根据短的欠采样信号群生成彩色多普勒图像的系统和方法技术方案

一种超声成像系统可以获取短和/或欠采样射频信号群以用于生成彩色多普勒图像。超声成像系统可以处理短和/或欠采样信号群以模拟从长的射频信号群获取的彩色多普勒图像。在一些示例中，超声成像系统可以包括神经网络来处理信号群。在一些示例中，神经网络可以包括两个串联的神经网络。在一些示例中，在神经网络的训练期间，可以对神经网络的输出使用基于功率多普勒的流量掩模。在一些示例中，在神经网络的训练期间，可以对神经网络的输出使用对抗损失。失。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】根据短的欠采样信号群生成彩色多普勒图像的系统和方法


[0001]本公开内容涉及用于生成彩色多普勒图像的成像系统和方法。特别是用于根据短的欠采样射频(RF)信号群(ensemble)生成彩色多普勒图像的成像系统和方法。

技术介绍

[0002]传统上，彩色多普勒(CD)用于诊断颅外动脉的动脉粥样硬化疾病并检查心脏的血液动力学属性。然而，由于高且湍流的血液速度，对心脏和狭窄动脉中的血流的检查常常是个挑战。
[0003]通过估计来自同一样本体积的超声脉冲信号群(射频(RF)信号群)内的平均相移来生成CD图像。最广泛使用的相移估计技术是对慢时间RF信号群脉冲操作的lag
‑
1自相关。从lag
‑
0自相关中提取功率多普勒(PD)。CD提供与血流速度(例如，速度和方向)有关的信息。PD提供比CD更灵敏的血流检测，但不提供方向信息。通过沿着慢时间方向应用高通滤波器(例如，壁滤波器)，能够将移动的血液回波与组织背景分离。
[0004]CD信号质量的一个决定因素是用于生成单幅CD图像的信号群(RF信号群大小)中的脉冲/慢速观测的数量。与较小的RF信号群大小相比，较大的RF信号群大小对CD血流速度估计提供了更高的准确度和灵敏度。另一CD质量因素是信号群脉冲的脉冲重复频率(PRF)。PRF确定多普勒信号的时间采样率和能够恢复的最高血流速度。

技术实现思路

[0005]如本文所公开的，可以利用人工智能(例如，深度学习)来将彩色多普勒图像中的短/抽取信号群与较长的信号群和/或具有较高PRF的信号群进行相关。以这种方式，可以根据短/抽取信号群来生成高质量彩色多普勒图像，该高质量彩色多普勒图像模仿了根据较长的信号群和/或具有较高PRF的信号群生成的外观彩色多普勒图像。
[0006]根据本公开内容的示例的超声成像系统可以包括处理器，所述处理器被配置为：接收与第一射频(RF)信号群相对应的超声信号，所述第一RF信号群包括第一长度、第一脉冲重复频率(PRF)和第一灵敏度；至少部分地基于与至少一个参考RF信号群相对应的参考超声信号来根据所述第一RF信号群估计第二RF信号群，所述至少一个参考RF信号群包括与所述第一RF信号群不同的第二脉冲重复率、第二长度或第二灵敏度中的至少一项；并且使用所述第二RF信号群来生成彩色多普勒图像。
[0007]根据本公开内容的示例的方法可以包括：接收与第一射频(RF)信号群相对应的超声信号，所述第一RF信号群包括第一长度、第一脉冲重复频率(PRF)和第一灵敏度；至少部分地基于与至少一个参考RF信号群相对应的参考超声信号来根据所述第一RF信号群估计第二RF信号群，所述至少一个参考RF信号群包括与所述第一RF信号群不同的第二脉冲重复率、第二长度或第二灵敏度中的至少一项；并且使用所述第二RF信号群来生成彩色多普勒图像。
[0008]根据本公开内容的示例，一种非瞬态计算机可读介质可以包含指令，所述指令在
被运行时使成像系统：接收与第一射频(RF)信号群相对应的超声信号，所述第一RF信号群包括第一长度、第一脉冲重复频率(PRF)和第一灵敏度；至少部分地基于与至少一个参考RF信号群相对应的参考超声信号来根据所述第一RF信号群估计第二RF信号群，所述至少一个参考RF信号群包括与所述第一RF信号群不同的第二脉冲重复率、第二长度或第二灵敏度中的至少一项；并且使用所述第二RF信号群来生成彩色多普勒图像。
附图说明
[0009]图1示出了长信号群、短信号群和抽取信号群的示例CD图像。
[0010]图2是根据本公开内容的原理的超声系统的框图。
[0011]图3是图示根据本公开内容的原理的示例处理器的框图。
[0012]图4是根据本公开内容的原理的用于训练和部署神经网络的过程的框图。
[0013]图5示出了根据本公开内容的原理的神经网络的训练阶段和部署阶段的概览。
[0014]图6图示了根据本公开内容的原理的用于生成训练数据集的示例工作流程。
[0015]图7是根据本公开内容的原理的神经网络的图解。
[0016]图8是图示根据本公开内容的原理的对任选掩蔽损失的使用的方法的流程图。
[0017]图9是根据本公开内容的原理的方法的流程图。
[0018]图10示出了根据本公开内容的原理的示例抽取信号群彩色多普勒图像和示例增强彩色多普勒图像。
[0019]图11示出了根据本公开内容的原理的示例短信号群、长信号群和增强原始相移结果彩色多普勒图像。
[0020]图12示出了根据本公开内容的原理的示例短信号群、长信号群和增强原始相移结果彩色多普勒图像。
[0021]图13示出了根据本公开内容的原理的示例短信号群、长信号群和增强后处理彩色多普勒图像。
[0022]图14示出了根据本公开内容的原理的示例短信号群、长信号群和增强后处理彩色多普勒图像。
具体实施方式
[0023]下面对某些实施例的描述本质上仅仅是示例性的，而决不是为了限制本专利技术或其应用或用途。在下面对本系统和方法的实施例的详细描述中，参考了附图，这些附图构成了本描述的部分，并且以图示的方式示出了可以实践所描述的系统和方法的具体实施例。足够详细地描述了这些实施例，以使得本领域技术人员能够实践当前公开的系统和方法，并且应当理解，在不脱离本系统的精神和范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构和逻辑上的改变。此外，为了清楚起见，当某些特征对本领域技术人员来说是显而易见的时，将不会讨论这些特征的详细描述，以免模糊对本系统的描述。因此，下面的详细描述不是限制性的，并且本系统的范围仅由权利要求来限定。
[0024]彩色多普勒(CD)图像是通过估计来自同一样本体积的超声脉冲信号群(射频(RF)信号群)内的平均相移来生成的。在一些示例中，每个脉冲可以对应于一帧(例如，RF帧)。长信号群提供高质量的CD图像，对血流速度具有灵敏且接近的估计结果。然而，长信号群可能
会降低帧速率，有时会显著降低帧速率，这可能会妨碍诊断。在临床扫描器中常用的短信号群长度扩展了杂波带宽，从而使壁滤波更具挑战性并降低了灵敏度。另外，从较短的RF信号群获取平均多普勒频移可能导致可变性增加，从而降低测量准确度。
[0025]与短信号群相比，欠采样信号群长度(例如，抽取信号群)具有提高的灵敏度。欠采样信号群还可以为交错获取提供更大的机会(例如，以不同方式(例如，多普勒和B模式)获取交替的超声帧)。然而，欠采样信号群可能遭受多普勒信号的采样时间不足的问题。更具体地，当检测到的多普勒频率超过脉冲重复频率(PRF)的一半时，不再能够明确恢复血液速度并且可能出现混叠。
[0026]图1分别示出了长(或完整)信号群、短信号群和抽取信号群的示例CD图像100、102和104。所有的CD图像100、102、104都是从流动体模获取的。长信号群CD图像100是根据包括14个脉冲重复频率(PRF)为4000Hz的超声脉冲的信号群生成的。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声成像系统，包括：处理器，其被配置为：接收与第一射频(RF)信号群相对应的超声信号，所述第一RF信号群包括第一长度、第一脉冲重复频率(PRF)和第一灵敏度；至少部分地基于与至少一个参考RF信号群相对应的参考超声信号来根据所述第一RF信号群估计第二RF信号群，所述至少一个参考RF信号群包括与所述第一RF信号群不同的第二脉冲重复率、第二长度或第二灵敏度中的至少一项；并且使用所述第二RF信号群来生成彩色多普勒图像。2.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述处理器还被配置为对与所述第一RF信号群相对应的所述超声信号进行壁滤波。3.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述处理器实施神经网络以估计所述第二RF信号群，其中，所述神经网络包括一系列卷积神经网络。4.根据权利要求3所述的超声成像系统，其中，所述一系列卷积神经网络是uNet。5.根据权利要求3所述的超声成像系统，其中，所述神经网络还生成所述彩色多普勒图像，并且其中，所述一系列卷积神经网络的第一神经网络接收与所述RF信号群相对应的所述超声信号，并且提供平均多普勒相位图像和多普勒相位作为第一输出，其中，所述一系列卷积神经网络的第二神经网络接收所述第一输出，并且提供所述彩色多普勒图像作为第二输出。6.一种方法，包括：接收与第一射频(RF)信号群相对应的超声信号，所述第一RF信号群包括第一长度、第一脉冲重复频率(PRF)和第一灵敏度；至少部分地基于与至少一个参考RF信号群相对应的参考超声信号来根据所述第一RF信号群估计第二RF信号群，所述至少一个参考RF信号群包括与所述第一RF信号群不同的第二脉冲重复率、第二长度或第二灵敏度中的至少一项；并且使用所述第二RF信号群来生成彩色多普勒图像。7.根据权利要求6所述的方法，还包括在所述估计之前对所述超声信号进行壁滤波。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述估计是由包括一系列卷积网络的神经网络执行的。9.根据权利要求8所述的方法，还包括训练所述神经网络，其中，所述训练包括：提供至少一个RF信号群...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：