[发明专利]脉冲重复频率调节方法及高脉冲多普勒成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声成像技术，尤其是一种脉冲重复频率(PRF，Pulse Repetition Frequency)调节方法，以及使用该调节方法的高脉冲多普勒(HPRF，High Pulse Repetition Frequency)成像装置。

背景技术

脉冲波多普勒(Pulse Wave Doppler，简称PWD)是超声诊断设备中的一个重要功能，用于测量被测对象在指定成像位置处的血流速度。一般的操作方法是：操作者从二维超声图像或者彩色超声图像中设置一个取样门，然后启动脉冲波多普勒，进行超声波的发射和接收。对接收到的超声回波信号，截取取样门位置的那一段，进行正交解调、距离累积和频谱变换，最终获得随时间变化的频谱图，即时间-速度图，频谱图上的频率值就对应检测位置的血流流速，频谱图的亮暗就对应检测位置血流的强度。在普通的PWD模式，一次发射对应一次接收，在下一次发射开始之前，上一次接收必须完成。在这种发射接收模式下，取样门深度D和系统能检测出的最大血流速度Vmax之间，存在一个制约关系：

在上式中，C是声速，通常取1540米/秒，D为取样门深度，为取样线和血流方向的夹角，f为发射的超声波的频率。从上式可看出，当取样门深度和发射频率不变时，系统所能检测的最大血流速度最大不能超过Vmax。

然而在某些特定临床应用，尤其是心脏血流流速检测中，血流流速非常高，普通的PWD难以满足要求，这就需要用到HPRF模式。在HPRF高脉冲多普勒模式，一次发射结束后，并不会等所有深度的回波都接收完成后才启动下一次发射，而是在接收到较浅位置的回波信号后，就开始下一次发射，较深位置的回波和会和下一次发射其较浅位置的回波同时被接收到。

如图1(图1的上半部分为普通PWD模式，图1的下半部分为HPRF模式)所示，假设允许的最大取样门个数为3，则第N次发射接收周期中，接收的是第N、N-1、N-2次发射所产生的回波之和，第N+1个发射周期，接收的是第N+1、N、N-1次发射所产生的回波之和。PRF(Pulse Repetition Frequency)是脉冲重复频率，其大小和能检测到的最大血流速度Vmax成正比。

由此可见，在普通PWD中，取样门位置的两次回波的时间间隔是1/PRF，因此，脉冲重复频率是PRF。而在HPRF模式中，取样门位置的两次回波的时间间隔是1/PRF/3，因此，脉冲重复频率是3PRF。因此，在HPRF模式下，能检测的最大血流流速提高了3倍。

在超声成像系统中，发射和接收无法同时进行，如果同时进行，则接收到的回波会受到发射信号的污染而导致信噪比很差。如图2所示，以第三个发射接收周期才能收到第一次发射在取样门位置的回波为例，在第三次发射接收周期的发射时间是不能接收回波的。发射时间再加上死区余量，一般称为死区，在死区范围内接收到的都是受到污染的信号。因此，取样门位置不能放在死区的位置。如何选择合适的PRF，来使取样门位置完全避开死区，是HPRF模式下的一个急需解决的主要技术问题。

目前已有的HPRF算法，或者对PRF的选择不够精准，取样门位置没有完全避开死区，导致接收信号收到了污染，从而谱图信噪比较差。或者在PRF的选择上，采用的算法比较复杂，而复杂的算法并没有对最终谱图的信噪比产生很大的提高。对于第二种情况，一般会进行PRF筛选，为了保证能收敛到最优PRF，备选的PRF值之间的间隔往往很小，导致算法处理的复杂性增高，而且可能出现最终筛选到的两个相邻的PRF之间，PRF值并没有变化多少，给用户造成一种调节PRF档位并没有生效的错觉。

发明内容

本发明提出一种脉冲重复频率(PRF，Pulse Repetition Frequency)调节方法，以及使用该调节方法的HPRF(HPRF，High Pulse Repetition Frequency)成像装置，在HPRF算法的复杂性和谱图的信噪比方面取得平衡，使取样门位置完全避开死区，大大降低了算法处理的复杂性，获得较好的谱图信噪比。

本发明采用如下技术方案实现：一种脉冲重复频率调节方法，其包括步骤：

A、计算当前取样门深度下，用备选PRF参数进行HPRF发射所需要的取样门个数N；

B、当取样门个数N大于1且小于预设值时，根据取样门个数N计算死区的位置；

C、判断取样门的位置是否位于死区，若是，则在PRF列表中将备选PRF参数提高到下一个档位并转入步骤A，否则，使用备选PRF参数进行HPRF发射。