一种多普勒超声自动定位取样框的方法技术

本发明专利技术公开了一种多普勒超声自动定位取样框的方法，由多普勒超声系统根据图像信息来自动定位取样框。本发明专利技术能够根据成像数据自动设定并调整取样框的位置，使得在超声成像设备能迅速找到血流信息最丰富的位置，大大减少了寻找血管的时间，方便了经验缺乏的操作者进行多普勒超声测量。如果每个被检查者检查的都是同一个部位，可以标准化，该算法还可以结合人工智能实现自动扫描，进而使自动检查成为可能。

A method of automatic positioning sampling frame by Doppler ultrasound

The invention discloses a method of the Doppler ultrasonic automatic positioning sampling frame, which automatically locate the sampling frame according to the image information of the Doppler ultrasonic system. The invention can according to the imaging data set automatically and adjust the sampling position of the box, so quickly in the ultrasound imaging device can find the most abundant information flow position, greatly reducing the time to find the blood vessel, the lack of experience of the operator to facilitate Doppler ultrasonic measurement. If each inspector is checked at the same location and can be standardized, the algorithm can also automatically scan with artificial intelligence, making automatic inspection possible.

【技术实现步骤摘要】
一种多普勒超声自动定位取样框的方法
本专利技术涉及超声医疗检测领域，特别涉及一种多普勒超声自动定位取样框的方法。
技术介绍
超声成像是医学影像中的重要方向，主要应用于临床诊断中。它通过研究和运用超声波的声学特性、光学特性、成像原理和人体组织器官的解剖、生理、病理特征以及临床医学基础知识，来观察人体组织、器官形态和功能变化的声像表现，然后分析归纳，探讨疾病的发生发展规律，从而实现对疾病的诊断与治疗。作为一种无损伤性成像方式，超声成像具有实时性强、价格低廉，操作方便的优点，已成为医院科室乃至社区诊所的必备检测手段。而利用多普勒原理进行血流显像的技术，则进一步提高了超声诊断的适用范围和重要性。彩色多普勒超声一般是用自相关技术处理并获得血流信号，经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。因此既具有二维超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息，它在医学临床诊断中被用于心脏、血管、血流和胎儿心率等的诊断，受到了广泛的重视和欢迎。彩色多普勒超声成像(即彩超)，探头发出的超声波脉冲信号经人体组织和血液反射回来再次被探头接收，经过接收放大，AD转换和波束合成后的信号正交解调形成IQ数据，将其分为两路，一路送入黑白B超处理模块，一路送入彩色Color模式(即C模式)处理模块。进行彩色处理的信号首先进入壁滤波器来去除低速运动的组织信号以及由探头移动所造成的运动伪像。壁滤波结束后，将进行自相关处理，来估计平均血流速度，能量和方差等参数。在在接下来的血流检测中，使用自相关获得的血流相关参数以及B模式图像的亮度数据(E)来区分该位置是血流还是组织。做完血流检测的彩色信号和黑白信号一起合成进行扫描转换处理，将直角坐标系的超声血流信号转换为极坐标系的信号用于显示。从而得出最终的彩超二维图像。在实际操作中，针对整个扫描区域做B超扫描成像，但很少同时对同样大小的区域进行多普勒超声扫描，而是设置一个小于被扫描区域的取样框来做多普勒超声扫描。这样做的原因是由系统的硬件限制以及帧频等参数决定的。为了通过频率变化的信息来获得血流的速度和方向，比起B超而言，彩超每条声束方向要反复发射8-16个脉冲，再用这些脉冲返回的数据来做壁滤波和自相关处理获得血流相关信息。这样就相当于增加了10倍左右的发射接收操作，会使得帧频大幅度下降，降低了超声图像的实时性。而事实上在超声图像中，绝大部分是组织，只有很少的血流信息，采用多普勒成像的时候往往关注的就是一个血管或者某个小区域的血流分布。既然如此，只要能准确找到这个区域并设置取样框，然后对取样框内区域进行多普勒超声扫描即可。这样可以大幅度节省硬件和计算资源，同时也不会影响需要的医学信息。此外，取样框越小，彩色图像就越敏感，分辨率越高。如果把取样框拉宽，实际上是在增大扫描线之间的距离，降低它的灵敏度；如果将取样框拉长拉高也有缺点，因为在彩色取样框里面的运算是很慢的，拉长会使得脉冲重复频率下降，给出的彩色就会很差，帧频也会下降。所以在可以获得足够医学信息的前提下，要想的到最佳成像效果，取样框是越小越好的，那么取样框的准确快速选取就尤其重要了。随着科技的发展，目前的超声设备也在往小型化和便携化发展。便携式超声多为触屏，可以使用电池进行供电操作，这类设备的特点是体积小，功耗低，价格相对低廉，所以对内部硬件的资源做了一定的限制，比如减少通道数，降低计算资源等。这样的便携式多普勒超声设备，更需要使用精准定位的取样框来减少扫描区域面积以保证实时成像。更需要注意的是，由于其性价比高和易携带的特点，便携式彩超在基层医疗单位，随访筛查和户外急救方面的应用也越来越多，这样就带来一个问题，很多操作者并不是超声专科医生，甚至不是医务工作者，操作超声设备的经验较少，对于他们来说，用B模式获得超声图像的操作可能都不太纯熟，要求他们在C模式下，快速准确地在超声图像中辨认出血管并设定取样框的位置是一个难度很大的事情，往往要反复操作，浪费了大量时间。如果超声设备能够有自动识别血流并定位取样框的功能，将使得多普勒超声检查的操作难度大大降低，方便了使用者，也有利于便携式彩超设备的普及。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多普勒超声自动定位取样框的方法，采用由多普勒超声系统根据图像信息来自动定位取样框的装置，从而降低多普勒超声检查的操作难度，解决了操作者无法在C模式下，快速准确地在超声图像中辨认出血管并设定取样框的位置，往往要反复操作，浪费了大量时间的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种多普勒超声自动定位取样框的方法，包括以下步骤：步骤1，采用超声成像设备，通过超声成像设备默认或人工预设一个取样框形状和尺寸；步骤2，通过超声成像设备进行扫描，根据超声探头回波信号，生成扫描区域黑白超声图像；对扫描区域分割，分成M行N列一共MxN个格子，每个格子都小于取样框面积的1/2，某个格子则根据左上顶点定义为第(m,n)个格子；步骤3，根据扫描区域图像计算取样框中的低亮度点数；将每个格子的左上顶点作为参照点，将取样框的左上顶点与格子的参照点重合；有MxN个格子，则有MxN个取样框选择，以格子左上顶点定义取样框的序号；预设一个阈值E0，如果扫描区域中的像素点E<E0，则亮度低，将其计入低亮度像素点集，得到一个过滤掉高亮度区域的B超图像；计算每个对应取样框中低亮度像素点的总数目，得到一个低亮度像素点累计数值的p1(M,N)的二维数组，计算中定义超出扫描区域的部分像素点为0；获得p1(M,N)的二维数组后，最大值对应的取样框即为取样框1；步骤4，将取样框1区域从点集中排除掉，以剩下的区域点集对每个格子顶点重复求得p2(m,n)，定义和取样框1重叠的区域像素点数也是0，完成整个p2(M,N)数组的统计后，同样取最大值来获得取样框2；步骤5，重复步骤4的操作获得取样框3；得到取样框1、取样框2、取样框3后，分别定义为F1(m1,n1)，F2(m2,n2)，F3(m3,n3)，对应的低亮度像素点数值分别为p1(m1,n1)，p2(m2,n2)，p3(m3,n3)，且有p1(m1,n1)>p2(m2,n2)>p3(m3,n3)；步骤6，根据选出的取样框1,取样框2,取样框3连续各做一次多普勒扫描，保存图像并进行彩色像素点数目统计；此时取样框重叠区域的像素点将重复计数，而不再去除掉；取三者当中的彩色像素点数最大值，则其对应的F1(m1,n1)，F2(m2,n2)，F3(m3,n3)之一则为初选取样框，定义为F(m,n)；步骤7，对于已经获得的初选取样框F(m,n)，依据格子顶点，分别向上下左右移动一格，获得F(m-1,n)，F(m+1,n)，F(m,n-1)，F(m,n+1)这四个相邻取样框，分别加载多普勒超声，计算彩色像素点数目并进行比较，这里重叠区域也是重复计数的,若移动完毕后已经超出扫描区域，则此次移动不计，不需要参与彩超扫描，更无需参与统计比较；F(m,n)中心取样框彩色点数目最大，则最终确定F(m,n)为最终取样框；F(m,n)中心取样框的某个邻框最大，则更新为新的初选取样框；以新的初选取样框为中心取样框再次计算4个相邻取样框，直到所有相邻取样框的彩色像素点计数都本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多普勒超声自动定位取样框的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用超声成像设备，通过超声成像设备默认或人工预设一个取样框形状和尺寸；步骤2，通过超声成像设备进行扫描，根据超声探头回波信号，生成扫描区域黑白超声图像；对扫描区域分割，分成M行N列一共MxN个格子，每个格子都小于取样框面积的1/2，某个格子则根据左上顶点定义为第(m,n)个格子；步骤3，根据扫描区域图像计算取样框中的低亮度点数；将每个格子的左上顶点作为参照点，将取样框的左上顶点与格子的参照点重合；有MxN个格子，则有MxN个取样框选择，以格子左上顶点定义取样框的序号；预设一个阈值E0，如果扫描区域中的像素点E<E0，则亮度低，将其计入低亮度像素点集，得到一个过滤掉高亮度区域的B超图像；计算每个对应取样框中低亮度像素点的总数目，得到一个低亮度像素点累计数值的p1(M,N)的二维数组，计算中定义超出扫描区域的部分像素点为0；获得p1(M,N)的二维数组后，最大值对应的取样框即为取样框1；步骤4，将取样框1区域从点集中排除掉，以剩下的区域点集对每个格子顶点重复求得p2(m,n)，定义和取样框1重叠的区域像素点数也是0，完成整个p2(M,N)数组的统计后，同样取最大值来获得取样框2；步骤5，重复步骤4的操作获得取样框3；得到取样框1、取样框2、取样框3后，分别定义为F1(m1,n1)，F2(m2,n2)，F3(m3,n3)，对应的低亮度像素点数值分别为p1(m1,n1)，p2(m2,n2)，p3(m3,n3)，且有p1(m1,n1)>p2(m2,n2)>p3(m3,n3)；步骤6，根据选出的取样框1,取样框2,取样框3连续各做一次多普勒扫描，保存图像并进行彩色像素点数目统计；此时取样框重叠区域的像素点将重复计数，而不再去除掉；取三者当中的彩色像素点数最大值，则其对应的F1(m1,n1)，F2(m2,n2)，F3(m3,n3)之一则为初选取样框，定义为F(m,n)；步骤7，对于已经获得初选的取样框F(m,n)，依据格子顶点，分别向上下左右移动一格，获得F(m‑1,n)，F(m+1,n)，F(m,n‑1)，F(m,n+1)这四个相邻取样框，分别加载多普勒超声，计算彩色像素点数目并进行比较，这里重叠区域也是重复计数的,若移动完毕后已经超出扫描区域，则此次移动不计，不需要参与彩超扫描，更无需参与统计比较；F(m,n)中心取样框彩色点数目最大，则最终确定F(m,n)为最终取样框；F(m,n)中心取样框的某个邻框最大，则更新为新的初选取样框；以新的初选取样框为中心取样框再次计算4个相邻取样框，直到所有相邻取样框的彩色像素点计数都低于中心取样框计数，选定此刻的中心取样框为最终取样框。...

【技术特征摘要】
1.一种多普勒超声自动定位取样框的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用超声成像设备，通过超声成像设备默认或人工预设一个取样框形状和尺寸；步骤2，通过超声成像设备进行扫描，根据超声探头回波信号，生成扫描区域黑白超声图像；对扫描区域分割，分成M行N列一共MxN个格子，每个格子都小于取样框面积的1/2，某个格子则根据左上顶点定义为第(m,n)个格子；步骤3，根据扫描区域图像计算取样框中的低亮度点数；将每个格子的左上顶点作为参照点，将取样框的左上顶点与格子的参照点重合；有MxN个格子，则有MxN个取样框选择，以格子左上顶点定义取样框的序号；预设一个阈值E0，如果扫描区域中的像素点E&lt;E0，则亮度低，将其计入低亮度像素点集，得到一个过滤掉高亮度区域的B超图像；计算每个对应取样框中低亮度像素点的总数目，得到一个低亮度像素点累计数值的p1(M,N)的二维数组，计算中定义超出扫描区域的部分像素点为0；获得p1(M,N)的二维数组后，最大值对应的取样框即为取样框1；步骤4，将取样框1区域从点集中排除掉，以剩下的区域点集对每个格子顶点重复求得p2(m,n)，定义和取样框1重叠的区域像素点数也是0，完成整个p2(M,N)数组的统计后，同样取最大值来获得取样框2；步骤5，重复步骤4的操作获得取样框3；得到取样框1、取样框2、取样框3后，分别定义为F1(m1,n1)，F2(m2,n2)，F3(m3,n3)，对应的低亮度像素点数值分别为p1(m1,n1)，p2(m2,n2)，p3(m3,n3)，且有p1(m1,n1)&gt;p2(m2,n2)&gt;p3(m3,n3)；步骤6，根据选出的取样框1,取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴哲，王权泳，
申请(专利权)人：苏州掌声医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32