專利名稱：改進(jìn)多普勒超聲成像中hprf性能的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈沖波頻譜多普勒成像，特別是涉及一種改進(jìn)多普勒超聲成像中 HPRF性能的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在醫(yī)用超聲成像系統(tǒng)的脈沖波頻譜多普勒成像(Pulsed WaveSpectral Doppler Imaging,以下簡稱PW成像)過程中，超聲前端每隔固定時(shí)間發(fā)射超聲脈沖信號進(jìn)入人體 目標(biāo)組織，檢測其多普勒頻移(Doppler Frequency Siif t)信息。在傳統(tǒng)的PW成像中，為 了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位功能，也就是保證所得到的速度信息確實(shí)來自目標(biāo)位置(即取樣門深度 (Sample Volume Depth, SVD))，脈沖重復(fù)發(fā)射的時(shí)間間隔(Pulse Repeat Interval, PRI) 會受到目標(biāo)位置深度的限制，即相鄰兩次脈沖的時(shí)間間隔PRI必須大于超聲波從探頭到達(dá) SVD再返回探頭的時(shí)間。如果在上一個(gè)發(fā)射脈沖的超聲回波信號返回探頭之前，下一個(gè)發(fā) 射脈沖已經(jīng)發(fā)射了，那么接收到的信息就會混有來自其他深度位置的速度信息。而脈沖重 復(fù)頻率(Pulse Repeat Frequency, PRF)，即脈沖重復(fù)時(shí)間間隔PRI的倒數(shù)，又決定著當(dāng)前 多普勒頻譜所能識別的最大速度范圍。在某些情況下，比如某些大的動脈血管，其血流速度 較高，需要較高的PRF，但是其血管位置較深，超聲信號從發(fā)射到返回的時(shí)間長，需要較大的 PRI或較低的PRF，此時(shí)傳統(tǒng)的PW技術(shù)無法滿足要求。為此，人們提出了一種 HPRF 技術(shù)(High PRF Pulsed Wave SpectralDoppler
Imaging)，也就是采用較高的PRF，使得第η個(gè)發(fā)射脈沖的回波信號與第n_l、n-2.....
η-m+l個(gè)發(fā)射脈沖的回波信號同時(shí)返回探頭。這樣，每次接收到的回波信號就同時(shí)包含了 前m次發(fā)射脈沖的回波信息。因此，所得到的頻譜信息可能來自m個(gè)深度位置，除了真實(shí)的 目標(biāo)位置SVD外，其他m-1個(gè)深度位置稱為虛擬取樣門位置，原SVD叫做真實(shí)取樣門位置。 實(shí)際使用中，用戶根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判斷所獲得的速度信息來自哪個(gè)深度位置，例如，若已知某個(gè) 取樣門位置并無血流也無組織運(yùn)動，那么所獲得的大的速度信息就不可能來自該取樣門位 置。上述m-1個(gè)虛擬取樣門與真實(shí)取樣門深度的關(guān)系如下其中，c為聲波在組織中的傳播速度。根據(jù)該HPRF技術(shù)，其中PRF都是系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定好的固定檔位。對于每個(gè)檔位下的 PRF值，獲得該P(yáng)RF發(fā)射下的多普勒頻譜圖，并通過上式計(jì)算出其對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)虛擬取 樣門的位置，供用戶判斷所得頻譜信息來自哪個(gè)位置?，F(xiàn)有HPRF技術(shù)的缺點(diǎn)在于，上述PRF是預(yù)先設(shè)定的固定檔位，實(shí)際應(yīng)用時(shí)只是由 用戶選取某個(gè)檔位來進(jìn)行發(fā)射接收，而真實(shí)取樣門的位置是根據(jù)目標(biāo)病人的目標(biāo)血管或組 織的位置來決定的，是任意可變的。在某些真實(shí)取樣門位置下，這些PRF可能會造成目標(biāo)信 號到達(dá)探頭的時(shí)間與脈沖發(fā)射時(shí)間過于接近，從而降低所獲目標(biāo)頻譜的信噪比，影響用戶 對目標(biāo)速度信息的采集判斷。也就是說，對于某些任意選定的真實(shí)取樣門的位置，這些預(yù)先設(shè)定的PRF可能并不是最優(yōu)的，甚至是不可取的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種實(shí)時(shí)根據(jù)用戶選定的 PRF檔位及取樣門位置計(jì)算出最優(yōu)的PRF進(jìn)行發(fā)射，從而改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能 的方法和裝置。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。按照本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能 的方法，包括采集步驟，用于通過交互界面采集用戶所選的參數(shù)，包括所選PRF檔位、真實(shí) 取樣門深度和取樣門大??；設(shè)定步驟，用于根據(jù)所選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值設(shè)定可選 PRF范圍；以及評分步驟，用于在可選PRF范圍中按預(yù)定步長依次選取PRF進(jìn)行評分；其中 將評分最優(yōu)的PRF作為所選檔位的最優(yōu)PRF用于發(fā)射超聲脈沖。按照本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能 的裝置，包括采集單元，配置成通過交互界面采集用戶所選的參數(shù)，包括所選PRF檔位、真 實(shí)取樣門深度和取樣門大??；設(shè)定單元，配置成根據(jù)所選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值設(shè)定可 選PRF范圍；以及評分單元，配置成在可選PRF范圍中按預(yù)定步長依次選取PRF進(jìn)行評分； 其中將評分最優(yōu)的PRF作為所選檔位的最優(yōu)PRF用于發(fā)射超聲脈沖。按照本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供一種多普勒超聲成像系統(tǒng)，包括按照本發(fā)明 實(shí)施例第二方面的裝置。按照本發(fā)明實(shí)施例的方法與裝置，實(shí)時(shí)根據(jù)用戶選定的PRF檔位及取樣門位置計(jì) 算出最優(yōu)的PRF進(jìn)行發(fā)射，提高HPRF下所獲多普勒頻譜圖的信噪比，從而改善多普勒頻譜 的成像效果。下面將結(jié)合附圖并通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。


圖1是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能的方法的 示意性流程圖；圖2是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的取樣門位置示意圖；圖3是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的死區(qū)位置及長度的示意圖；圖4是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能的方法 的示意性流程圖；圖5是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的HPRF模式下發(fā)射PRF自動優(yōu)化前后的多普勒頻 譜對比圖，其中fe為優(yōu)化前頻譜，恥為優(yōu)化后的頻譜；圖6是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能的裝置的 示意性框圖；圖7是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能的裝置 的示意框圖；圖8是一種多普勒超聲成像系統(tǒng)示意圖，其中包括按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于 改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能的裝置。
具體實(shí)施例方式按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能的方法包括采 集步驟100，設(shè)定步驟102，以及評分步驟106。在其他實(shí)施例中，還可選地包括取樣門大小 判斷步驟104和/或強(qiáng)化判斷步驟108，如圖1所示。下面對所述步驟進(jìn)行具體說明。首先，獲取通過用戶界面選定的參數(shù)，包括取樣門位置信息以及獲取用戶界面 選定的PRF檔位(步驟100)，其中取樣門位置信息包括取樣門深度SVD，即圖2中的 (iateD印th，以及取樣門大小(iateSize，如圖2所示。其中此處的取樣門即為真實(shí)的取樣門， 相應(yīng)的取樣門深度即為真實(shí)的取樣門深度。另外，將通過用戶界面選定的PRF檔位對應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)PRF值記為usePRF。其次，設(shè)定用于優(yōu)化的可選PRF范圍 I^rfJligh (步驟102)，其中，Prf_ Low <= usePRF，Prf_High >= usePRF。此可選PRF范圍可以是由使用者通過用戶界面直 接設(shè)定，也可以是由超聲系統(tǒng)自動生成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，將所選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值分別乘以預(yù)定的下限參 數(shù)和上限參數(shù)，從而來設(shè)定可選PRF范圍。具體來說，可令Prf_Low = α *usePRFPrf_High = β 氺usePRF其中，α與β是系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的PRF調(diào)整下限參數(shù)和上限參數(shù)，且α <= 1，β >=1。該下限參數(shù)和上限參數(shù)主要影響每個(gè)PRF檔位的可優(yōu)化調(diào)節(jié)范圍，可根據(jù)用戶需求 及圖像優(yōu)化效果來確定。在一個(gè)實(shí)施例中，通過將所選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值分別減去和加上預(yù)定的 調(diào)整參數(shù)，從而來設(shè)定可選PRF范圍。例如，可令Prf_Low = usePRF-aPrf_High = usePRF+b其中，a與b分別是系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的PRF調(diào)整參數(shù)，且a > = 0，b > = 0。該參數(shù) 主要影響每個(gè)PRF檔位的可優(yōu)化調(diào)節(jié)范圍，可根據(jù)用戶需求及圖像優(yōu)化效果來確定。前述實(shí)施例中，參數(shù)α、β、a、b可以由用戶根據(jù)需要，通過用戶界面直接設(shè)定，也 可以由超聲系統(tǒng)默認(rèn)自動設(shè)定。前述實(shí)施例中描述了多種設(shè)定可選PRF范圍的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員從前述實(shí)施 例的描述中可以理解，還可以根據(jù)實(shí)際情況選用其它的設(shè)定PRF的方法，只要其能夠滿足 用戶的需求，以及能夠達(dá)到圖像優(yōu)化效果的要求即可。前述實(shí)施例中的設(shè)定PRF范圍的方 法是為清楚說明本發(fā)明實(shí)施例的目的，而不是對本發(fā)明的限定。如圖3所示，是超聲脈沖發(fā)射接收時(shí)序及死區(qū)位置的示意圖。Rate表示每次發(fā)射 接收周期的開始，nTxgate是發(fā)射時(shí)序。其中每個(gè)周期中發(fā)射有效時(shí)間T3即為死區(qū)時(shí)間， 相鄰兩次Rate的時(shí)間間隔即為當(dāng)前發(fā)射PRF對應(yīng)的重復(fù)發(fā)射時(shí)間間隔PRI = 1/PRF。HPRF 模式下，如果當(dāng)前取樣門深度下目標(biāo)信號返回探頭的時(shí)間剛好落入死區(qū)范圍內(nèi)或者離死區(qū) 時(shí)間過于接近，就可能導(dǎo)致對目標(biāo)信號的接收受到阻礙或干擾，最終所得多普勒頻譜信息 的信噪比太低。當(dāng)HPRF的取樣線確定后，探頭發(fā)射孔徑內(nèi)各陣元的發(fā)射先后順序以及相對時(shí)延 即可確定，時(shí)序中的發(fā)射有效時(shí)間T3從而可以確定。實(shí)際使用中，死區(qū)時(shí)間長度取為在發(fā)射有效時(shí)間基礎(chǔ)上加上一小段附加時(shí)間后的結(jié)果，即DeadTime = T3+AdditionalDeadTime ；其中AdditionalDeadTime為附加死區(qū)時(shí)間，是系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定好的一個(gè)固定值，該 值主要與系統(tǒng)時(shí)序設(shè)計(jì)方法及發(fā)射相關(guān)硬件性能有關(guān)。計(jì)算出取樣門起始位置及結(jié)束位置處目標(biāo)信號返回探頭的時(shí)間(iateMart與 GateEnd,如下
權(quán)利要求
1.一種用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能的方法，其特征在于，包括采集步驟，用于通過交互界面采集用戶所選的參數(shù)，所述參數(shù)包括所選PRF檔位、真實(shí) 取樣門深度和取樣門大小；設(shè)定步驟，用于根據(jù)所選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值設(shè)定可選PRF范圍；以及評分步驟，用于在可選PRF范圍中按預(yù)定步長依次選取PRF進(jìn)行評分；其中將評分最優(yōu)的PRF作為所選檔位的最優(yōu)PRF用于發(fā)射超聲脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括取樣門大小判斷步驟，用于判斷當(dāng)前取樣門限制的可選PRF范圍的下限與設(shè)定的可選 PRF范圍的下限中的最大值是否小于當(dāng)前取樣門限制的可選PRF范圍的上限與設(shè)定的可選 PRF范圍的上限中的最小值，如果所述最大值小于所述最小值，則進(jìn)入評分步驟；否則，減 小取樣門大小，并重新進(jìn)行取樣門大小判斷步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括強(qiáng)化判斷步驟，用于根據(jù)最優(yōu)PRF和當(dāng)前真實(shí)取樣門深度計(jì)算虛擬取樣門深度，以判 斷計(jì)算的虛擬取樣門深度是否小于預(yù)定閾值；其中如果計(jì)算的虛擬取樣門深度小于預(yù)定閾 值，則跳到下一個(gè)PRF檔位根據(jù)所述設(shè)定步驟和評分步驟尋找相應(yīng)的最優(yōu)PRF ；否則，將所 述最優(yōu)PRF用于發(fā)射超聲脈沖。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述評分步驟之前還包括強(qiáng)化判斷步驟，用于根據(jù)所選的PRF和當(dāng)前真實(shí)取樣門深度計(jì)算虛擬取樣門深度，以 判斷計(jì)算的虛擬取樣門深度是否小于預(yù)定閾值；其中如果計(jì)算的虛擬取樣門深度小于預(yù)定 閾值，則跳到下一個(gè)PRF檔位重新進(jìn)行強(qiáng)化判斷步驟；否則，進(jìn)入評分步驟。
5.如權(quán)利要求1至4其中之一所述的方法，其特征在于在所述設(shè)定步驟中，通過將所 選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值分別乘以預(yù)定的下限參數(shù)和上限參數(shù)，來設(shè)定可選PRF范圍， 其中下限參數(shù)小于等于1，上限參數(shù)大于等于1。
6.如權(quán)利要求1至4其中之一所述的方法，其特征在于在所述設(shè)定步驟中，通過將所 選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值分別減去和加上預(yù)定的調(diào)整參數(shù)，來設(shè)定可選PRF范圍，其中 調(diào)整參數(shù)大于等于零。
7.如權(quán)利要求1至4其中之一所述的方法，其特征在于，在所述評分步驟中，如果當(dāng)前 參與評分的PRF的死區(qū)個(gè)數(shù)大于等于預(yù)定的死區(qū)個(gè)數(shù)上限值，則將該P(yáng)RF的評分置為最差； 否則，該P(yáng)RF的評分為下述三項(xiàng)評分之一的函數(shù)或至少其中兩項(xiàng)評分的函數(shù)距前一個(gè)相 鄰死區(qū)的距離評分，距后一個(gè)相鄰死區(qū)的距離評分，以及與當(dāng)前檔位所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值 相似度評分。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述距前一個(gè)相鄰死區(qū)的距離評分是取樣 門起始位置處信號返回探頭的時(shí)間距前一個(gè)死區(qū)的時(shí)間距離的函數(shù)，其中該距離值越大， 評分越優(yōu)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述距后一個(gè)相鄰死區(qū)的距離評分是取樣 門起始位置處信號返回探頭的時(shí)間距后一個(gè)死區(qū)的時(shí)間距離的函數(shù)，其中該距離值越大， 評分越優(yōu)。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述與當(dāng)前檔位所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值相似 度評分是當(dāng)前參與評分的PRF與當(dāng)前檔位所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值之差的函數(shù)，其中所述差越小，評分越優(yōu)。
11.一種用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能的裝置，其特征在于，包括采集單元，配置成通過交互界面采集用戶所選的參數(shù)，所述參數(shù)包括所選PRF檔位、真 實(shí)取樣門深度和取樣門大??；設(shè)定單元，配置成根據(jù)所選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值設(shè)定可選PRF范圍；以及評分單元，配置成在可選PRF范圍中按預(yù)定步長依次選取PRF進(jìn)行評分；其中將評分最優(yōu)的PRF作為所選檔位的最優(yōu)PRF用于發(fā)射超聲脈沖。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還包括取樣門大小判斷單元，配置成判斷當(dāng)前取樣門限制的可選PRF范圍的下限與設(shè)定的可 選PRF范圍的下限中的最大值是否小于當(dāng)前取樣門限制的可選PRF范圍的上限與設(shè)定的可 選PRF范圍的上限中的最小值，如果所述最大值小于所述最小值，則進(jìn)入評分單元；否則， 減小取樣門大小，并重新進(jìn)行取樣門大小判斷。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還包括強(qiáng)化判斷單元，配置成根據(jù)最優(yōu)PRF和當(dāng)前真實(shí)取樣門深度計(jì)算虛擬取樣門深度，以 判斷計(jì)算的虛擬取樣門深度是否小于預(yù)定閾值；其中如果計(jì)算的虛擬取樣門深度小于預(yù)定 閾值，則跳到下一個(gè)PRF檔位用所述設(shè)定單元和評分單元尋找相應(yīng)的最優(yōu)PRF;否則，將所 述最優(yōu)PRF用于發(fā)射超聲脈沖。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還包括強(qiáng)化判斷單元，配置成根據(jù)所選的PRF和當(dāng)前真實(shí)取樣門深度計(jì)算虛擬取樣門深度， 以判斷計(jì)算的虛擬取樣門深度是否小于預(yù)定閾值；其中如果計(jì)算的虛擬取樣門深度小于預(yù) 定閾值，則跳到下一個(gè)PRF檔位重新進(jìn)行強(qiáng)化判斷；否則，進(jìn)入評分單元。
15.如權(quán)利要求11至14其中之一所述的裝置，其特征在于所述設(shè)定步單元通過將所 選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值分別乘以預(yù)定的下限參數(shù)和上限參數(shù)，來設(shè)定可選PRF范圍， 其中下限參數(shù)小于等于1，上限參數(shù)大于等于1。
16.如權(quán)利要求11至14其中之一所述的裝置，其特征在于所述設(shè)定單元通過將所選 PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值分別減去和加上預(yù)定的調(diào)整參數(shù)，來設(shè)定可選PRF范圍，其中調(diào) 整參數(shù)大于等于零。
17.如權(quán)利要求11至14其中之一所述的裝置，其特征在于，如果當(dāng)前參與評分的PRF 死區(qū)個(gè)數(shù)大于等于預(yù)定的死區(qū)個(gè)數(shù)上限值，則所述評分單元將該P(yáng)RF的評分置為最差；否 則，該P(yáng)RF的評分為下述三項(xiàng)評分之一的函數(shù)或至少其中兩項(xiàng)評分的函數(shù)距前一個(gè)相鄰 死區(qū)的距離評分，距后一個(gè)相鄰死區(qū)的距離評分，以及與當(dāng)前檔位所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值相 似度評分。
18.一種多普勒超聲成像系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求11至17任一項(xiàng)所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于改進(jìn)多普勒超聲成像中HPRF性能的方法與裝置，其中所述方法包括采集步驟，用于通過交互界面采集用戶所選的PRF檔位、取樣門深度和取樣門大??；設(shè)定步驟，用于根據(jù)所選PRF檔位對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PRF值設(shè)定可選PRF范圍；以及評分步驟，用于在可選PRF范圍中按預(yù)定步長依次選取PRF進(jìn)行評分；其中將評分最大的PRF作為所選檔位的最優(yōu)PRF用于發(fā)射超聲脈沖。按照本發(fā)明實(shí)施例的方法與裝置通過實(shí)時(shí)根據(jù)用戶選定的PRF檔位及取樣門位置計(jì)算出最優(yōu)的PRF進(jìn)行發(fā)射，能提高HPRF下所獲多普勒頻譜圖的信噪比，從而改善多普勒頻譜的成像效果。
文檔編號A61B8/00GK102133107SQ20101004445
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者李雙雙, 李雷 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司