頻譜多普勒超聲成像中的自動(dòng)多普勒選通定位的制作方法
【專利說明】頻譜多普勒超聲成像中的自動(dòng)多普勒選通定位
[0001]本申請(qǐng)是下述申請(qǐng)的分案申請(qǐng):
發(fā)明名稱:頻譜多普勒超聲成像中的自動(dòng)多普勒選通定位，
申請(qǐng)日:2013年7月15日，
申請(qǐng)?zhí)?201310294991.4。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及脈沖波(PW)頻譜多普勒超聲。
【背景技術(shù)】
[0003]頻譜多普勒超聲成像提供作為時(shí)間(水平軸)的函數(shù)的由能量調(diào)制的速度(垂直軸)值的圖像。該頻譜可以被用于研宄患者體內(nèi)的流體流動(dòng)或組織運(yùn)動(dòng)。通過在單個(gè)選通(gate)位置處發(fā)射多個(gè)脈沖，響應(yīng)于所接收的回波信號(hào)而生成頻譜多普勒響應(yīng)。估計(jì)對(duì)于單個(gè)空間區(qū)域的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)或流動(dòng)的頻譜并且根據(jù)時(shí)間對(duì)其進(jìn)行顯示。
[0004]聲譜儀操作員手動(dòng)地調(diào)節(jié)選通位置、選通大小、發(fā)射頻率和其它頻譜多普勒成像控制參數(shù)，以便獲取所期望的圖像。選通放置由感興趣的解剖學(xué)的2D B模式圖像的顯示協(xié)助。已經(jīng)針對(duì)使用B模式或彩色多普勒(F模式)信息對(duì)頻譜多普勒選通的自動(dòng)放置提出了一些過程。然而，獲得B模式或F模式信息中斷了相對(duì)高的脈沖重復(fù)頻率PW多普勒的獲取。短暫的中斷(例如，10-20ms)允許二維或三維B模式或F模式數(shù)據(jù)中的至少一部分被獲取。這在PW多普勒測量中產(chǎn)生間隙。取決于由于流體動(dòng)力學(xué)(flow dynamics)的PW多普勒波形的時(shí)間特性，在該時(shí)間間隔期間重要的信息可能丟失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]通過介紹的方式，下面描述的優(yōu)選實(shí)施例包括用于在頻譜多普勒超聲成像中對(duì)多普勒選通進(jìn)行定位的方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和指令。針對(duì)多個(gè)PW多普勒選通而獲取的樣本被用于隨時(shí)間的B模式和/或F模式檢測，而不用交錯(cuò)來自PW多普勒的發(fā)射。B模式和/或F模式信息被用于跟蹤選通放置?？商鎿Q地或附加地，來自不同選通位置的頻譜的特性被用于選擇選通位置。任一個(gè)定位都可以被用于改變所采樣的位置和/或波束特性，諸如使該位置和波束焦點(diǎn)以所選擇的選通位置為中心。
[0006]在第一方面中，提供了一種用于在頻譜多普勒超聲成像中對(duì)多普勒選通進(jìn)行定位的方法。從換能器陣列重復(fù)地發(fā)射發(fā)射波束。響應(yīng)于該發(fā)射，重復(fù)地接收來自不同接收位置的信號(hào)。從該信號(hào)中的至少一些檢測表示在不同時(shí)間處的不同接收位置的B模式信息。利用該B模式信息來跟蹤多普勒選通位置。根據(jù)針對(duì)所跟蹤的多普勒選通位置的信號(hào)來估計(jì)針對(duì)所跟蹤的多普勒選通位置的第一頻譜。根據(jù)該第一頻譜顯示圖像。
[0007]在第二方面中，一種非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)已經(jīng)在其中存儲(chǔ)有表示可由編程處理器執(zhí)行的用于在頻譜多普勒超聲成像中對(duì)多普勒選通進(jìn)行定位的指令的數(shù)據(jù)。該存儲(chǔ)介質(zhì)包括用于執(zhí)行以下內(nèi)容的指令:為多個(gè)間隔開的位置中的每一個(gè)隨時(shí)間接收信號(hào)；為該間隔開的位置中的每一個(gè)單獨(dú)地執(zhí)行信號(hào)的頻譜分析，該頻譜分析為該間隔開的位置中的每一個(gè)提供頻譜；檢測來自該間隔開的位置的每個(gè)頻譜的特性；根據(jù)每個(gè)頻譜的特性將多普勒選通位置設(shè)置成該間隔開的位置中的一個(gè)；以及根據(jù)設(shè)置的多普勒選通位置來更新該間隔開的位置的分布，以使得該分布的中心在所述設(shè)置的多普勒選通位置處。
[0008]在第三方面中，提供了一種用于在頻譜多普勒超聲成像中對(duì)多普勒選通進(jìn)行定位的系統(tǒng)。發(fā)射波束形成器可操作用于發(fā)射波束。接收波束形成器可操作用于響應(yīng)于該發(fā)射波束中的每一個(gè)來形成多個(gè)間隔開的接收波束，在多個(gè)深度處采樣該接收波束中的每一個(gè)。處理器被配置為根據(jù)所采樣的接收波束來設(shè)置多普勒選通的位置以及控制所述發(fā)射波束形成器以使接收波束的采樣間隔和發(fā)射波束以該位置為中心。
[0009]在第四方面中，一種非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)已經(jīng)在其中存儲(chǔ)有表示可由編程處理器執(zhí)行的用于在頻譜多普勒超聲成像中對(duì)多普勒選通進(jìn)行定位的指令的數(shù)據(jù)。該存儲(chǔ)介質(zhì)包括用于執(zhí)行下述內(nèi)容的指令:為多個(gè)間隔開的位置中的每一個(gè)隨時(shí)間接收信號(hào)；從該信號(hào)中的至少一些檢測不同時(shí)間的B模式信息；利用B模式信息來隨時(shí)間跟蹤位置；根據(jù)所跟蹤的位置來更新該間隔開的位置；為該間隔開的位置中的每一個(gè)單獨(dú)地執(zhí)行信號(hào)的頻譜分析，該頻譜分析為該間隔開的位置中的每一個(gè)提供頻譜；檢測來自該間隔開的位置的每個(gè)頻譜的特性；以及根據(jù)每個(gè)頻譜的特性將多普勒選通位置設(shè)置成該間隔開的位置中的一個(gè)。
[0010]本發(fā)明由隨后的權(quán)利要求限定，并且該部分中所有內(nèi)容不應(yīng)該被看作對(duì)這些權(quán)利要求的限制。下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例來討論本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0011]部件和附圖沒必要按照比例繪制，而是將重點(diǎn)放置于圖示本發(fā)明的原理上。此外，在附圖中，相似的參考標(biāo)記遍及不同視圖指明對(duì)應(yīng)的部件。
[0012]圖1是用于在頻譜多普勒超聲成像中對(duì)多普勒選通進(jìn)行定位的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
圖2是示例頻譜的圖形表示；
圖3是在感興趣的區(qū)域中的示例平行波束形成器的圖形表示；
圖4是示例頻譜帶顯示的圖形表示；
圖5是在一個(gè)時(shí)間處的感興趣的區(qū)域中的樣本位置和多普勒選通位置的示例星座的圖形表示；
圖6是圖5的樣本位置和多普勒選通位置(但是對(duì)于不同時(shí)間跟蹤到不同位置)的示例星座的圖形表示；以及
圖7是用于在頻譜多普勒超聲成像中對(duì)多普勒選通進(jìn)行定位的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在超聲血流測量(諸如用于賁門瓣應(yīng)用)中或者在組織運(yùn)動(dòng)測量中提供自動(dòng)多普勒選通放置。一旦已經(jīng)放置了選通，連續(xù)定位就會(huì)確保選通位置被維持，即使在有來自患者的運(yùn)動(dòng)(例如來自呼吸)或者來自換能器位置的運(yùn)動(dòng)(例如來自聲譜儀操作者移動(dòng))的情況下。在不中斷對(duì)于其它類型的掃描的PW頻譜多普勒獲取的情況下，發(fā)生選通的連續(xù)監(jiān)視和
/或定位。
[0014]多發(fā)射和/或接收波束能力被用于在最佳選通位置附近的區(qū)域中獲取多普勒選通的星座。PW多普勒選通位置和/或波束形成基于針對(duì)多個(gè)頻譜多普勒選通的數(shù)據(jù)的同時(shí)獲取。可以沿著超聲波束來定位多個(gè)選通(多個(gè)距離選通)。平行接收波束形成允許在由一個(gè)或多個(gè)發(fā)射波束覆蓋的區(qū)內(nèi)的沿橫向和/或高度方向的多個(gè)選通。使用分裂的波束(平行發(fā)射波束)，兩個(gè)或更多空間上不同的區(qū)域可以被詢問。
[0015]針對(duì)星座而獲取的數(shù)據(jù)表示一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。在多普勒選通處獲取的數(shù)據(jù)還可以被用于B模式和/或F模式檢測。頻譜多普勒信號(hào)本身和/或星座的彩色區(qū)域/B模式被用于定位。隨著目標(biāo)因?yàn)榛颊呋驌Q能器運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)，最佳選通放置被維持。運(yùn)動(dòng)的檢測和跟蹤僅需要獲取多普勒選通的星座，而不中斷PW多普勒獲取并且同時(shí)維持最高的時(shí)間采樣質(zhì)量。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，多選通星座獲取除了 PW多普勒信息之外還為同時(shí)獲取的B模式和/或F模式圖像提供數(shù)據(jù)。該B模式和/或F模式圖像被用于連續(xù)跟蹤。通過調(diào)節(jié)被用于估計(jì)頻譜的位置來維持最佳選通位置。
[0017]在另一實(shí)施例中，為多選通星座中的每個(gè)位置生成多普勒帶。分析每個(gè)帶并且將其與其它帶進(jìn)行比較以確定最佳選通位置。
[0018]兩種方法可以一起使用。例如，B模式跟蹤被用于對(duì)選通的星座定中心。頻譜分析被用于從選通的星座之中選擇多普勒選通位置。
[0019]在任一種方法中，橫向和/或高度發(fā)射波束輪廓和發(fā)射焦深可以被調(diào)節(jié)來以最佳選通位置為中心。星座可以被調(diào)節(jié)來以最佳選通位置為中心。響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)選通星座的中心的發(fā)射焦深和/或發(fā)射線。最高發(fā)射功率和最佳波束輪廓特性可以以所獲取的多普勒選通的區(qū)域?yàn)橹行?，在跟蹤運(yùn)動(dòng)的同時(shí)維持最佳特性。
[0020]在存在跟蹤損耗或者檢測到過多移動(dòng)的情況下，系統(tǒng)可以重置。新的基于圖像的選通放置循環(huán)被自動(dòng)發(fā)起，而不是繼續(xù)跟蹤或定位。
[0021]圖1示出用于在頻譜多普勒超聲成像中對(duì)多普勒選通進(jìn)行定位的方法。對(duì)圖7的系統(tǒng)10或者不同系統(tǒng)實(shí)施該方法。以所示出的次序執(zhí)行動(dòng)作，但是其它次序也是可能的。動(dòng)作30和32被順序地執(zhí)行或者與動(dòng)作34和36同時(shí)執(zhí)行。動(dòng)作38和40被同時(shí)或者以任何次序順序地執(zhí)行?？梢栽趧?dòng)作40之前執(zhí)行動(dòng)作42?？梢允褂闷渌涡颉?br>[0022]可以提供附加、不同或更少的動(dòng)作。例如，動(dòng)作30和32不被執(zhí)行。作為另一示例，動(dòng)作34和36不被執(zhí)行。在又一示例中，動(dòng)作46不被執(zhí)行。動(dòng)作40和/或44可以不被執(zhí)行?？梢允褂酶鞣N組合。
[0023]為了對(duì)PW多普勒選通進(jìn)行定位，針對(duì)多個(gè)空間上不同的位置獲得超聲樣本或信號(hào)。通過在動(dòng)作26中發(fā)射波束而獲得樣本。在給定的時(shí)間發(fā)射一個(gè)或多個(gè)發(fā)射波束。為了覆蓋更大的區(qū)域，可以執(zhí)行同時(shí)的發(fā)射波束?？梢允褂迷诓煌瑨呙杈€上的波束的同時(shí)形成。例如，以不同轉(zhuǎn)向角、從換能器陣列上的不同起點(diǎn)和/或從不同位置處的換能器形成兩個(gè)發(fā)射波束。沿著不同的掃描線來形成發(fā)射波束。在近場和遠(yuǎn)場中，發(fā)射波束可以重疊。在焦點(diǎn)區(qū)域處，提供一些重疊或不提供重疊。發(fā)射波束的_6dB或-1OdB邊緣重疊或者被來自發(fā)射波束的更小聲功率的區(qū)域分開。可以使用中場、遠(yuǎn)場和/或近場中的非重疊區(qū)域。
[0024]基本上同時(shí)發(fā)射兩個(gè)或更多個(gè)波束?；旧峡紤]歸因于不同焦點(diǎn)或轉(zhuǎn)向的發(fā)射的不同延遲或開始?；旧咸峁┮诒舜顺浞謺r(shí)間內(nèi)發(fā)射的兩個(gè)波束，以使得聲學(xué)上在換能器處接收到對(duì)于一個(gè)波前的最后返回回波之前生成另一波形的波前的至少一部分?？梢栽谌魏谓邮詹僮髦坝蓳Q能器的大多數(shù)元件發(fā)射來自這兩個(gè)波束的波前。同時(shí)發(fā)射包括為一個(gè)波束生成聲學(xué)波形，同時(shí)還為另一波束生成聲學(xué)波形，諸如從一個(gè)元件發(fā)射一個(gè)