一种基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法，其特征在于：直接利用多普勒血流声谱图计算血流量，即对多普勒血流声谱图数据进行一种归一化处理，将单位时间内的归一化的血流声谱图图像灰度值和对应速度值乘积累积起来，再经系统定标，最终得到正确的血流量测量值。本发明专利技术方法利用了血流声谱图和血流分布来测量血流，避免了血管直径的测量，减少了测量误差，提高了血流量测量的准确性；通过本发明专利技术的方法，在进行多普勒血流成像时，不仅可以直接得到血流速度，血流量大小也可以实时显示在成像仪器上，具有临床应用价值。

A blood flow measurement method based on spectrogram Doppler flow

The invention discloses a method for measuring blood flow Doppler flow based on spectrogram, which is characterized in that the direct calculation of blood flow using the Doppler flow spectrum, the Doppler blood flow sonogram data were normalized to a unit of time, the normalized blood flow sonogram image gray value and the corresponding value of product accumulation rate then, after system calibration, finally get the correct value of blood flow measurement. The method of the invention utilizes the blood flow sonogram and blood flow distribution to measure blood flow, to avoid the measurement of vascular diameter, reducing the measurement error, improve the accuracy of the measurement of blood flow; through the method of the invention, the Doppler flow imaging, not only can obtain the blood flow velocity, blood flow size can also be displayed on the imaging instrument in real time, has the value of clinical application.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法
本专利技术属于超声血流成像领域，具体涉及一种基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法。
技术介绍
血流量是一项重要的人体生理指标。在超声血流成像领域，传统的血流量计算需要计算血流平均速度和血管横截面积，血管横截面积的测量常用的方法为先在超声血流图像上测量血管图像的最大长度，然后将血管视为圆形，将最大长度视为血管直径计算横截面积，血管直径的测量和血管横截面积的计算为这种方式测量血流量的主要的误差来源。另外，血管中血流速度分布复杂，用平均速度表示血流速度也会引起一定的误差。对于流速分布不均匀的流体，流量实际上是单位时间内各流速流体流过的体积，所以，要想减少流量测量的误差，需要对血管中所有不同流速的血流进行累积积分。而在超声血流成像领域，超声多普勒血流声谱图是成像的一个重要结果，多普勒血流声谱图是显示在二维平面上的三维图像，以时间为横坐标、以血流速度为纵坐标，图像灰度值表征血流信号的频谱幅值，其频谱幅值由血流回波信号频谱分析计算而得，反映超声散射体的数量，频谱幅值越大散射体数量越多。所以，单位时间内声谱图所有灰度值和对应速度的累积积分结果实际上是单位时间内通过某一横截面的散射体数量总和，当散射体面密度已知时，血流量大小即可得到。但是，声谱图的应用目前主要是用于提取一些反应血流状况的参数，如收缩期血流速度最大值S、舒张末期血流速度D、搏动指数PI、阻力指数RI等，其用于计算血流量并未见报道。由于超声波在传播过程中的扩散衰减特性，对于不同深度的超声血流声谱图图像灰度值不同，可以通过归一化处理将不同深度的血流声谱图图像灰度值变成一样。所以，通过对单位时间内归一化的声谱图进行累积积分的结果可以表征或测量不同深度的血流量。
技术实现思路
为避免现有血流量计算方法的误差问题和实现血流的简单有效的测量，本专利技术提供了一种基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法，旨在提高血流量的测量精度。本专利技术为实现专利技术目的，采用如下技术方案：本专利技术基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法，其特点在于，通过对超声多普勒血流声谱图处理直接得到血流量：首先采用超声多普勒成像技术获得多普勒血流声谱图，在所述多普勒血流声谱图中测量血流速度最大值和血流速度最小值，并将所述多普勒血流声谱图的二维数据矩阵保存；在所述多普勒血流声谱图的二维数据矩阵中确定血流速度最大值位于的行数和血流速度最小值位于的行数，保留两行及两行之间的数据，产生新的二维矩阵，定义为有效数据矩阵；对所述有效数据矩阵进行归一化处理，然后再进行二重积分，所得二重积分值通过系统定标，即获得血流量测量值。具体包括如下步骤：1)将超声探头置于待测位置，首先选择彩色多普勒血流成像模式，确定血流位置，然后选择合适大小的取样门，进行脉冲多普勒成像，获得多普勒血流声谱图；所述多普勒血流声谱图是以时间为横坐标、以血流速度为纵坐标，图像灰度值表征血流信号的频谱幅值；在所述多普勒血流声谱图中测量血流速度最大值vmax和血流速度最小值vmin，并将所述多普勒血流声谱图的二维数据矩阵保存；定义所述二维数据矩阵共m行、n列，m、n为正整数；在所述二维数据矩阵中，相同行的数据对应相同的血流速度、相同列的数据对应相同的时间；2)从第二行开始，依次计算所述二维数据矩阵第j列中每一行数据与位于同列上一行的数据的差值，并进行比较，获得第j列的差值最大值和差值最小值在第j列中位于的行数；1≤j≤n，对每一列皆进行计算；比较每一列的差值最大值在相应列中位于的行数，获得最小行数imin，则该行的血流速度即为vmax；比较每一列的差值最小值在相应列中位于的行数，获得最大行数imax，则该行的血流速度即为vmin；去除所述二维数据矩阵中行数i＜imin和行数i>imax的各行数据，保留行数i满足imin≤i≤imax的各行数据，定义为有效数据矩阵，所述有效数据矩阵共t行、n列，t＝imax-imin+1；则：所述有效数据矩阵第一行对应的血流速度为vmax、最后一行对应的血流速度为vmin；按照线性转换规则，从第二行开始，计算所述有效数据矩阵每一行所对应的血流速度vk，1≤k≤t：3)对所述有效数据矩阵进行归一化处理：将所述有效数据矩阵中的每个数据除以该数据所在列的所有数据之和，获得归一化矩阵；4)对所述归一化矩阵进行二重积分：将所述归一化矩阵中的所有数据乘以该数据所在行的血流速度，然后将所有乘积相加求和，再将总和除以所述归一化矩阵所对应的总时间，即获得二重积分值；5)通过系统定标，由二重积分值计算血流量测量值：将所述二重积分值除以修正系数s，即为血流量测量值。所述修正系数s根据标准多普勒血流体模测得，所述修正系数s在0.50-0.56范围内。本专利技术提供的基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法对临床超声血流量测量有重要意义，它提供一种新的血流量测量方法，具有如下有益效果：1、方法简单。本专利技术的方法仅通过对彩色多普勒血流成像仪所输出的多普勒血流声谱图进行处理即可实现血流量测量。基于多普勒血流声谱图测量血流速度范围，将单位时间内的多普勒血流声谱图图像灰度值和对应速度值乘积累积起来得到表征血流量的数值，再通过系统定标，最终得到正确的血流量测量值。仅需对多普勒血流声谱图进行简单二重积分处理，不需要对B超图像或彩色血流图像测量血管横截面积。2、较高的测量准确率。不用对B超图像或彩色多普勒血流图像进行测量，避免了血管内径的测量和血管横截面积的计算的误差，提高了血流量测量的准确性。另外，本专利技术的方法对多普勒血流声谱图上显示的所有血流速度值都进行累积积分，更能反映血流的实际情况，提高测量的准确性。3、方便临床测量。利用标准多普勒血流体模仿真人体血流进行实验，获得用于系统定标的修正系数s＝0.50-0.56，由于标准多普勒血流体模的参数是按照人体参数进行设置的，体模的实验结果可以反映人体的结果，修正系数的取值可以为范围内数值的任意值(优选为平均值)，将修正系数输入超声成像系统，在进行血流量测量时用该修正系数进行定标，可以实现在血流成像过程中实时显示血流量大小，使临床血流量测量更快速方便，具有临床推广实施的优势。附图说明图1为对标准多普勒血流体模选择血流成像深度为3cm，对不同的实际血流量测量值和二重积分值的最小二乘法拟合结果图；图2为对标准多普勒血流体模选择不同的成像深度进行测试，九次测试所得的实际血流量和二重积分值的最小二乘法拟合直线的斜率结果图。具体实施方式下面结合附图说明本专利技术具体实施方式：标准多普勒血流体模和仿血流控制系统能模拟仿真人体血液循环系统，其血流成像结果具有一定的临床意义。利用彩色多普勒血流成像仪对多普勒血流体模进行多普勒血流成像，下面给出基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法的方法和理论。1)将超声探头垂直耦合在标准多普勒血流体模声窗上，首先选择彩色多普勒血流成像模式，确定血流位置，然后选择合适大小的取样门，进行脉冲多普勒成像，获得多普勒血流声谱图。在多普勒血流声谱图中测量血流速度最大值vmax和血流速度最小值vmin，并保存多普勒血流声谱图的二维数据矩阵。定义所述二维数据矩阵共m行、n列，m、n为正整数；在二维数据矩阵中，相同行的数据对应相同的血流速度、相同列的数据对应相同的时间；2)从第二行开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法，其特征在于，通过对超声多普勒血流声谱图处理直接得到血流量；首先采用超声多普勒成像技术获得多普勒血流声谱图，在所述多普勒血流声谱图中测量血流速度最大值和血流速度最小值，并将所述多普勒血流声谱图的二维数据矩阵保存；在所述多普勒血流声谱图的二维数据矩阵中确定血流速度最大值位于的行数和血流速度最小值位于的行数，保留两行及两行之间的数据，产生新的二维矩阵，定义为有效数据矩阵；对所述有效数据矩阵进行归一化处理，然后再进行二重积分，所得二重积分值通过系统定标，即获得血流量测量值。

【技术特征摘要】
1.一种基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法，其特征在于，通过对超声多普勒血流声谱图处理直接得到血流量；首先采用超声多普勒成像技术获得多普勒血流声谱图，在所述多普勒血流声谱图中测量血流速度最大值和血流速度最小值，并将所述多普勒血流声谱图的二维数据矩阵保存；在所述多普勒血流声谱图的二维数据矩阵中确定血流速度最大值位于的行数和血流速度最小值位于的行数，保留两行及两行之间的数据，产生新的二维矩阵，定义为有效数据矩阵；对所述有效数据矩阵进行归一化处理，然后再进行二重积分，所得二重积分值通过系统定标，即获得血流量测量值。2.根据权利要求1所述的基于多普勒血流声谱图的血流量测量方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将超声探头置于待测位置，首先选择彩色多普勒血流成像模式，确定血流位置，然后选择合适大小的取样门，进行脉冲多普勒成像，获得多普勒血流声谱图；所述多普勒血流声谱图是以时间为横坐标、以血流速度为纵坐标，图像灰度值表征血流信号的频谱幅值；在所述多普勒血流声谱图中测量血流速度最大值vmax和血流速度最小值vmin，并将所述多普勒血流声谱图的二维数据矩阵保存；定义所述二维数据矩阵共m行、n列，m、n为正整数；在所述二维数据矩阵中，相同行的数据对应相同的血流速度、相同列的数据对应相同的时间；2)从第二行开始，依次计算所述二维数据矩阵第j列中每一行数据与位于同列上一行的数据的差值，并进行比较，获得第j列的差值最大值和差值最小值在第j列中位于的行数；1≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭虎，何起招，韩志会，郑驰超，王亚丹，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34