[发明专利]实时估计多普勒参数的方法及装置

说明书

技术领域 本发明涉及超声技术，尤其涉及医疗超声扫描中的信号数据处理，特别是涉及多普勒血流参数的实时估计方法及装置。

背景技术 超声多普勒技术被广泛用于人体血流的无损检测和测量。其中，连续波(CW)多普勒技术和脉冲波(PW)多普勒技术均属于频谱多普勒技术，即对多普勒血流信号进行频谱分析，获得其频谱分布，从而根据多普勒效应原理估计出血管内血流速度的分布状况。PW可以观察特定区域的血流特性，但是，由于最大脉冲重复频率(PRF)与探测深度成反比，所能测量的最高流速受到限制。CW不利于测量选定深度处的血流，但是不受最高流速的限制。根据临床的应用特点，可选不同的检测方式。

一个典型的多普勒超声诊断系统具有如图1所示的框图：超声电信号经由发射换能器转变为声信号后，入射到人体内。该声信号遇到人体细胞(组织细胞或者血细胞)后将发生散射。部分散射信号到达接收换能器，被该换能器转变为电信号(该换能器所接收的声信号实际上是许多来自不同方向人体细胞的散射信号的总和)。这些微弱的电信号依次经过低噪声放大、正交解调、低通滤波处理，得到I(in-phase)、Q(quadrature)两路正交多普勒信号。在利用多普勒技术检测血流流速时，由于组织和血管壁回波具有比血细胞回波大得多的散射幅度，往往要通过一个高通滤波器(又称壁滤波器)，来滤除所述正交多普勒信号中极低频率的组织和管壁回波信号，再对滤波后的信号进行傅立叶变换以计算多普勒信号的功率谱。随时间变化的多普勒信号功率谱构成了多普勒血流信号的声谱图，并被送到显示器显示。

图2示意了一个典型的人体颈动脉多普勒信号声谱图。由该声谱图上提取最大频率(也称最大流速，在以下的论述中，两者等效)，可以得到最大流速曲线，即声谱图的包络，并 从中估计出一些重要的临床诊断参数，如心率、最高流速、平均流速等。估计出的各参数送显示屏幕显示。其中，心率是指一分钟内心动周期的个数；最高流速是指一个心动周期中的最大流速曲线的最大值；平均流速是指一个心动周期内最大流速曲线的平均值。其中，测量最高流速是计算其他参数的基础：知道了每个心动周期内最高流速的位置，就能得到一分钟内出现最高流速的次数，即心率；两个最高流速之间的流速平均值，就是平均流速。因此，多普勒参数计算的核心是进行最高流速位置的估计。

典型的最高流速位置的确定是采用阈值法。即从给定的一段最大流速曲线中估计出一个阈值，在大于阈值的曲线中搜索最大值，认之为是最高流速。

在美国专利US 6,050,948中，描述了一种最高流速的测量方法：首先搜索一定时间内最大流速曲线的最大值，用最大值乘以一个常数，如0.8，作为阈值。然后将阈值与最大流速点逐个比较，大于阈值的时间段认为是收缩期，在收缩期中搜索最大值，就是最高流速。该方法的优点是计算量较小，搜索效率较高。缺点是当一个心动周期中包含多个波峰、而且多个波峰的幅度差别不大时，这种方法容易引起波峰的误判。

在美国专利US 5,868,676中，最高流速的测量方法如下：首先提示用户在屏幕上选择心动周期的大致范围，然后基于用户选择的范围精确搜索波峰。假定用户选择的心率范围是60-120bpm，对应的心动周期分别是1秒和2秒，则在1秒～2秒之间搜索最大流速曲线斜率的变化，每一个斜率的变化代表一个波峰位置。另一种方法是当找出一个波峰时，先排除前后各200ms的点，再开始搜索下一个波峰。这两种处理方法的优点在于，当一个心动周期中包含多个波峰时，能够有效地避免误判，准确性较高。但是，第一种方法需要操作者的参予，增加了测量的复杂度。第二种方法中200ms的时间过于固定，在心率较小时搜索效率不高。

另外，在美国专利US 5,628,321中采用了与上述方法类似的最高流速测量方法，从而也存在同样的问题。

为了便于临床诊断，超声多普勒系统除了实时更新声谱图和最大流速曲线外，还需要实时自动计算出最高流速、平均流速、心率等参数，声谱图每更新一个周期，上述参数就要实时更新一次。因此，上述现有技术的不足之处在于，均无法兼顾到参数估计的实时性和准确/稳定性。

发明内容 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足而提出一种方法及装置，用于多普勒参数的估计或计算处理，提高数据处理的实时性，同时保证处理结果的准确性。

本发明为解决上述技术问题而提出的技术方案是，提供一种方法，用于超声诊断系统中，对运动组织或者血流声谱图的流速曲线自动进行多普勒参数实时计算处理，尤其是，包括循环进行的步骤：

A.用长度预先设置的数据缓冲区依次从所述流速曲线上取出一段数据，进行当前准心动周期的估计；