基于超声回波的血管实时二维动态信息提取方法技术

本发明专利技术涉及一种基于超声回波的血管实时二维动态信息提取方法，包括以下步骤：在超声二维图像上形成，显示血管指示光标；对血管原始数字射频回波数据进行血管直径信息提取，得到血管直径数据和血管直径的变化数据，直径信息的表示单位是采样点个数；根据血管指示光标及上述血管直径信息确定血管的实际直径和波动大小；根据上述血管直径和血管直径的变化信息，结合其他现有信息即心电信息、血流频谱图，进一步计算血流量、血管波动范围和特征点以及血流直径环图，得到血管实时二维动态信息。本发明专利技术提供分析工具进行血流／血管的动力学评估，血管顺应性／弹性分析，提供的血管轴向和径向方向的压力信号，用于脉像分析和研究，具有实用性，可临床应用的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医学信息处理技术，具体的说是一种基于超声回波的血管壁实时 二维(血管径向和轴向)动态信息提取方法。
技术介绍
人体器官的新陈代谢和生理状态反映了人体的健康状态。循环系统负责运送各种 器官所需要的各种物质，以及代谢后产生的各种废物。比如氧气在肺部通过血液进入人体； 核糖/低糖和其他构造蛋白质的物质在消化系统中被血液携带，送到各个器官；代谢物质 中的有害气体，通过血液在肺中排出；其他代谢物质，通过血液在肝脏转化，或通过血液由 肾脏经过滤形成尿液最后排除体外。人体各个脏器的生理状态发生变化时，不但会影响其 分泌的物质，还改变其中的血管循环状态血管直径变大或变小，导致血流阻力发生变化； 分泌物改变血管的技能，弹性发生变化。这种变化会影响到全身的循环形同的状态，表现为 流经各个血管的血流量和血管波动发生变化。中医的脉诊就是基于该机理，所以可以在手 腕部通过触摸一段血管的变化特征，俗称‘切脉’，再结合其他“望闻问”手段得到的信息，综 合诊断全身的疾病或者身体异常。这些都可以通过检测局部血管弹性状态和血流动力学状 态表现出来。局部血管的弹性和通过该血管送到器官的血流量，以及体现在血压和血管壁上的 动态变化信息，是了解血管所直接关联器官的生理状态或诊断该器官病变的最直接的证 据，也为间接诊断其他脏器疾病提供依据。所以精确检测血管以及循环系统的变化信息，一 直是医生和技术研究人员花费许多时间和精力的目标。近30年来，大量的学者和工程人员 设计了许多方法，但由于技术和认识等方面和条件的限制，目前还没有非常好的解决方案 在临床上大量使用。(1)目前最接近的专利技术是Aloka公司的名称为〈Ultrasonic diagnosticapparatus〉，(EP1123687A2, JP2008132094, JP2008132095)。它可以测量血管 直径，可以分析出血管臂的厚度。但它仅仅对提取的实时血管直径作分析，没有和血流速度 一起做更多的血流动力学分析和血管顺应性的方面的分析。(2)名称为《Ultrasonic wave probe))的美国专利(US4336808A, 1982. 06. 29)采 用了特制探头，其中一个脉冲波探头用于测量值经，三个连续波探头(一发两收)测量血流 速度。但是探头的焦点(可测深度)是固定的，当不同的人血管深度不同时，这种方法的计 算误差很大。另外这种方法需要人手动在回波线上定位血管的前后壁，采用锁相环的方法 处理模拟回波信号；特制的探头加上繁琐的操作方法，使这种方法缺少实用性。(3)名称为《ULTRASONIC DIAGNOSTIC APPARATUS))的日本专禾U (ATL 公司， JP10216129A,1998. 08. 18)也可以通过屏幕光标来粗略测量直径并通过血流速度来计算流 过血管的血流量。但这种方法得到的血管直径是近似的，且不随血管的收缩和舒张变化，因 此不包含动态信息。(4)有大量的文章和处理方法，是在2D (两维)的灰度图像上进行处理，通过图像上血管臂的位置移动跟踪计算血管的动态直径。这种方法优点是方便实时，但缺点是分辨 率较低，受图像质量的影响很大。
技术实现思路
针对现有技术中存在的对于血管检测无血流动力学分析、血管顺应性分析以及不 包含动态信息等不足之处，本专利技术要解决的技术问题是提供一种以高分辨率监测血管动态 信息的。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是本专利技术一种包括以下步骤在超声二维图像上形成，显示血管指示光标；在血管指示光标的控制下，对血管原始数字射频回波数据进行血管直径信息提 取，得到血管直径数据和血管直径的变化数据，直径信息的表示单位是采样点个数；根据血管指示光标及上述血管直径信息确定血管的实际直径和波动大小，单位是 毫米；根据上述血管直径和血管直径的变化信息，结合其他现有信息即心电信息、血流 频谱图，进一步计算血流量、血管波动范围和特征点，以及血流直径环图，得到血管实时二 维(血管径向和轴向)动态信息。所述血管直径信息提取包括以下步骤对原始数字射频回波数据进行非线性滤波，得到增强的血管壁信号；将一段只包 含当前的血管前壁和后壁的信号数据分别进行缓冲处理；将上述缓冲的信号数据在血管指示光标的控制下自动进行前、后壁跟踪运算，得 到当前血管前、后壁的位置；将血管前、后壁的位置进行合成得到脉冲信号；对上述脉冲信号进行直径和波动计算，得到血管直径数据和血管直径的变化数 据。对原始回波线进行滤波和血管壁跟踪，得到血管壁回波信号之间的时间差T (点 数)，通过以下公式计算血管的绝对直径D = V*T*cos θ其中D为血管直径，V为超声波速度，t为直径脉冲对应的时间，θ为血管法线和 声束之间的夹角。以血管直径波形信号为纵坐标，以血流频谱平均血流速度做横坐标，得到流 速-直径环图。根据流速-直径环图，计算血管的弹性/顺应性指数，波形特征值比值。本专利技术具有以下有益效果及优点1.本专利技术以屏幕光标为辅助手段，对高采样率的射频数据直接进行血管前后臂 的锁相跟踪，因而血管的分辨率很高，可以达到0. 03 0. 07mm(超声回波数字化采样率为 20 60MHz)。2.本专利技术利用测得的高精度的血管直径信息和直径变化信息，结合多普勒血流信 息，进行独特的血管波形——血流速度环图分析、血管弹性/顺应性分析，根据血管直径变 化信息和血管内血流速度，提供分析工具进行血流/血管的动力学评估，血管顺应性/弹性分析；同时提供的血管轴向和径向方向的压力信号，用于脉像分析和研究。3.使用目前全数字化超声产品的现有超声探头和前端电路，不使用特种探头，操 作方便的实现测量血管直径以及波动信息，并进行血管性能评价和动力学分析，具有实用 性，可临床应用的特点。附图说明图1为本专利技术血管直径信息提取部分框图；图2为利用本专利技术方法进行血管前、后壁跟踪输出的血管直径信息；图3为本专利技术方法中2维矩形或梯形图像的血管指示光标；图4为本专利技术方法中2维扇形图像中的血管指示光标；图5为本专利技术一个实施例的具体操作流程图；图6为利用本专利技术方法得到的血流-血管直径综合分析界面。具体实施例方式本专利技术具体实施方式，概括为4个步骤1).在2D黑白图像上显血管(深度和方向)指示光标；2).在血管(深度和方向)指示光标的控制下，对血管原始数字射频回波数据进行 血管直径信息提取，得到血管直径数据和血管直径的变化数据；3).根据血管(深度和方向)指示光标及血管直径信息确定血管的绝对直径；4).根据上述血管直径数据和血管直径的变化数据以及血管的绝对直径，结合超 声成像系统得到的心电信息、血流频谱图，进一步计算血流量、血管波动曲线以及血流-直 径环图，得到血管实时二维动态信息。以下为各个步骤的详细说明。1)血管(深度和方向)指示光标本步骤是在二维常规超声图像上显示血管(深度和方向)指示光标。光标由三根 线组成，与二维超声图像(黑白或者彩色，矩形或者扇形)的形状和模式无关。如图3所示，在操作过程中，用户需要调整光标，使血管前、后壁跟踪线22与血管 平行，此时血管法线23和血管垂直。继续调整血管前、后壁光标22之间的距离，以和血管 直径大致一致即可。2)血管直径信息提取图3和图4显示的包含一根血管的常规的二维超声示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于超声回波的血管实时二维动态信息提取方法，其特征在于包括以下步骤：在超声二维图像上形成，显示血管指示光标；在血管指示光标的控制下，对血管原始数字射频回波数据进行血管直径信息提取，得到血管直径数据和血管直径的变化数据，直径信息的表示单位是采样点个数；根据血管指示光标及上述血管直径信息确定血管的实际直径和波动大小；根据上述血管直径和血管直径的变化信息，结合其他现有信息即心电信息、血流频谱图，进一步计算血流量、血管波动范围和特征点，以及血流直径环图，得到血管实时二维动态信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声回波的血管实时二维动态信息提取方法，其特征在于包括以下步骤 在超声二维图像上形成，显示血管指示光标；在血管指示光标的控制下，对血管原始数字射频回波数据进行血管直径信息提取，得 到血管直径数据和血管直径的变化数据，直径信息的表示单位是采样点个数； 根据血管指示光标及上述血管直径信息确定血管的实际直径和波动大小； 根据上述血管直径和血管直径的变化信息，结合其他现有信息即心电信息、血流频谱 图，进一步计算血流量、血管波动范围和特征点，以及血流直径环图，得到血管实时二维动 态fe息。2.按权利要求1所述的基于超声回拨的血管实时二维动态信息提取方法，其特征在于 所述血管直径信息提取包括以下步骤对原始数字射频回波数据进行非线性滤波，得到增强的血管壁信号；将一段只包含当 前的血管前壁和后壁的信号数据分别进行缓冲处理；将上...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩欣洲，
申请(专利权)人：东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]