公开/公告号CN104095656A
专利类型发明专利
公开/公告日2014-10-15
原文格式PDF
申请/专利权人 声泰特(成都)科技有限公司;
申请/专利号CN201410360208.4
申请日2014-07-25
分类号A61B8/06(20060101);
代理机构成都金英专利代理事务所(普通合伙);
代理人袁英
地址 610041 四川省成都市高新区创业路16号火炬大厦A601
入库时间 2023-12-17 01:00:24
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2015-12-02
授权
授权
2014-11-12
实质审查的生效 IPC(主分类):A61B8/06 申请日:20140725
实质审查的生效
2014-10-15
公开
公开
技术领域
本发明涉及彩色血流成像及其显示方法,特别是涉及一种基于超声多普勒频谱的彩色血 流成像及其显示方法。
背景技术
彩色血流成像是把体内血流速度分布进行彩色编码以实时显示,在医学超声心血管疾病 检测应用中,通过提供血流的方向、速度和紊动信息,可以决定血流的流速及其速度分布, 以达到辅助医生诊断的目的。传统的血流成像一般采用时域相关法在完成血流速度、方差和 能量等表征血流状态的参数,然后经过彩色编码提供给使用者。传统方法的不足在于得到的 血流信息是一定区域内的平均信息,对一些关键部位很难进行细致深入的定量分析。
频谱多普勒方法通过向被称为取样门的同一空间位置上聚焦发射重复的散射冲击信号来 计算在取样门内的速度分布,并以频谱图形式显示速度分布信息,频谱图是一个随着时间改 变的图表,在一个方向上表示时间,另一个方向上表示速度。传统的频谱多普勒是将属于同 一个门内的基复信号进行平均从而计算得到时间序列上的频谱或时间维度。
频谱多普勒原理如下所示:
其中,v是流速,c为声波的传播速度,fd表示被侦测出得多普勒频移,fs为源频率,θ 表示血流与超声波束的夹角。
实际的频谱多普勒采用如下公式:
其中,x()为实际的接收信号,d和n跟观察窗口有关,fs为快时采样频率,fprf为慢时 采样频率,αv为流速分布。
但是,传统频谱多普勒方法也有缺陷:流速的空间信息与速度分布具有同等的重要性, 而当取样门中的数据被求和时,血流的空间信息会丢失,血流中紊动信息常常通过Gate(门) 中的频谱宽度或流速传播来推断。然而,由于距离血管壁的距离不同,血管中的层流血流的 速度剖面类似于一个抛物线形式,传统多普勒显示方法不易于观测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于超声多普勒频谱的彩色血流成像 及其显示方法。该方法沿着血管的横切面在不同的位置使用多个门获取流速分布,进而得到 血管的横切面在不同的位置的血流速度及方差分布信息,最终获得更为精确的血流速度和方 差的定量分析结果,提高心血管疾病诊断客观性和准确度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种基于超声多普勒频谱的彩色血流成像 及其显示方法,包括如下步骤:
S1:取样门选取,选择的门的范围足够大,大到可以覆盖整个血管,同时选择取样门内 感兴趣区域以显示参考多普勒频谱,并校正基线到一个频谱图像不发生正负频混叠的位置;
S2:将取样门划分为M个子门;
S3:按照不同的频谱计算方法,计算每一个子门中的被求和的时间系列的频谱;
S4:对各个子门得到的频谱进行上下包络检测,确定有效频带区域,在有效频带区域内 计算血流平均速度及均方差;
S5:使用色彩映射表对速度及方差进行色彩编码并按选择的显示模式加以显示。
步骤S5对速度及方差进行色彩编码并显示时,允许根据显示区域大小进行插值,手工选 择或自动拉伸血流速度色彩映射表,使得具有更强的色彩显示分辨率。
步骤S4中,计算平均速度和均方差的公式为:
式中,fs为有效频带的起始点坐标,fe为有效频带的终止点坐标,f为有效频带的频点坐 标,vf为频点f处的像素值即速度的强度,v表示有效频带内各点的像素值,E(v)表示有效频 带内各点像素的平均值,E(v2)表示有效频带内各点像素值平方的平均值。
所述的频谱计算方法包括快速傅里叶变换法。
所述的显示模式包括速度显示模式和方差显示模式。
所述的自动拉伸血流速度色彩映射表,包括如下子步骤:
(1)统计当前一段时间获得的所有血流速度;
(2)计算当前实际检测的最大正向和负向血流速度;
(3)以比例调节色彩映射表的尺度。
本发明的有益效果是:不仅可以实时地观察时间域上的血流速度和方差变化,而且可以 在空间上判断是层流还是湍流,实时观测各个空间位置的血流速度值。此外本发明还为非实 时和实时测量容积血流量提供了方便,其测量结果比传统方法更为全面和准确。提高了血管 疾病诊断全面性和准确度。
附图说明
图1是本发明背景技术多普勒原理示意图;
图2是本发明方法步骤S2的示意图;
图3是本发明方法步骤S3的计算结果示意图;
图4-A是色彩映射表血流速度示意图;
图4-B是色彩映射表手动拉伸示意图;
图4-C是色彩映射表血流方差示意图;
图5由本发明血流速度及方差计算过程示意图;
图6-A是由本发明方法得到的人体颈动脉血流速度显示效果图;
图6-B是由本发明方法得到的人体颈动脉血流方差显示效果图;
图7-A是本发明方法步骤S1校正基线位置示意图;
图7-B是本发明方法步骤S1正负频混叠示意图;
图8是本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案:
如图8所示,一种基于超声多普勒频谱的彩色血流成像及其显示方法,包括如下步骤:
(1)取样门选取,用户可以选择的门的范围有足够大,大到可以覆盖整个血管;同时用 户可选择取样门内感兴趣区域以显示参考多普勒频谱,并通过用户或者自动的方式校正基线 到一个频谱图像不发生正负频混叠的位置。如图7-B所示,基线的例子是基线过于靠上,导 致正向频率超出,显示到下面,也就是正负频混叠,这个时候需要校正基线,将基线向下移 动到不发生混叠的位置,如图7-A。
(2)如图2所示,将取样门划分为M个子。
(3)如图3所示,按照不同的频谱计算方法,计算每一个子门中的被求和的时间系列的 频谱,例如短时傅里叶变换。
(4)对各个子门得到的频谱进行上下包络检测确定有效频带区域,在有效频带区域内计 算血流速度及方差,计算过程如图5所示。
(5)使用色彩映射表对速度及方差进行色彩编码,根据显示区域大小进行插值,并按用 户选择的显示模式加以显示,可手工选择或自动拉伸色彩映射表,使得色彩映射表具有更强 的色彩显示分辨率,例如能更突出显示沿着血管壁边界的抛物线形状的层流。图4-B为手工 选择色彩映射表,图4-A和图4-C分别显示了血流速度模式和血流方差模式的色彩映射表。
步骤(4)中,计算和均方差的公式如下:
其中,fs为有效频带的起始点坐标,fe为有效频带的终止点坐标,f为有效频带的频点坐 标,vf为频点f处的像素值即速度的强度,v表示有效频带内各点的像素值,E(v)表示有效频 带内各点像素的平均值,E(v2)表示有效频带内各点像素值平方的平均值。
本发明还有以下衍生结果:
1.在系统中,实现实时的血流速度信息更新。
2.测量包:实时或非实时容积血流测量。
3.多种模式:可以与B模式进行组合,实现B|D|SCV(SCV,频谱彩色速度,即本方法的 速度或方差模式)同时显示。
4.用户可调节取样门内轴采样大小,轴采样等级越高空间分辨率越高但会降低信噪比。
5.可以与目前存在的方法进行组合。例如,图像复合,编码激励,丢帧的频谱估计等。 为了检测沿着血管壁边界的抛物线形状的层流,通常对分辨率的要求很高。因此编码激励技 术在这种情况下尤其重要。传统的多普勒脉冲波采用10到15个Cycle,这会潜在的模糊掉 空间维度上的信息从而导致不明显的抛物线形状。
按照本发明所述方法进行了人体试验,图6-A中显示了一个健康人的颈动脉的彩色血流 速度,图6-B中显示了一个健康人的颈动脉的彩色血流方差。
本发明的实施例不限于此,任何形式的简单变化,等效替换均落入本发明的保护范围内。
本发明所述方法允许医生既可以实时的观察到时间域上的血流速度和方差变化,可以在 空间上判断是层流还是湍流,同时用户可实时观测各个空间位置的血流速度值。而且,基于 本发明也提供了非实时和实时测量容积血流量的功能,其测量结果比传统方法更为准确。
机译: 超声多普勒彩色血流成像的运动自适应帧平均
机译: 用于压缩和解压缩彩色数字视频数据的视频电信系统和方法技术领域本发明涉及一种用于压缩电信系统视频中数字彩色视频数据的方法,该方法具有用于生成视频信号的装置,该装置是用于生成视频信号的装置。将视频信号转换为多个彩色视频帧速率,每个帧图像由多个扫描线组成,扫描线由多个像素组成,图像中的每个像素由彩色数字分量组成(该方法包括确定功能的步骤);基于彩色数字(b)的三个分量中的至少一个的亮度像素,基于两个像素之间的亮度差异,针对当前图像表的扫描线中的至少大部分像素,确定至少一个参数决策。与每条扫描线中至少一个像素相距预定距离的像素,以及至少(c)比较决策参数与
机译: 基于双位移法的基于FDM的单SLM全彩色全息显示方法