專利名稱：一種用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及觸摸屏超聲診斷儀及多普勒頻譜優化方法，尤其是是一種用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化方法及其裝置，具體地說是一種多普勒頻譜自動優化的觸摸屏超聲診斷儀，屬于觸摸屏超聲診斷儀的技術領域。
背景技術：
多普勒血流顯示是在二維超聲即聲像圖基礎上增加了豐富的、有用的血流信息，現在超聲界已經成為一種不可缺少的技術。如何獲得有效的、優質的頻譜圖像對正確地評價多普勒超聲所見從而避免誤診顯得尤其重要。在多普勒成像中，頻譜的縱軸坐標為血流的正負血流速度,其橫軸坐標為時間。血流速度的大小受到PRF (脈沖重復頻率)的限制。為了準確地顯示血流速度的大小以及方向，PRF必須滿足fPKF彡2 fd，其中fPKF為脈沖重復頻率，fd為頻移，否則，就會發生血流極 性錯誤的表達，即混疊現象，一旦發生混疊現象，對醫生正確的診斷帶來極大的影響。針對上述問題，在發明專利“觸摸屏超聲診斷儀及其脈沖多普勒模式調節方法”(中國申請號為:201110196110. 6，中國公開號為:CN102319087A，中國
公開日期為2012年I月18號)中提供了一種在脈沖多普勒模式下通過直接向觸摸屏上基線所在位置發送指令調整基線位置以克服頻譜混疊現象使頻譜顯示最佳的方法，這種方法雖然克服了傳統超聲診斷儀通過按鍵操作的繁瑣性，使醫生在操作時更加簡單方便，但還存在問題，就是依然無法完全擺脫人工操作，不能夠實現進入多普勒模式后根據當前系統情況自動調整基線位置以使頻譜圖像顯示最佳。從上述可以看出，多普勒頻譜是否能夠顯示最佳與基線在整個頻譜圖像中的位置有著密切的關系，而調整基線在整個頻譜圖像中的位置除了上述手動調節外，若想在觸摸屏超聲診斷儀上實現自動調整基線位置以使多普勒頻譜顯示最佳，則涉及到如何自動地設置PRF，通過PRF的改變使得基線在整個頻譜圖像中的位置在最合適的位置。在不同的應用下需要選擇適當的PRF，比如，若用于測量乳腺等小器官病變的低速血流時，若采用較大的PRF會增加混疊的可能性。又如，在檢測心臟或者周身各個部位的動靜脈血流時，血流速度可能大于PRF，這時若過分降低PRF不但會引起混疊現象，還有可能會由于PRF設置過低而引起彩色血流信號從血管腔內“外溢”的偽像?，F在大多數儀器上的“彩色鍵”具有彩色優先(color priority)以提高彩色血流信號的敏感性,但由于其空間分辨率較差，使任何細小的動靜脈血管在顯示時都失真地變為粗大的彩色血流，即彩色外溢的偽像，這使得依照彩色多普勒成像顯示出的血管對于血管徑線的測量是不可靠的。為了減少彩色“外溢”偽像以及混疊現象的發生，需要合理調整PRF。在大多數的超聲波應用中需要醫生手動調節相應于血流速度的PRF，這必然耗費醫生大量的時間。合理調整PRF涉及到如何快速準確地檢測頻譜包絡，即頻譜最大頻率以及頻譜最小頻率的問題，現有技術中對于頻譜包絡的自動提取技術包括基于數字圖像處理技術，利用圖像邊緣檢測實現自動包絡提取，比如二值化法、邊緣點跟蹤法等，還包括利用多普勒信號在頻域的限帶特性，采用數字估計檢測技術實現自動包絡提取，比如百分比法、三直線擬
口寸 O百分比法只有在信噪比很高的情況下才可以獲得較好的估計效果。由于在整個心動周期內信號帶寬的變化，很難找到一個長時間最佳的百分比系數。三直線擬合方法在心臟的舒張末期信號帶寬較窄時，頻譜包絡的提取效果較好，而在收縮期則明顯較差。

發明內容
本發明要解決的問題是目前超聲診斷儀通過手動方式調節脈沖重復頻率以及相應的頻譜標度中的基線位置使得醫生在此方面花費大量時間，針對上述問題，本發明提供一種用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化方法及其裝置，使系統自動獲取當前多普勒頻譜包絡并根據此自動調節基線至整幅頻譜圖像的最佳位置。 按照本發明提供的技術方案，所述用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化方法，所述多普勒頻譜優化方法包括以下步驟a、進入多普勒模式，獲取多普勒數據，通過PRF設定模塊計算多普勒頻譜的最大頻率曲線f_以及最小頻率曲線fmin，并將其傳輸給控制器判斷多普勒頻譜是否發生混疊現象；b、若多普勒頻譜發生混疊，則通過PRF設定模塊增大PRF或者通過基線設定模塊調整基線位置以克服混疊現象的發生；C、通過PRF設定模塊判斷多普勒頻譜的頻譜寬度是否滿足預先設定的閾值，若不滿足時，則通過PRF設定模塊在滿足不產生混疊的前提下減小PRF ；d、通過基線設定模塊判斷當前多普勒頻譜是否需要翻轉，若需要，則通過基線設定模塊改變坐標軸極性和調整基線的位置；e、多普勒優化模塊通過控制器將上述頻譜優化結果傳輸給顯示器對應顯示輸出。本發明的一種進一步實施方案中,所述步驟b包括記最大頻率曲線fmax的最大頻率所在邊界為Edge1，最小頻率曲線fmin的最小頻率fminL所在邊界為Edge2,當正極性頻譜占優勢且fmaxH大于當前正頻率界限+niifpm時，其中，(Km1U，fPEF為脈沖重復頻率；bl、若有=Edge1CEdge2 ；則基線位置設定模塊將基線下移A fPEF個單位，A fPEF滿足以下條件I - (I-In1) fPEF I -Dv2> A fPEF 彡 Dvl+fsl其中，Dvl表示正極性頻譜轉變為負極性頻率區域的頻譜寬度，Dv2表示最大負極性的頻譜寬度，fsl是最大頻率fmaxH與正頻率界限+mifi之間的預留余量值；b2、若有=Edge1 ^ Edge2 ；則PRF設定模塊增大PRF，將正頻率界限+mif' PEF設定為m.f PEF=fsl+Dvl+m1fPEF將負頻率界限-(I-IH1) f' PRF設定為— (I — W1 )fPRF = —(I — W1) fPRF--L (Al + Li)
OT1b3、最后，通過控制器將上述處理結果傳輸給顯示器對應顯示輸出。
本發明的一種進一步實施方案中，步驟b包括當負極性頻譜占優勢且最小頻率曲線fmin的最小頻率f—小于當前負頻率界限-(I-Hi1) fPEF時，其中，(Km^l，fPKF為脈沖重復頻率；bsl、若有=Edge1CEdge2 ；則基線位置設定模塊將基線上移AfPKF個單位，其中，AfPKF滿足以下條件In1 f prf_Dv4〉A fPEF ^ Dv3+fs2其中，Dv3是負頻率轉變為正頻率區域的頻譜 寬度，Dv4是最大頻率曲線的最大頻率對應的正頻譜寬度，fs2是負向最小頻率與負頻率界限之間的預留余量值；bs2、若有=Edge1 ^ Edge2 ；則PRF設定模塊增大PRF，將負頻率界限-(I-Hi1) f' PEF設定為-(I-In1) f' Prf=-(I-IH1) fPEF —Dv3-fs2通過PRF設定模塊將正頻率界限+mf PKF設定為mJpRF = mi Iprf +(A.3 + fsl )
I - M1bs3、最后，通過控制器將處理結果傳輸給顯示器對應顯示輸出。本發明的一種進一步實施方案中，步驟c包括記最大頻率曲線f_的最大頻率為 ，最小頻率曲線的最小值為fminL ；Cl、若為雙極性頻譜，當fmaxH彡I fminL I成立時，則通過PRF設定模塊將正頻率界限+IHjf' PKF 設定為PEF=fmaxH+fs其中，fs可以是閾值Tfl與f_H之間的預留余量值，也可以是Tf2與fminL之間的預留余量值；通過PRF設定模塊將負頻率界限-(1-nOf' PKF設定為
,I— (I — W1 )fPRF = (--1) ■ (.Zmaxff +/4)
M1當fmaxH>|fminL|不成立時，則通過PRF設定模塊(112)將正頻率界限+mif' PKF設定為PRF= I fminL I +fs通過PRF設定模塊將負頻率界限-(1-nOf' PKF設定為— (I — )fmF = (--1)-(| Zmini 丨 +人)c2、若為正極性頻譜，則通過PRF設定模塊將正頻率界限+mf PKF設定為
mI f PRF_fmaxH+fs’其中，fs，是閾值Tfl與fmaxH之間的預留余量值；通過PRF設定模塊將負頻率界限-(1-nOf' PKF設定為— (I — )fPRF = (--I) (fmnxH + f )
Jnlc3、若為負極性頻譜，則通過PRF設定模塊將負頻率界限-(I-Hi1) f' PEF設定為(I-Hi1) f' PEF=|fminL|+fs-其中，fs，，是Tf2與f—之間的預留余量值；
進一步地，通過PRF設定模塊將正頻率界限+Hi1P PEF設定為
權利要求
1.一種用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化方法，其特征在于，所述多普勒頻譜優化方法包括以下步驟 (a)、進入多普勒模式，獲取多普勒數據，通過PRF設定模塊(112)計算多普勒頻譜的最大頻率曲線f_以及最小頻率曲線fmin，并將其傳輸給控制器(101)判斷多普勒頻譜是否發生混疊現象； (b)、若多普勒頻譜發生混疊，則通過PRF設定模塊(112)增大PRF或者通過基線設定模塊(113)調整基線位置以克服混疊現象的發生； (C)、通過PRF設定模塊(112)判斷多普勒頻譜的頻譜寬度是否滿足預先設定的閾值，若不滿足時，則通過PRF設定模塊(112)在滿足不產生混疊的前提下減小PRF ； (d)、通過基線設定模塊(113)判斷當前多普勒頻譜是否需要翻轉，若需要，則通過基線設定模塊(I 13)改變坐標軸極性和調整基線的位置； (e)、多普勒優化模塊(111)通過控制器(101)將上述頻譜優化結果傳輸給顯示器(109)對應顯示輸出。
2.根據權利要求I所述的用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化方法，其特征是，所述步驟(b)包括記最大頻率曲線fmax的最大頻率fmaxH所在邊界為Edge1，最小頻率曲線ffflin的最小頻率fminL所在邊界為Edge2,當正極性頻譜占優勢且f_H大于當前正頻率界限+niifpEp時，其中，(Km1U，fPEF為脈沖重復頻率；(bl)、若有=Edge1CEdge2 ； 則基線位置設定模塊(113)將基線下移Afrap個單位，AfPKF滿足以下條件 -(I-IH1) fPEF I _Dv2> A fPEF ^ Dvl+fsl 其中，Dvl表示正極性頻譜轉變為負極性頻率區域的頻譜寬度，Dv2表示最大負極性的頻譜寬度，fsl是最大頻率fmaxH與正頻率界限+niifi之間的預留余量值；(b2)、若有=Edge1 彡 Edge2 ； 則PRF設定模塊(112)增大PRF，將正頻率界限+mif' PEF設定為 mI f PEF_f Sl+Dyl+mI f PEF 將負頻率界限-(I-Hll)f' PKF設定為 I— IJJ- (I -叫)/剛=-(I -叫) fPRF--i- (Dvl + fsl) mx (b3)、最后，通過控制器(101)將上述處理結果傳輸給顯示器(109)對應顯示輸出。
3.根據權利要求I所述的用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化方法，其特征是，步驟(b)包括當負極性頻譜占優勢且最小頻率曲線fmin的最小頻率fmiIi小于當前負頻率界限-(In1) f—時，其中，(Km1U，fPKF為脈沖重復頻率；(bsl)、若有=Edge1CEdge2 ； 則基線位置設定模塊(113)將基線上移AfPKF個單位，其中，AfPKF滿足以下條件 mi fprf_Dv4〉A fPEF ^ Dv3+fs2 其中，Dv3是負頻率轉變為正頻率區域的頻譜寬度，Dv4是最大頻率曲線的最大頻率對應的正頻譜寬度，fs2是負向最小頻率與負頻率界限之間的預留余量值；(bs2)、若有=Edge1 ^ Edge2 ； 則PRF設定模塊(112)增大PRF，將負頻率界限-(1-iVf' PRF設定為-(I-In1) f' Pef=-(I-Ih1) fPEF-Dv3-fs2 通過PRF設定模塊(112)將正頻率界限+mif' PEF設定為
4.根據權利要求I所述的用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化方法，其特征是，步驟(c)包括記最大頻率曲線fmax的最大頻率為fmaxH，最小頻率曲線fmax的最小值為fmiIi ； (Cl)、若為雙極性頻譜，當fmaxH彡fminL成立時，則通過PRF設定模塊(112)將正頻率界限+mf PKF設定為 mI f PEF_fmaxH+fs 其中，fs可以是閾值Tfl與fmaxH之間的預留余量值，也可以是Tf2與fminL之間的預留余量值； 通過PRF設定模塊(112)將負頻率界限-(1-nOf' PKF設定為
5.一種實現如權利要求I所述方法的多普勒頻譜優化裝置，包括控制器(101)，其特征在于，還包括與控制器(101)相連的多普勒參數優化模塊(111 )，所述多普勒參數優化模塊(111)包括PRF設定模塊(112 )和基線位置設定模塊(113 );所述多普勒參數優化模塊(111)通過分析由B模式信號處理超聲成像模塊(107)和彩色多普勒超聲成像模塊(108)形成的多普勒頻譜來優化頻譜圖像以使其再不發生混疊現象的前提下充分顯示，然后通過控制器(101)將優化后的頻譜圖像傳輸給顯示器(109)對應顯示輸出。
6.根據權利要求5所述的多普勒頻譜優化裝置，其特征在于，所述PRF設定模塊(112)在獲取多普勒數據后計算多普勒頻譜的最大頻率曲線f_以及最小頻率曲線fmin并根據此判斷多普勒頻譜是否發生混疊；若多普勒頻譜發生混疊現象時，則PRF設定模塊(112)通過減小PRF直至混疊現象消失為止；若多普勒頻譜未發生混疊現象且當前頻譜圖像顯示不充分時，則PRF設定模塊(112)通過增大PRF直至當前頻譜圖像在滿足預先設定的閾值的前提下顯示充分為止。
7.根據權利要求5所述的多普勒頻譜優化裝置，其特征在于，所述基線位置設定模塊(113)完成基線位置的調整以克服多普勒頻譜的混疊現象以及完成頻譜翻轉的需要。
全文摘要
本發明涉及一種用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化方法及其裝置，其包括如下步驟a、獲取多普勒數據，通過PRF設定模塊計算多普勒頻譜的最大頻率曲線fmax以及最小頻率曲線fmin，并將其傳輸給控制器判斷多普勒頻譜是否發生混疊現象；b、若多普勒頻譜發生混疊，則通過PRF設定模塊增大PRF或者通過基線設定模塊調整基線位置以克服混疊現象的發生；c、通過PRF設定模塊判斷多普勒頻譜的頻譜寬度是否滿足預先設定的閾值，若不滿足時，則通過PRF設定模塊在滿足不產生混疊的前提下減小PRF；d、通過基線設定模塊判斷當前多普勒頻譜是否需要翻轉；e、多普勒優化模塊通過控制器將上述頻譜優化結果傳輸給顯示器對應顯示輸出。本發明操作方便，提高顯示效果。
文檔編號A61B8/00GK102764140SQ20121029234
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者莫若理, 趙明昌, 龔棟梁 申請人:無錫祥生醫學影像有限責任公司