基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法和系統(tǒng)。所述方法包括：轉(zhuǎn)換步驟，將整幀的超聲回波射頻信號轉(zhuǎn)換為解析信號；劃分步驟，將整幀的解析信號根據(jù)預(yù)設(shè)窗口長度進(jìn)行分段，得到分段窗口數(shù)據(jù)段；積和步驟，對相鄰的兩幀信號，將對應(yīng)分段窗口數(shù)據(jù)段進(jìn)行一次無偏移的積和運算，得到目標(biāo)復(fù)數(shù)；相位計算步驟，計算所述目標(biāo)復(fù)數(shù)的相位；速度估算步驟，利用所述相位計算得到兩幀信號間隔中血流的平均移動速度。上述基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法，不需進(jìn)行信號分解和低通濾波，既簡化了計算，也消除了濾波對結(jié)果的負(fù)面影響，減小了計算量，大大縮短了計算時間。
【專利說明】基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲成像領(lǐng)域，特別是涉及一種基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]多普勒效應(yīng)是指物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高；在運動的波源在后面時，會產(chǎn)生相反的效應(yīng)。
[0003]將超聲回波的多普勒效應(yīng)用于對動脈血流速度的測量，即超聲Doppler (多普勒）速度估測。由于血管內(nèi)的血液是流動的物體，所以超聲波振源與相對運動的血液間就產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。血管向著超聲源運動時，反射波的波長被壓縮，因而頻率增加。血管離開聲源運動時，反射波的波長變長，因而在單位時間頻率減少。反射波頻率增加或減少的量，與血液流運速度成正比，從而根據(jù)超聲波的頻移量，測定血液的流速，計算公式如下：
【權(quán)利要求】
1.一種基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法，包括： 轉(zhuǎn)換步驟，將整幀的超聲回波射頻信號轉(zhuǎn)換為解析信號； 劃分步驟，將整幀的解析信號根據(jù)預(yù)設(shè)窗口長度進(jìn)行分段，得到分段窗口數(shù)據(jù)段； 積和步驟，對相鄰的兩幀信號，將對應(yīng)分段窗口數(shù)據(jù)段進(jìn)行一次無偏移的積和運算，得到目標(biāo)復(fù)數(shù)； 相位計算步驟，計算所述目標(biāo)復(fù)數(shù)的相位； 速度估算步驟，利用所述相位計算得到兩幀信號間隔中血流的平均移動速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)換步驟之前，還包括： 分塊步驟，將超聲回波射頻信號分成多個數(shù)據(jù)矩陣； 所述轉(zhuǎn)換步驟包括： 將每個數(shù)據(jù)矩陣的整幀的超聲回波射頻信號轉(zhuǎn)換為解析信號； 在所述速度估算步驟之后，還包括： 二維速度分布圖像步驟，根據(jù)計算得到多個數(shù)據(jù)矩陣中每個數(shù)據(jù)矩陣中相鄰兩幀數(shù)據(jù)間隔中血流的平均移動速度，形成血流的二維速度分布圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換步驟包括： 將整幀的超聲回波射頻信號采用傅里葉變換和逆變換得到解析信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換步驟采用由圖形處理器實現(xiàn)的第一內(nèi)核函數(shù)進(jìn)行處理，所述第一內(nèi)核函數(shù)的block數(shù)為數(shù)據(jù)矩陣的行數(shù)，所述第一內(nèi)核函數(shù)的thread數(shù)為數(shù)據(jù)矩陣的列數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測方法，其特征在于，所述積和步驟、相位計算步驟和速度估算步驟采用由圖形處理器實現(xiàn)的第二內(nèi)核函數(shù)計算；所述第二內(nèi)核函數(shù)的block數(shù)為數(shù)據(jù)矩陣的行數(shù)減I,每個block的thread數(shù)為分段窗口數(shù)，所述分段窗口數(shù)通過所述數(shù)據(jù)矩陣的列數(shù)與窗口寬度之差，除以步長，再加I得到。
6.一種基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測系統(tǒng)，其特征在于，包括： 轉(zhuǎn)換模塊，用于將整幀的超聲回波射頻信號轉(zhuǎn)換為解析信號； 劃分模塊，用于將整幀的解析信號根據(jù)預(yù)設(shè)窗口長度進(jìn)行分段，得到分段窗口數(shù)據(jù)段； 積和模塊，用于對相鄰的兩幀信號，將對應(yīng)分段窗口數(shù)據(jù)段進(jìn)行一次無偏移的積和運算，得到目標(biāo)復(fù)數(shù)； 相位計算模塊，用于計算所述目標(biāo)復(fù)數(shù)的相位； 速度估算模塊，用于利用所述相位計算得到兩幀信號間隔中血流的平均移動速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括分塊模塊和二維速度分布圖像模塊， 所述分塊模塊用于將超聲回波射頻信號分成多個數(shù)據(jù)矩陣； 所述轉(zhuǎn)換模塊還用于將每個數(shù)據(jù)矩陣的整幀的超聲回波射頻信號轉(zhuǎn)換為解析信號； 所述二維速度分布圖像模塊用于根據(jù)計算得到多個數(shù)據(jù)矩陣中每個數(shù)據(jù)矩陣中相鄰兩幀數(shù)據(jù)間隔中血流的平均移動速度，形成血流的二維速度分布圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換模塊還用于將整幀的超聲回波射頻信號采用傅里葉變換和逆變換得到解析信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換模塊采用由圖形處理器實現(xiàn)的第一內(nèi)核函數(shù)進(jìn)行處理，所述第一內(nèi)核函數(shù)的block數(shù)為數(shù)據(jù)矩陣的行數(shù)，所述第一內(nèi)核函數(shù)的thread數(shù)為數(shù)據(jù)矩陣的列數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超聲回波射頻信號的多普勒血流速度估測系統(tǒng)，其特征在于，所述積和模塊、相位計算模塊和速度估算模塊采用由圖形處理器實現(xiàn)的第二內(nèi)核函數(shù)計算；所述第二內(nèi)核函數(shù)的block數(shù)為數(shù)據(jù)矩陣的行數(shù)減I,每個block的thread數(shù)為分段窗口數(shù)，所述分段窗口數(shù)通過所述數(shù)據(jù)矩陣的列數(shù)與窗口寬度之差，除以步長，再加I得到。
【文檔編號】A61B8/06GK103519847SQ201310514524
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】王叢知, 鄭海榮, 曾成志, 楊戈, 馮歌, 肖楊 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院