[发明专利]基于超声回波的血管实时二维动态信息提取方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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)目前最接近的发明是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》的日本专利(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。

发明内容

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，本发明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基于超声回波的血管实时二维动态信息提取方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明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；

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；