專利名稱：一種用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及觸摸屏超聲診斷儀，尤其是是一種用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化裝置，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。現在大多數儀器上的“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，釆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 ο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。
發明內容本實用新型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，本實用新型提供一種用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化裝置，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。按照本實用新型提供的技術方案，所述用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化裝置，包括控制器，還包括與控制器相連的多普勒參數優化模塊，所述多普勒參數優化模塊包括PRF設定模塊和基線位置設定模塊；控制器的輸出端與顯示器相連。所述控制器與超聲診斷儀內的發射電路相互連接，發射電路的輸出端與換能器相連；換能器的輸出端與接收電路相連，接收電路通過波束合成與解調器相連，所述解調器分別通過B模式信號處理超聲成像模塊、彩色多普勒超聲成像模塊與顯示器相連，接收電路、波束合成、解調器、B模式信號處理超聲成像模塊、彩色多普勒超聲成像模塊及顯示器與控制器相互連接；控制器還與觸摸屏輸入模塊相連。本實用新型與已有技術相比具有以下優點:本實用新型提供一種用于觸摸屏超聲診斷儀的脈沖重復頻率自動優化方法及其裝置，在獲取多普勒數據后，系統自動調節脈沖重復頻率以及頻譜基線的位置使整個頻譜圖像在不產生混疊的前提下顯示最佳。

圖1是本實用新型觸摸屏超聲診斷儀系統框圖。圖2是不產生混疊時雙極性頻譜示意圖。圖3是本實用新型自動調節PRF以及基線移動流程圖。圖4是多普勒信號的功率譜圖。圖5 (a)是本實用新型正極性與負極性頻譜產生混疊的一種示意圖。圖5 (b)是本實用新型通過自動基線移動解決正極性轉變為負極性頻譜混疊示意圖。圖6 (a)是本實用新型正極性與負極性頻譜產生混疊的另一種示意圖。圖6 (b)是本實用新型通過增大PRF解決正極性轉變為負極性頻譜混疊示意圖。圖7 Ca)是本實用新型負極性與正極性產生混疊的一種示意圖。圖7 (b)是本實用新型通過自動基線移動解決負極性轉變為正極性頻譜混疊示意圖。圖8 (a)是本實用新型負極性與正極性產頻譜產生混疊的另一種示意圖。圖8 (b)是本實用新型通過增大PRF解決負極性轉變為正極性頻譜混疊示意圖。圖9 (a)是雙極性頻譜圖的一種示意圖。、[0027]圖9 (b)是本實用新型自動調節PRF使得雙極性頻譜圖像顯示最佳示意圖。圖10 (a)是正極性頻譜圖的一種示意圖。圖10 (b)是本實用新型自動調節PRF使得正極性頻譜圖像顯示最佳示意圖。圖11 (a)是負極性頻譜圖。圖11 (b)是本實用新型自動調節PRF使得負極性頻譜圖像顯示最佳示意圖。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，一種觸摸屏超聲設備的系統包括:控制器101、發射電路102、換能器103、接收電路104、波束合成105、解調器106、B模式信號處理超聲成像模塊107、彩色多普勒超聲成像模塊108、顯示器109、觸摸屏輸入110以及多普勒參數優化模塊111，多普勒參數優化模塊111進一步包括PRF設定模塊112和基線位置設定模塊113。換能器103 (也叫探頭)是超聲波的發射和接收裝置，可以將電能轉換為聲能，也可以將聲能轉換為電能，首先發射電路102在控制器101的協調下，向換能器103發送電信號，由換能器103將其轉換為超聲波發射出去，接收電路104負責接收換能器103傳過來的回聲信號(已經由換能器轉換為電信號)，并將其進行放大、數模變換等處理，波束合成105對不同方向上的回聲信號進行動態聚焦以及動態孔徑處理，將其合成在一起，然后傳輸給解調器106進行解調處理，然后將產生的I/Q數據分別傳輸給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108，一路信號經B模式信號處理超聲成像模塊107處理得到二維灰度圖像信號，另一路信號經過壁濾波等處理得到彩色多普勒圖像信號，最終上述圖像信號經過合成后顯示在顯示器109上，多普勒頻譜優化模塊111主要通過分析由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自動優化成像。所述I/Q數據的“I”指同相位分量(In-phase component), “Q”指正交分量(quadrate component)。觸摸屏輸入110與控制器101相連，控制器101的輸出端與發射電路102、換能器103以及接收電路104、波束合成105、解調器106依次相連，解調器106分別與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相連接后再與顯示器109相連且上述單元均與控制器101相連，控制器101還與多普勒參數優化模塊111相連。圖2所示的在不發生混疊現象時的雙極性頻譜，從圖上可以看出，多普勒頻譜的橫軸代表時間，縱軸代表頻率偏移，多普勒頻譜的縱軸通常具有從_fPKF/2至+fPKF/2的頻率范圍。正向頻率范圍可分配為O至+fPKF/2的正頻率，反之，負向頻率范圍可分配為_fPKF/2至O的負頻率。為了后續方便描述且不產生歧義，將頻率O至+fPKF/2對應的頻譜稱為正極性頻譜,反之,將頻率_fPKF/2至O對應的頻譜稱為負極性頻譜。整個頻譜包絡由最大頻率曲線fmax201以及最小頻率曲線fmin202組成，其中fmaxH是最大頻率曲線fmax201的最大值，
是最小頻率曲線fmin202的最小值。通過移動基線203的位置來改變正負極性頻率范圍的大小。但在超聲檢查中，出現上述不混疊的雙極性頻譜的情況較少，大多數情況下，多普勒頻譜圖并不理想，例如，在檢測心臟等部位時，血流速度可能大于當前設定PRF，則會發生混疊現象。這種問題正是本實用新型在圖3揭示的技術方案中所要解決的。[0038]如圖3所示，一種用于觸摸屏超聲診斷儀的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fmax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。在步驟301中，首先，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的輸出結果經過合成后得到多普勒圖像數據；通過控制器101將多普勒圖像數據傳輸到PRF設定模塊112 ；在步驟302中，通過PRF設定模塊112計算最大頻率曲線fmax的最大頻率值fmaxH以及最小頻率曲線fmin的最小頻率值 Λ。現以最大頻率曲線為例，如圖4所示，設含噪聲多普勒信號的功率譜密度為S(f)，噪聲的功率譜密度為Sn(f)，最大頻率曲線fmax的超聲多普勒信號的功率譜密度為Sd(f)。定義函數Φ (f)為:
權利要求1.種用于觸摸屏超聲診斷儀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);控制器(101)的輸出端與顯示器(109)相連； 所述控制器(101)與超聲診斷儀內的發射電路(102)相互連接，發射電路(102)的輸出端與換能器(103)相連；換能器(103)的輸出端與接收電路(104)相連，接收電路(104)通過波束合成(105)與解調器(106)相連，所述解調器(106 )分別通過B模式信號處理超聲成像模塊(107)、彩色多普勒超聲成像模塊(108)與顯示器(109)相連，接收電路(104)、波束合成(105)、解調器(106)、B模式信號處理超聲成像模塊(107)、彩色多普勒超聲成像模塊(108)及顯示器(109)與控制器(101)相互連接；控制器(101)還與觸摸屏輸入模塊(110)相連。
專利摘要本實用新型涉及一種用于觸摸屏超聲診斷儀的多普勒頻譜優化裝置，其包括控制器，還包括與控制器相連的多普勒參數優化模塊，所述多普勒參數優化模塊包括PRF設定模塊和基線位置設定模塊；所述多普勒參數優化模塊通過分析由B模式信號處理超聲成像模塊和彩色多普勒超聲成像模塊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，然后通過控制器將優化后的頻譜圖像傳輸給顯示器對應顯示輸出。本實用新型操作方便，提高顯示效果。
文檔編號A61B8/06GK202920239SQ20122040700
公開日2013年5月8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, 龔棟梁, 趙明昌 申請人:無錫祥生醫學影像有限責任公司