[发明专利]自适应抑制组织闪烁的超声成像方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及超声成像领域，并且更具体地，涉及一种自适应抑制 组织闪烁的超声成像方法和设备。

背景技术

彩色超声成像系统利用多普勒效应来检测人体中运动的血流和 脏器的运动参数。人体因为心跳、呼吸、血管壁的周期性收缩和舒张 或者探头相对于人体的移动，都会造成人体组织相对于探头的多普勒 频移。这种组织运动的情况比较复杂，既可以是相对于探头的单一性 组织运动，也可以是相对于探头的往复组织运动，甚至还可以是扭动。 对于单一性组织运动，当组织运动的多普勒频移高于待检测的慢速血 流的多普勒频移时，壁滤波器输出的杂波残余会比较大。对于复杂的 往复组织运动和扭动，因为频谱并不是静止目标频谱简单地沿着多普 勒频率轴平移，而是整体频谱都会提高。虽然平均多普勒频移未必很 大，但是各种自适应壁滤波器输出的杂波残余依然很大。当组织运动 的多普勒频移高于待检测血流的多普勒频移时，或者当壁滤波后杂波 残余的能量高于待检测血流的能量时，这种组织运动均有可能在最后 的图像显示中显示出来。

彩色血流模式图像中的这种组织运动的运动参数的显示，称为组 织闪烁。

组织闪烁的问题实际上在彩色超声成像刚出现时就已经引起了 足够的重视。在1990年，有人利用频谱搬移的方法来消除组织闪烁。 该方法首先估计出组织运动的多普勒频移，然后根据估计的多普勒频 移生成音频域的频谱搬移信号，并对音频信号作频谱搬移，从而将组 织运动的多普勒频移搬到直流，然后再利用壁滤波抑制组织回波，达 到检测血流信号的目的。

在现有技术中，还存在一种组织闪烁抑制方案。在该方案中，壁 滤波器采用复系数，形成左右幅频响应不对称的壁滤波器，壁滤波器 的凹口正好对准偏移后的组织运动频谱。可以根据组织运动的频率设 置滤波器的凹口位置，根据组织运动的带宽(方差)设置滤波器的截 止频率。

另外，在现有技术中，还存在一种组织闪烁抑制方案。在该方案 中，壁滤波器是幅频响应左右对称的滤波器，但是可以根据组织运动 的频率和方差调节壁滤波器的截止频率，从而近似达到复系数壁滤波 器的效果。

另外，在现有技术中，还存在一种双通道的自适应壁滤波器方案， 信号经过了两路不同截止频率的壁滤波器，然后分别用自相关估计出 “血流”的速度、能量和方差，根据不同截止频率的壁滤波器对组织 和血流的不同映射结果，在参数空间(能量，速度，方差)中区分组 织闪烁和血流，从而可以抑制组织闪烁。

另外，在现有技术中，还存在一种自适应回归滤波器，用于分离 组织回波和血流回波。通过计算回波的自相关矩阵的特征值，区分组 织和血流。

总结上述自适应壁滤波器，一共可以分成4类：频谱搬移法、调 节截止频率法、双通道和相关矩阵的特征向量分解法。

因为人体中组织运动的情况比较复杂，在一个相关处理中，组织 的运动未必是单纯的单向运动，有可能在一段时间向探头运动，一段 时间背离探头运动，然后又向探头运动，也有可能是一种扭动，扭动 对于探头来讲，就是在相关处理时间内的采样点上，有的采样时刻组 织根本就没有运动，但是有的采样时刻组织在运动。如果利用组织回 波估计组织的运动参数时，当不运动的组织分量存在的时候，估计出 来的组织运动频率会偏低，或者当组织静止分量大于运动分量时，估 计出的速度偏低。所以，按照频谱搬移法，这时不需要搬移回波频谱， 或者回波频谱的搬移不够。因此，在壁滤波以后，依然会有很强的组 织残余，从而在最终的图像上显示出组织的运动。

调节截止频率法也是根据组织运动估计的组织运动速度、或者组 织运动速度和组织运动方差来调整壁滤波器的截止频率。和频谱搬移 遇到的问题一样，当估计的组织运动速度不能正确反映真实的组织运 动时，仅仅依靠组织运动频率设置的壁滤波器截止频率会偏低，同样 导致壁滤波后残余的组织能量偏大，最终在图像上显示出组织闪烁。 虽然利用方差可以修正壁滤波器的截止频率的设置，但是因为彩色模 式相关处理的点数太少，组织静止时和组织扭动时的组织运动方差之 间的差异非常小，无法将壁滤波器的截止频率修正到理想位置。