一种用于超声系统的频谱组织多普勒处理器，使用短滞后自相关器产生来自采样体积的信号采样序列的多普勒相移估计。对自相关结果求和并且对每个总和取反正切以产生角度估计。所述角度估计正比于组织运动速度，该角度被描绘、平滑、并且显示作为频谱组织多普勒显示。所述角度估计还用于产生音频多普勒信号，这个音频多普勒信号是用户可以调节频率的。所述频谱多普勒显示对于速度低于血流的运动展示出良好的时间和速度分辨率，所述运动例如为心肌运动。模糊、不均衡的主要原因得以减轻或者消除。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及医疗超声诊断成像系统，尤其涉及呈现频谱和音频组 织多普勒信息的超声系统。
技术介绍
组织多普勒超声用于回波心脏病学以测量心肌的运动和定时。用于分析血流速度的超声技术的一种自适应是彩色血流成像，以及频 谱和音频脉冲波多普勒。在血流技术中，杂波滤波器对强的、緩慢组 织回波进行抑制，从而可以看到来自流动血液的非常^:弱、快速的回 波。组织多普勒通常不使用杂波滤波器，因为感兴趣的回波是强的、 緩慢的组织回波。在组织多普勒中，所分析的是占支配地位的緩慢組 织回波信号，其具有远高于来自血液、噪声、和混响的信号的幅度。对于血流处理的频谱多普勒信号基于重叠短时间窗口化的快速傅 立叶变换(FFT),称为周期图。周期图的时间分辨率直接与FFT时间跨 度即获得采样序列所经过的时间成比例，并且速度(多普勒频率)分辨 率与FFT时间跨度成反比。这对于组织多普勒来说是非常困难的权衡， 因为组织的低速度(相对于血液)需要较好的速度分辨率，而心肌运动 的动态定时需要较好的时间分辨率。当周期图对频谱组织多普勒进行 适应时，得到的折中频谱在速度和时间上都显著模糊。组织多普勒的这种频谱模糊不仅仅是美感的问题。临床医生习惯 于测量血液频谱的峰值速度，其占支配地位的传播源为血液扰动、切 变、和活动斑点。他们还测量模糊组织多普勒频谱的峰值速度，而没 有意识到在这种情况下，频谱展开完全是周期图信号处理算法和幅度-灰度级映射的时间和速度分辨率的伪像。类似于二维图像，多普勒频谱具有来自大量随机散射体的回波的 复数总和的斑点。由于组织多普勒的速度和时间分辨率要求，明亮的斑点团和黑孔是巨大的，常常产生不均衡的频谱，使美感和测量进一 步降级。斑点通过显示较大的幅度动态范围可部分地减轻，但使得来自FFT时间跨度的模糊更加恶化。对于频谱组织多普勒捕获，将多普勒采样门保持在心肌中可能是 无效的，因为在心跳过程中存在大量的横向运动，由于心脏收缩产生 的运动以及患者呼吸产生的运动。然而，即使在心肌轻微偏离主波束 时，来自旁瓣的所接收的信号也是足够强而可使用的，因为来自组织 的回波反射倾向于强烈。但运动效应可能造成频谱显示在亮度上变化 巨大以及造成音频在响度变化巨大。自动增益控制可以有助于这个问 题，但增加了复杂性。当信号强度由于心肌移动偏离主多普勒波束而衰弱时，来自混响 的固定杂波在零速度基线周围更加可见，虽然心肌信号仍然占支配地 位。极低频率杂波滤波器(例如25Hz高通)可以使显示看起来更加清洁， 但这使得在所希望的信号改变方向时变得不连续。组织多普勒音频的一个问题是，由于心肌相对较低的速度以及充 分穿透所需的低超声频率，多普勒频率是非常低的。对于小扬声器来 说产生非常低音调的声音是困难的，并且这样的声音对于多数人来说 难于听到。放大音量具有一定帮助，但可能导致失真。常规的FFT周期图技术非常适合于微弱的、宽带血液信号，但组 织多普勒通常具有强烈的、窄带的信号。通常用在彩色血流成像中来 估计平均速度(使用滞后-1自相关估计的角度)的这一技术相当好地 适合于窄带分析，并且可以适用于组织多普勒中连续的采样流。在复 数采样的移动时间窗口上估计滞后-l自相关，产生一 系列速度(多普勒 频率)估计，这些估计在速度和时间上远比使用FFT周期图可以获得的更加精确。该窗口可以应用加权函数，例如汉纳(上升余弦)函数。专利技术概述依照本专利技术的原理，提供了 一种频谱组织多普勒处理的装置和方 法，通过对自相关的 一阶或高阶滞后进行平均并且以脉沖多普勒形式 显示图形化曲线作为频谱显示，来克服快速傅立叶变换(FFT)的时间/频率权折衷以这种方式估计的相移用于合成音频输出，该音频输出可定标到较高的频率。通过使用窄带自相关处理而不是常规的宽带FFT 周期图处理，作为结果的频谱和音频组织多普勒超声在分辨率、精确 性、均匀性、以及清晰度方面得到很大改进。附图说明在附图中图1图解了血流的常规频谱显示。图2图解了依照本专利技术的原理构造的超声诊断成像系统的方框图。图3是依照本专利技术的原理构造的频谱和音频组织多普勒处理器的 功能框图。图4图解了当执行心肌的频谱组织多普勒分析时超声系统的显示 屏幕。具体实施例方式首先参考图1，显示了血流的标准频谱多普勒显示。频谱显示垂直 轴94的标尺以cm/sec为单位，而水平轴的标尺为时间(sec)。该频i普 显示通过从心脏或血管的腔室中某一点(样本体积)获取采样序列产 生。 一组连续采样称为一个窗口 ，作为一个单元进行操作。例如，血 流频谱多普勒的窗口可能由U8-256个连续的采样构成。窗口中的采 样通常是经过加权的，最大的权重用在窗口的中心。然后加权后的采 样经过FFT处理，如本领域所知，产生加权采样的傅立叶级数。FFT 处理将时域采样变换为复数形式的频域采样，具有实部和虛部。采样 的幅度被计算并且对每个幅值取对数值。每个对数值映射到灰度等级， 用于频谱显示的垂直列。以这种方式，窗口的频域采样显示为数据的 列，该列构成滚动频谱显示的一条线。 一旦形成频谱显示的一条线， 则获取另一个采样窗口并且以相同的方式进行FFT处理。通常，在相 邻的窗口之间存在重叠，以限制连续FFT结果之间的变化，从而时间的变化被充分采样而没有混叠。如图l所示，频谱线70被迅速计算并 且彼此紧密跟随，呈现为灰度的连续集。对于血流，临床医生通常感 兴趣于血流的峰值速度，可能伴随来自泄漏的心脏瓣膜的射流而出现。 这些峰值可以通过手动地或者如美国专利5287753 (Routh等)中描述的 自动地跟踪频谱线峰值来获取，如图1中峰值迹线80所示。当FFT处理器用于频谱组织多普勒而不是血流时，必须考虑组织 运动的较低速度。这要求降低采样捕获的速率(较低的脉沖重复频率， PRF)。因此，频谱组织多普勒的采样窗口通常较短，例如为64个采样 而不是对于血流所使用的128-256个采样。较短的窗口长度导致降低 的速度分辨率，然而对于组织多普勒希望较好的分辨率，因为对于组 织所遇到的速度范围相比对于血流要小的多。降低的PRF还意味着， 由于在较低的捕获速率下获取所需采样的时间长度，窗口与窗口之间 的时间间隔通常较大。从而，时间分辨率下降，削减了对不同组织区 域之间细微时间差异的检测能力，例如心室的侧壁和隔膜之间。这些 处理因数的模糊结杲对于临床医生可能不是显而易见的，临床医生习 惯于观察频谱多普勒血流频谱图中的相似外观，其是由生理作用而非 处理效果造成的。在图2中以方框图显示了依照本专利技术原理构建的超声系统。换能 器探头IO发送超声波束，并且接收来自对象的成像区域14的作为响 应的回波，所述区域包含器官和血管16。在这个特定例子中，超声系 统用于分析身体中的组织运动，例如心脏心肌的移动。超声能量由换 能器阵列12的元件发送和接收。所接收的回波耦合到波束形成器20, 其产生相干的回波信号。这些回波信号由正交解调器22解调。在这个 例子所示的系统中，回波信号以三种不同的方式被进一步处理。幅度 检测器32执行所接收回波信号的振幅检测，并且检测的信号由对数压 缩器34压缩。然后回波数值通过灰度映射36映射为显示数值。这一 处理将产生感兴趣活动组织的B模式图像，在这个例子中为心肌。正 交解调后的信号由壁滤波器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种产生采样体积处组织运动的频谱显示的超声诊断成像系统，包括： 换能器探头； 滞后－ｎ自相关器，响应于从采样体积散发的回波采样，对来自不同时间发射的回波采样的窗口进行操作以产生自相关数值； 反正切处理器，响应于所述自相关数值，产生角度估计数值； 图形处理器，响应于所述角度估计数值，产生频谱组织多普勒图像；以及 显示器，耦合到所述图形处理器，显示所述频谱组织多普勒图像。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：DW克拉克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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