基于超聲回波射頻信號(hào)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(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)；劃分步驟，將整幀的解析信號(hào)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(duì)相鄰的兩幀信號(hào)，將對(duì)應(yīng)分段窗口數(shù)據(jù)段進(jìn)行一次無偏移的積和運(yùn)算，得到目標(biāo)復(fù)數(shù)；相位計(jì)算步驟，計(jì)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(jì)算得到兩幀信號(hào)間隔中血流的平均移動(dòng)速度。上述基于超聲回波射頻信號(hào)的多普勒血流速度估測方法，不需進(jìn)行信號(hào)分解和低通濾波，既簡化了計(jì)算，也消除了濾波對(duì)結(jié)果的負(fù)面影響，減小了計(jì)算量，大大縮短了計(jì)算時(shí)間。
【專利說明】基于超聲回波射頻信號(hào)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(hào)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?yàn)椴ㄔ春陀^測者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。在運(yùn) 動(dòng)的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高；在運(yùn)動(dòng)的波源在后面時(shí)，會(huì)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(duì)動(dòng)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(dòng)的物體，所以超聲波振源與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的血液間就產(chǎn)生 多普勒效應(yīng)。血管向著超聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射波的波長被壓縮，因而頻率增加。血管離開聲源 運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射波的波長變長，因而在單位時(shí)間頻率減少。反射波頻率增加或減少的量，與血 液流運(yùn)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(jì)算公式如下：
[0004]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于超聲回波射頻信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)； 劃分步驟，將整幀的解析信號(hào)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(duì)相鄰的兩幀信號(hào)，將對(duì)應(yīng)分段窗口數(shù)據(jù)段進(jìn)行一次無偏移的積和運(yùn)算，得 到目標(biāo)復(fù)數(shù)； 相位計(jì)算步驟，計(jì)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(jì)算得到兩幀信號(hào)間隔中血流的平均移動(dòng)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(hào)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(hào)分成多個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，每個(gè)數(shù)據(jù)矩陣包括若干幀整幀的 超聲回波射頻信號(hào)，每一巾貞超聲回波射頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于超聲探頭軸向方向的一條超聲掃描 線. 所述轉(zhuǎn)換步驟包括： 將每個(gè)數(shù)據(jù)矩陣的整幀的超聲回波射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)； 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(jì)算得到多個(gè)數(shù)據(jù)矩陣中每個(gè)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(dòng)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(hào)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(hào)采用傅里葉變換和逆變換得到解析信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲回波射頻信號(hào)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(shí)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)，所述行數(shù)是指整幀的超聲回波射頻信號(hào)的幀數(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)，所述列數(shù)是指超聲探頭軸向方向掃描線上的數(shù) 據(jù)點(diǎn)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(hào)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(jì)算步驟和速度估算步驟采用由圖形處理器實(shí)現(xiàn)的第二內(nèi)核函 數(shù)計(jì)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1,每個(gè)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1得 至IJ，其中，所述步長是指兩個(gè)相鄰的分段窗口除了互相重疊的部分外所包含的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲回波射頻信號(hào)的多普勒血流速度估測方法，其特征 在于，所述速度估算步驟還包括：若兩幀信號(hào)間隔中血流的平均移動(dòng)速度小于超聲回波射 頻信號(hào)波長的四分之一除以兩幀信號(hào)間隔時(shí)間，則無需進(jìn)行額外計(jì)算；若兩幀信號(hào)間隔中 血流的平均移動(dòng)速度大于超聲回波射頻信號(hào)波長的四分之一除以兩幀信號(hào)間隔時(shí)間，則進(jìn) 行時(shí)域互相關(guān)計(jì)算和結(jié)果修正計(jì)算。
7. -種基于超聲回波射頻信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)； 劃分模塊，用于將整幀的解析信號(hào)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(duì)相鄰的兩幀信號(hào)，將對(duì)應(yīng)分段窗口數(shù)據(jù)段進(jìn)行一次無偏移的積和運(yùn) 算，得到目標(biāo)復(fù)數(shù)； 相位計(jì)算模塊，用于計(jì)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(jì)算得到兩幀信號(hào)間隔中血流的平均移動(dòng)速度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超聲回波射頻信號(hào)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(hào)分成多個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，每個(gè)數(shù)據(jù)矩陣包括若干幀 整中貞的超聲回波射頻信號(hào)，每一巾貞超聲回波射頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于超聲探頭軸向方向的一條超聲 掃描線； 所述轉(zhuǎn)換模塊還用于將每個(gè)數(shù)據(jù)矩陣的整幀的超聲回波射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)； 所述二維速度分布圖像模塊用于根據(jù)計(jì)算得到多個(gè)數(shù)據(jù)矩陣中每個(gè)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(dòng)速度，形成血流的二維速度分布圖像。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于超聲回波射頻信號(hào)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(hào)采用傅里葉變換和逆變換得到解析 信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于超聲回波射頻信號(hào)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(shí)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)，所述行數(shù)是指整幀的超聲回波射頻信號(hào)的幀數(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)，所述列數(shù)是指超聲探頭軸向方向掃描線上的 數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于超聲回波射頻信號(hào)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(jì)算模塊和速度估算模塊采用由圖形處理器實(shí)現(xiàn)的第二內(nèi)核 函數(shù)計(jì)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1，每個(gè)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 1得到，所述步長是指兩個(gè)相鄰的分段窗口除了互相重疊的部分外所包含的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超聲回波射頻信號(hào)的多普勒血流速度估測系統(tǒng)，其特 征在于，所述速度估算模塊還用于若兩幀信號(hào)間隔中血流的平均移動(dòng)速度小于超聲回波射 頻信號(hào)波長的四分之一除以兩幀信號(hào)間隔時(shí)間，則無需進(jìn)行額外計(jì)算，以及若兩幀信號(hào)間 隔中血流的平均移動(dòng)速度大于超聲回波射頻信號(hào)波長的四分之一除以兩幀信號(hào)間隔時(shí)間， 則進(jìn)行時(shí)域互相關(guān)計(jì)算和結(jié)果修正計(jì)算。
【文檔編號(hào)】A61B8/06GK104188687SQ201410378474
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月1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