止频率的壁滤波器系数数据，其数据总线与中间变量计算器的数据总线相连，所述中间变量计数器的输出连通IIR壁滤波器的中间变量暂储单元。所述先进后出数据缓存器可以在FPGA(现场可编程逻辑阵列)器件中设置，还可以在DSP(数字信号处理)器件中通过中间存储和软件控制来实现，也可以采用独立芯片的双口RAM加辅助器件实现，此时，所述先进后出数据缓存器中双口RAM采用独立芯片，先进后出数据缓存器，还包括加法计数器、减法计数器和数据选择器，所述独立芯片的数据输入端接数字解调单元的输出，数据输出端经数据选择器接IIR滤波器。与现有技术相比较，本专利技术解决了因为发射电源的性能造成BC模式交互时对C图像成像质量的影响，同时，简化指数初始化的技术措施，使得在检测不包括浅表毛细和体内弱小血管的部位时，能够以较少的硬件资源实现较高的技术指标。附图说明图1是本专利技术基于反向初始化IIR的彩色血流成像壁滤波装置在彩色多普勒超声血流成像仪系统中所处位置示意图；图2是本专利技术所述方法和装置的原理方框图；图3是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于反向初始化ＩＩＲ的彩色血流成像壁滤波方法，是在彩色多普勒超声血流成像系统中发射源（２０）将信号传输到探头（１０），探头（１０）将超声波发射到扫描部位，再接收返回波，将其转换为电信号，然后经接收放大单元（３０）、Ａ／Ｄ转换单元（４０）、波束合成单元（５０）、数字解调单元（７０）处理之后，在壁滤波单元（１００）中消除基带信号中组织回波，其特征在于：所述方法包括步骤Ａ．在壁滤波单元（１００）中的ＩＩＲ壁滤波器（１２０）之前增设先进后出数据缓存器（１１０） ；将排序在后进入数据缓存器的采样数据先行送出；Ｂ．之后，简化指数初始化计算取样，对于一个彩色血流计算点，在数据缓存器（１１０）送出的一个采样序列中只取３～６次采样进入壁滤波器（１２０）进行计算处理；Ｃ．经壁滤波器（１ ２０）计算处理的数据再经由自相关估计单元（２００）、数字扫描变换单元（３００）处理后，由显示单元（４００）显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董永强，韩松，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]