用于超声波成像的方法和装置制造方法及图纸

公开了这样一种系统和方法：其在测量血流速度时检查由超声波系统输出的多普勒频谱信号，以确定适当的多普勒增益并且抑制多普勒频谱中出现的噪声。检查多普勒频谱中出现的噪声并且将所述噪声用作最佳增益的标准。如果多普勒增益根据预定电平过高或过低，则相应地调节总增益。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术概括地涉及超声波成像的领域。更具体地，本专利技术的实施例涉及用于自动 调节增益以及抑制用于测量流速的多普勒信号中显现的噪声的方法和系统。
技术介绍
超声波用于使心脏、肝脏、胎儿以及血管等各种器官成像。对于心血管病的诊断， 多普勒频谱通常用于测量血流速度。脉冲多普勒技术通常由于其固有的空间采样能力而被 使用，与不具有空间辨别能力并且沿着超声波束对所有信号进行采样的连续波(CW)多普 勒相比，脉冲多普勒技术允许对血管中的速度进行采样。由于CW多普勒不受脉冲重复频率 (PRF)极限(尼奎斯特采样理论)的限制，因此CW多普勒尤其用于期望测量高的血流速度 时。由于执行诸如FFT(快速傅里叶变换)等的分析时要对信号采样，在最大速度上CW多 普勒仍然受到限制。多普勒系统典型地传输超声波并且随着在接收到的超声波信号中的频率的偏移 (多普勒频移)来检测血流速度。利用基准信号对接收到的超声波进行解调，作为与传输 频率处于相同频率的具有同相(I)和正交(Q)的复合信号。在低通滤波之后，阻止诸如二 次谐波的高频成分，而仅通过基带信号。对基带信号施加壁滤波(即，高通滤波)以去除从 固定组织中出现的杂波噪声并且缓慢地移动诸如血管壁的组织，导致了复合多普勒I-Q信 号。将复合I-Q多普勒信号输入到诸如FFT分析仪的频谱分析仪，以获得表示血液速度的 多普勒频谱。典型地，使用128点、256点以及512点的FFT。由于血流的时间变化特性，如图12所示，多普勒频谱通常关于时间而显示。横轴 是时间而纵轴是频率。频谱功率显示为如图12所示的亮度。如图3所示，频谱功率可以用 给定时刻的频谱功率与频率进行比较来绘制。多普勒频谱可以显示部分地由超声波系统电 子设备和其它源引起的噪声。图3示出了具有本底噪声(其表现为通过FFT而广泛分布的 随机噪声)的多普勒频谱。如果多普勒流信号增益过低，则噪声可能掩盖真正的血流信号。 相反，图1示出了具有过高的多普勒流信号增益(在该处，峰值多普勒频谱被削减)的多普 勒频谱。多普勒流信号增益确定了输入到FFT频谱分析仪的多普勒信号的振幅。多普勒频 谱的输出通常被压缩在8位、12位、16位或其它分辨率的动态范围内。可以看出，输出到超 声波系统的适当的多普勒流信号增益提高了多普勒频谱的SNR(信噪比)，从而提高了显示 时的图像质量。现今的大多数超声波系统允许用户手动调节多普勒增益设置以获得最佳频谱。然而，用户在调节这些设置时所消耗的时间更适于花费在执行诊断上。因此存在克服这些问 题的需求。
技术实现思路
本专利技术人已经发现希望具有这样一种系统和方法其在测量血流速度时检查通过超声波系统输出的多普勒频谱信号，以确定适当的多普勒增益并且抑制多普勒频谱中出现 的噪声。检查多普勒频谱中出现的噪声并且将所述噪声用作最佳增益的标准。如果多普勒 增益根据预定电平过高或过低，则调节总增益。 本专利技术的一个方案提供了用于在超声波成像期间自动控制来自多普勒信号处理 器的增益的方法。根据本专利技术的该方案的方法包括输入返回的超声波信号；对所述返回 的超声波信号进行解调；对所述返回的超声波信号进行壁滤波，产生多普勒流信号；对所 述多普勒流信号执行频谱分析，产生多普勒频谱；设置高电平信号阈值；设置低电平信号 阈值；设置本底噪声电平阈值；根据所述多普勒流信号来检测峰值多普勒频谱电平和多普 勒频谱最大本底噪声；如果所述峰值多普勒频谱振幅小于所述低电平信号阈值，则增加多 普勒流信号增益，直到所述峰值多普勒频谱振幅等于所述高电平信号阈值或所述最大本底 噪声等于所述本底噪声电平阈值；以及如果所述峰值多普勒频谱振幅大于所述高电平信号 阈值，则减小所述多普勒流信号增益，直到所述峰值多普勒频谱振幅等于所述高电平信号 阈值或所述最大本底噪声等于所述本底噪声电平阈值。本专利技术的另一方案提供了用于在超声波成像期间自动控制多普勒频谱处理器的 增益的系统。根据本专利技术的该方案的系统包括接收器，其被配置为接收返回的超声波信号 并且具有输出端；多普勒信号处理器，其具有输出端和联结到接收器输出端的输入端，所述 多普勒信号处理器被配置为对所述返回的超声波信号进行解调和壁滤波并且输出多普勒 流信号；可变增益放大器，其具有联结到所述多普勒信号处理器输出端的输入端、增益控制 信号输入端和输出端，所述可变增益放大器被配置为改变所述多普勒流信号的增益；频谱 分析仪，其具有输出端和联结到所述可变增益放大器输出端的输入端，所述频谱分析仪被 配置为将所述多普勒流信号变换为其对应的频谱；以及自动增益机，其联结到所述频谱分 析仪输出端，所述自动增益机被配置为接收所述多普勒频谱并且检测峰值多普勒频谱振幅 和最大本底噪声，其中，基于所述多普勒流信号频谱中存在的所述最大本底噪声以及预定 的高信号电平阈值、低信号电平阈值和本底噪声信号电平阈值来计算增益控制信号并且将 所述增益控制信号联结到所述可变增益放大器增益控制信号输入端，其中，如果所述峰值 多普勒频谱振幅大于所述高电平信号阈值，或小于所述低电平信号阈值，则调节总增益以 保持所述峰值多普勒频谱振幅大于所述低电平信号阈值并且小于所述高电平信号阈值。本专利技术的另一方案提供了用于抑制多普勒频谱信号上出现的噪声的方法。根据本 专利技术的该方案的方法包括输入所述多普勒频谱信号；接收多普勒增益控制信号；使用对 应于所述多普勒增益控制信号的噪声抑制增益曲线g(P)；以及利用所述噪声抑制增益曲 线g(P)来处理所述多普勒频谱振幅，其中，根据所述噪声抑制增益曲线的响应来调节所述 多普勒频谱振幅的各个频率。本专利技术的另一方案提供了用于抑制多普勒频谱信号上出现的噪声的噪声抑制系 统。根据本专利技术的该方案的系统包括输入端，其被配置为接收经增益调节的多普勒频谱信 号；增益控制信号输入端，其被配置为接收用于调节所述经增益调节的多普勒频谱信号的 增益的增益控制信号，以生成噪声抑制增益曲线g(P)；增益函数处理器，其被配置为利用 所述噪声抑制增益曲线g(P)来处理所述经增益调节的多普勒流信号，其中，根据所述噪声 抑制增益曲线g(P)的响应来调节所述多普勒频谱信号输入端的各个频谱成分的振幅；以 及输出端，其被配置为输出经噪声抑制且经增益调节的多普勒流信号。 在附图和下列描述中阐述了本专利技术的一个或多个实施例的细节。本专利技术的其它特 征、目的和优点将通过描述和附图以及通过权利要求而显而易见。附图说明图1为示范性的高增益多普勒频谱图。图2为示范性的低增益多普勒频谱图。图3为具有本底噪声的示范性多普勒频谱图。图4为示范性的噪声抑制增益函数g(p)。图5A为在噪声抑制之前的示范性多普勒频谱。图5B为在噪声抑制之后的示范性多普勒频谱。图6为具有自动多普勒增益控制系统和噪声抑制器的示范性多普勒频谱处理器。图7为描述自动多普勒增益控制方法的示范性流程图。图8为示范性的多个噪声抑制增益曲线。图9为描述噪声抑制方法的示范性流程图。图10为具有自动多普勒增益控制和噪声抑制的示范性超声波成像系统。图11A为示范性增益函数处理器g(p)和g(p)发生器。图11B为具有发生器的示范性增益函数处理器g(p)。图12为关于时间的示范性多普勒频谱。具体实施例方式将结合附图来描述本专利技术的实施例，在全部附图中，相似的数字表示相似的元 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在超声波成像期间自动控制来自多普勒信号处理器的增益的方法，包括：输入返回的超声波信号；对所述返回的超声波信号进行解调；对所述返回的超声波信号进行壁滤波，产生多普勒流信号；对所述多普勒流信号执行频谱分析，产生多普勒频谱；设置高电平信号阈值；设置低电平信号阈值；设置本底噪声电平阈值；根据所述多普勒流信号来检测峰值多普勒频谱电平和多普勒频谱最大本底噪声；如果所述峰值多普勒频谱振幅小于所述低电平信号阈值，则增加多普勒流信号增益，直到所述峰值多普勒频谱振幅等于所述高电平信号阈值或所述最大本底噪声等于所述本底噪声电平阈值；以及如果所述峰值多普勒频谱振幅大于所述高电平信号阈值，则减小所述多普勒流信号增益，直到所述峰值多普勒频谱振幅等于所述高电平信号阈值或所述最大本底噪声等于所述本底噪声电平阈值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-29 11/926,228一种用于在超声波成像期间自动控制来自多普勒信号处理器的增益的方法，包括输入返回的超声波信号；对所述返回的超声波信号进行解调；对所述返回的超声波信号进行壁滤波，产生多普勒流信号；对所述多普勒流信号执行频谱分析，产生多普勒频谱；设置高电平信号阈值；设置低电平信号阈值；设置本底噪声电平阈值；根据所述多普勒流信号来检测峰值多普勒频谱电平和多普勒频谱最大本底噪声；如果所述峰值多普勒频谱振幅小于所述低电平信号阈值，则增加多普勒流信号增益，直到所述峰值多普勒频谱振幅等于所述高电平信号阈值或所述最大本底噪声等于所述本底噪声电平阈值；以及如果所述峰值多普勒频谱振幅大于所述高电平信号阈值，则减小所述多普勒流信号增益，直到所述峰值多普勒频谱振幅等于所述高电平信号阈值或所述最大本底噪声等于所述本底噪声电平阈值。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括利用低通滤波器对所述多普勒频谱进行平滑。3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述峰值多普勒频谱振幅是否大于所述高电 平信号阈值的判定进一步包括对振幅大于所述高电平信号阈值的多个连续多普勒频谱频率成分进行计数；以及 将振幅大于所述高电平信号阈值的连续多普勒频谱频率成分的数目与预定数目进行 比较，其中，如果连续频率成分的所述数目大于所述预定数目，则所述峰值多普勒频谱振幅 大于所述高电平信号阈值。4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述峰值多普勒频谱是否小于所述低电平信 号阈值的判定进一步包括对振幅大于所述低电平信号阈值的多个连续多普勒频谱频率成分进行计数；以及 将振幅大于所述低电平信号阈值的连续多普勒频谱频率成分的数目与预定数目进行 比较，其中，如果连续频率成分的所述数目小于所述预定数目，则所述峰值多普勒频谱振幅 小于所述低电平信号阈值。5.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述多普勒频谱最大本底噪声进一步包括 对于除零频率基线附近的频率成分以外的全部频谱频率成分，计算预定数目的连续多普勒频谱频率成分的平均振幅；确定所述平均振幅中的最小平均振幅；以及 判定最大本底噪声为用预定因子乘所述最小平均振幅。6.一种用于在超声波成像期间自动控制多普勒频谱处理器的增益的系统，包括 接收器，其被配置为接收返回的超声波信号并且具有输出端；多普勒信号处理器，其具有输出端和联结到接收器输出端的输入端，所述多普勒信号 处理器被配置为对所述返回的超声波信号进行解调和壁滤波并且输出多普勒流信号； 可变增益放大器，其具有联结到所述多普勒信号处理器输出端的输入端、增益控制信号输入端和输出端，所述可变增益放大器被配置为改变所述多普勒流信号的增益；频谱分析仪，其具有输出端和联结到所述可变增益放大器输出端的输入端，所述频谱分析仪被配置为将所述多普勒流信号变换为其对应的频谱；以及自动增益机，其联结到所述频谱分析仪输出端，所述自动增益机被配置为接收所述多 普勒频谱并且检测峰值多普勒频谱振幅和最大本底噪声，其中，基于所述多普勒流信号频 谱中存在的所述最大本底噪声以及预定的高信号电平阈值、低信号电平阈值和本底噪声信 号电平阈值来计算增益控制信号并且将所述增益控制信号联结到所述可变增益放大器增 益控制信号输入端，其中，如果所述峰值多普勒频谱振幅大于所述高电平信号阈值，或小于 所述低电平信号阈值，则调节总增益以保持所述峰值多普勒频谱振幅大于所述低电平信号 阈值并且小于所述高电平信号阈值。7.根据权利要求6所述的系统，其中，如果所述峰值多普勒频谱振幅小于所述低电平 信号阈值，则所述自动增益机被进一步配置为增加所述多普勒增益信号，直到所述峰值多 普勒频谱等于所述高电平信号阈值或所述最大本底噪声等于所述本底噪声电平阈值。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：田村正，
申请(专利权)人：阿洛卡株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]