本公開總體涉及對血管的評價，并且更具體涉及用于評價對通過血管的流體的流動的堵塞或其他約束的嚴重性的系統和技術。在一些實例中，本公開的各方面特別適合于對生物血管的評估。例如，本公開的一些具體實施例被特定地配置用于評估人類血管的狹窄。

背景技術：

健康護理行業中的技術創新和趨勢正在驅動越來越多地在介入心臟病學實踐中采用血管內診斷流程。已經表明，使用血管內診斷工具補充常規外部診斷流程(例如，血管造影)促進了對介入流程的更適當并且更有效的應用，導致改善的患者滿意度以及增加成本效益。具體地，已經開發了用于使用被放置在柔性細長構件(諸如用于插管術流程的血管內導管或導絲)的遠側端部處的小型傳感器來評價血管阻塞和其他血管疾病的診斷設備和方法。例如，已知的血管內醫學感測技術包括用于血流儲備分數(FFR)或瞬時自由波比率(iFR)的計算的血管內壓力測量、用于冠狀動脈血流儲備(CFR)或其他流動相關參數的確定的多普勒超聲血流測量、血管內超聲(IVUS)成像、和光學相干斷層攝影(OCT)成像。這些技術中的每種可以適合于不同的診斷情況。

為了便于改善的診斷以引導更適當的處置，健康護理設施通常維持許多血管內診斷、以及感測模態以用于在導管室中的介入流程期間使用。最近，已經開發了從多個不同的成像、處置、診斷和感測工具收集醫學數據并且處理多模態醫學數據的處理系統。這樣的多模態系統由于通過減少支持多種技術所需的分立系統的數量而減少導管室中的雜亂并且由于由將來自不同感測技術的信息組合到單個單元中引起的協同效應而受到重視。在這些多模態系統中，高效且靈活的信號處理系統由于便于更緊湊系統具有更大的能力和適應性而受到重視。

盡管現有診斷系統已經證明是有用的，但是它們并非沒有缺點。許多原有系統依賴于高度專化的模擬電路來處理傳感器數據。相比于常規模擬方案，現代數字信號處理系統可以提供增加的靈活性和適應性、降低的功率消耗、更緊湊的封裝、增強的穩定性、以及改善的性能。

相應地，依然存在對用于獲得診斷信息(諸如被用于評價血管中的堵塞以及具體地血管中的狹窄的嚴重性的血管數據)的經改進的設備、系統和方法的需要。執行數字域中的信號處理的經改進的診斷系統具有為現有的診斷和治療實踐帶來改進的性能并且為進一步發展做好準備的潛力。

技術實現要素：

本公開的實施例被配置為利用具有測量流動、壓力、和/或溫度的一個或多個感測設備的血管內設備來評價血管中的堵塞以及在一些示例中血管中的狹窄的嚴重性。

在一些實例中，提供了一種診斷系統，所述診斷系統從血管內設備的傳感器接收傳感器信息。所述診斷系統包括患者接口模塊，所述患者接口模塊能操作用于處理從所述血管內設備接收的模擬流動傳感器數據。所述患者接口模塊包括模數轉換器，所述模數轉換器能操作用于根據正交采樣率對所述模擬流動傳感器數據進行采樣以產生數字流動傳感器數據。所述患者接口模塊還包括信號處理源，所述信號處理源能操作用于對所述數字流動傳感器數據執行基帶轉換以產生基帶流動傳感器數據。所述患者接口模塊還包括接口子單元，所述接口子單元能操作用于輸出所述基帶流動傳感器數據。所述模擬流動傳感器數據可以包括血管內的流體流動速度的測量結果。在這樣的實施例，所述正交采樣率可以對應于超聲換能器的中心頻率。例如，在一個這樣的實施例，所述正交采樣率近似等于所述中心頻率的四倍。這種正交采樣方法簡化了在所述數字傳感器數據的所述基帶轉換中所涉及的許多步驟和計算，并且可以使數字基帶轉換成為對模擬基帶轉換的有吸引力的備選方案。

在一些實例中，提供了一種評價患者的血管的方法，包括：接收模擬傳感器數據，所述模擬傳感器數據包括流體流動的測量結果；使用正交采樣率對所述模擬傳感器數據進行數字化以獲得數字傳感器數據，所述正交采樣率對應于在獲得所述模擬傳感器數據過程中所使用的超聲換能器的中心頻率；使用計算系統執行對所述數字傳感器數據的基帶轉換以獲得數字基帶傳感器數據；不起將基于所述數字基帶傳感器數據的流體流動的測量結果的表示輸出到顯示器以用于在診斷評價中使用。在一些實施例中，所述正交采樣率是由如下等式定義的：

正交采樣率＝4/(2N+1)×中心頻率，

其中，N是大于或等于零的整數。例如，在一個這樣的實施例中，所述正交采樣率大致等于所述超聲換能器的中心頻率的四倍。在一些實例中，所述基帶轉換可以包括將經數字化的樣本與同相和正交參考信號混合以產生同相和正交分量，并且然后對所述同相分量并且對所述正交分量執行插值和低通濾波。

還提供了被具體配置為與這樣的設備接口和/或實施這樣的方法的其他設備、系統和方法。根據下文的詳細描述，本公開的額外的方面、特征以及優點將變得顯而易見。

附圖說明

將參照附圖來描述本公開的例示性實施例，在附圖中：

圖1是根據本公開的實施例的醫學診斷系統的圖解示意圖，其示出了相關聯的血管內設備的遠側部分。

圖2是根據本公開的實施例的診斷系統的患者接口監測器(PIM)的圖解示意圖。

圖3是根據本公開的實施例的PIM的信號處理器的圖解示意圖。

圖4是圖示了根據本公開的實施例的用于通過診斷系統接收并處理醫學傳感器數據的步驟的流程圖。

具體實施方式

出于幫助理解本公開的原理的目的，現在將參照在附圖中圖示的實施例，并且特定語言將被用于對其進行描述。然而，應當理解，不旨在限制本公開的范圍。所描述的設備、系統和方法的任何更改和進一步修改以及本公開的原理的任何進一步的應用被充分設想到，并且被包括在本公開內，如本公開所涉及的領域中的技術人員通常會想到的。具體地，充分設想到了，關于一個實施例所描述的特征、部件和/或步驟可以與關于本公開的其他實施例所描述的特征、部件和/或步驟進行組合。然而，為了簡潔起見，這些組合的許多重述將不會被單獨描述。

參照圖1，在其中示出了根據本公開的實施例的診斷系統100。一般而言，診斷系統100可以是單模態醫學系統或多模態醫學系統。在這方面，多模態醫學系統提供了被設計為對用來采集和解讀生理學和形態學信息和/或協調人體脈管系統中的各種狀況的處置的各種方法敏感的多種形式的采集和處理元件的相干集成和合并。

如所示的，診斷系統100包括感測器械102。感測器械102可以是被定尺寸或者被成形為被定位在血管內的設備、器械、或探頭中的任意形式。在圖示的實施例中，器械102大致表示導絲。在其他實施例中，器械102可以是導管，包括快速交換導管或絲線上導管。一般地，器械102被定尺寸為使得其能夠被定位在血管內而不顯著地削弱通過血管的流體流動。相應地，在一些實例中，器械102具有為0.035”、0.018”、0.014”或更小的外徑。

如在圖1中所示的，器械102的遠側端部被推進到血管104中。血管104表示活體內的自然和人造兩者的填充流體的結構，并且能夠包括例如但不限于諸如以下的結構：血管(動脈和靜脈)、心臟的各部分、心臟瓣膜、支架、分流器、濾波器、以及被定位在身體內的其他自然或人造設備。

器械102被配置為獲得關于器械102被定位于其中的血管104內的流體流動(或關于血管104自身)的診斷信息。在這方面，器械102包括被定位在器械102的遠側部分內的一個或多個感測元件、換能器、和/或其他監測元件(一般被稱為傳感器106)。例如，一個或多個傳感器可以被設置在所述器械的遠側頂端108處。(一個或多個)傳感器106被配置為獲得診斷信息，諸如如下中的一個或多個：流動速度、體積流量、血管內壓力、溫度、圖像(包括使用血管內超聲、光學相干斷層攝影、熱、和/或其他成像技術獲得的圖像)、和/或其組合。

在圖示的實施例中，器械102包括被配置為監測血管內的流體流動的至少一個傳感器106。一些示例性流動監測傳感器106合并一個或多個超聲換能器。例如，在一些實例中，流動監測傳感器106是被配置為檢測指示血液流動速度的多普勒頻移超聲回波信號的超聲換能器。

另外地或者在備選方案中，器械102可以包括至少一個壓力監測傳感器106。示例性壓力監測傳感器106包括壓敏壓力傳感器、壓電壓力傳感器、電容壓力傳感器、電磁壓力傳感器，液柱(該液柱和與所述器械分離和/或被定位所述器械的在鄰近液柱的部分處的液柱傳感器連通)、光學壓力傳感器、和/或其組合。在一些實例中，壓力監測元件的一個或多個特征被實施為使用微機電系統(MEMS)技術和/或其他合適的制造技術制造的固態部件。包括流動速度和壓力測量元件兩者的商用導絲產品的范例是可從Volcano公司獲得的XT壓力和流動導絲。

當傳感器106激活時，存在于器械102中的通信信道110(諸如光纖、導線束、和/或無線收發器)將傳感器數據承載到被耦接至器械102的近側端部的患者接口監測器(PIM)112。PIM 112能操作用于接收由器械102和對應的傳感器106收集的醫學傳感器數據，并且能操作用于向處理系統114傳輸所接收的數據。在各種實施例中，PIM 112通過USB連接傳輸醫學傳感器數據，但是在其他實施例中，能夠利用以太網連接、迅雷連接、火線連接、或一些其他高速數據總線連接。在其他實例中，PIM 112可以經由使用IEEE 802.11Wi-Fi標準、超寬帶(UWB)標準、無線火線、無線USB、或另一高速無線網絡標準的無線連接被連接到處理系統114。

除了在器械102與處理系統114之間傳輸數據外，PIM 112可以在傳輸數據之前執行對所述傳感器數據的處理。在這樣的實施例的范例中，PIM 112執行對所述數據的放大、濾波、打時間戳、識別、和/或合計。PIM 112還可以將數據從處理系統114轉移到器械102的傳感器106。在示例性實施例中，這種反饋數據包括啟用和禁用傳感器和/或配置針對個體傳感器的操作模式的命令。在一些實施例中，PIM 112還供應功率以驅動對傳感器106的操作。

PIM 112被耦接到的處理系統114管理傳感器操作以及數據采集、處理、解讀和顯示。在這方面，處理系統114經由PIM 112從器械102的傳感器106接收傳感器數據，處理所述傳感器數據以致使其適于顯示，并且將經處理的傳感器數據呈現在用戶顯示器或監測器116上。

在各種實施例中，診斷系統100包括計算系統，所述計算系統包括硬件和軟件的任意組合，以便采集、處理和顯示醫學數據。在其中診斷系統100包括計算機工作站的實施例中，所述系統包括處理器(諸如微控制器或專用中央處理單元(CPU))、非瞬態計算機可讀存儲介質(諸如硬盤驅動器、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(例如，CD-ROM、DVD等))、視頻控制器(諸如圖形處理單元(GPU))、和/或網絡通信設備(諸如以太網控制器和/或無線通信控制器)。診斷系統100的硬件可以被編程為執行在本文中所描述的與數據采集和分析相關聯的步驟。相應地，應當理解，與數據采集、數據處理、器械控制、和/或本公開的其他處理或控制方面有關的任何步驟可以由診斷系統100使用被存儲在能由處理系統訪問的非瞬態計算機可讀介質上或中的對應指令來實施。此外，應當理解，本公開的不同的處理和/或控制方面可以單獨地或者在使用多個計算設備的預定分組內實施。本公開涵蓋在下面跨多個計算設備描述的處理和/或控制方面的任何分隔和/或組合。

接下來參照圖2，更詳細地示出了根據本公開的實施例的示例性PIM112。PIM 112提供了經改進的器械接口，所述經改進的器械接口利用高采樣率的模數轉換來使得很多信號處理能夠在數字域中執行，而更廣泛地使用模擬信號處理電子器件。例如，在一些實施例中，模擬部件被用于執行數據處理步驟，包括基帶轉換、插值和低通濾波、積分和保持、和/或去除低頻和靜止回波的雜波濾波。這些部件在傳感器數據(電壓波形)的模擬表示上進行操作。歷史地，模擬信號處理已經為處理高頻信號提供了相對緊湊且高效的方法，但是對于適合于改變信號處理任務具有有限的靈活性，在其是數字電子器件的情況下，在其能力方面受限于轉換和處理高頻模擬信號。然而，現代數字電子器件現在能夠以相比于常規模擬電子器件更緊湊且功率高效的形式適應高頻模數轉換和信號處理任務，同時提供極大增強的靈活性。盡管模擬電路往往被調諧到特定器械102或器械族102，數字信號處理通常能夠通過(一個或多個)數字信號處理元件的可編程性來提供極大程度的靈活性，以適合于多種多樣的傳感器類型。相應地，在一些實施例中，相比于模擬加強方案，數字信號處理提供了相同或經改善的信號處理能力和更大的靈活性，同時提供了更緊湊的實施方式和降低的功率消耗。在一些這樣的實施例中，這些益處能夠在更小且更不昂貴的PIM 112中實現。

如在圖2中所示的，PIM 112包括信號分離器202、一個或多個模數轉換器(例如，ADC 204和206)、信號處理器208和接口子單元210。在圖示的實施例中，PIM 112被配置為從器械102接收壓力和流動相關的數據。應當理解，這些數據類型是示例性的，并且相應地，部件可以基于由器械102提供的傳感器數據的類型而被添加到PIM 112或從PIM 112中減去。

所接收的傳感器數據可以首先被提供給PIM 112的信號分離器202。在其中器械102在相同組的電子導體或其他通信路徑上供應超過一種類型的數據的實施例中，信號分離器202在數據類型之間進行區別，以在每次輸出時提供不同類型或模態的數據。例如，在圖示的實施例中，信號分離器202將由器械102報告的壓力數據與同樣由器械102報告的流動相關的數據分離。在其中器械102僅供應單一類型的數據的實施例中，信號分離器202可以被省略或者被禁用。

信號分離器202進行操作的機制部分地依賴于經過通信信道110傳輸數據的方式。在實施例中，不同類型的數據在不同的導體上進行報告，并且信號分離器202僅僅根據數據類型分離導體。在實施例中，數據是時分多路復用的，并且信號分離器202包括時分多路復用器。在一些實施例中，不同的數據類型具有不同的特性頻率，并且信號分離器202包括許多低通、高通、和/或帶通濾波器。例如，在實施例中，壓力數據被報告為DC和低頻信號(例如，大約為100Hz和以下)，而承載流動相關的多普勒超聲回波信號的超聲回波信號具有更高的特性頻率(例如，在超聲頻率范圍內，通常為10MHz和更高)。相應地，信號分離器202使復合信號經過低通濾波器以提取壓力相關的數據，并且經過高通濾波器以提取流動相關的數據。當然，這些實施例僅僅是示例性的，并且設想到和提供了其他類型的信號分離。

在分離之后，數據信號中的一個或多個可以被放大。在圖示的實施例中，所述流動數據被圖示的放大器放大，而壓力數據不被放大。然而，應當理解，在其他實施例中，信號數據的所述類型中的所有、一些和/或沒有在模數轉換之前被放大。經放大或未放大的數據使用模數轉換器(諸如ADC 204和206)來數字化。ADC 204和206在離散時刻對模擬信號進行采用，并且以數字格式提供采樣值。由ADC所使用的采樣率可以部分地由正在被采樣的數據的類型和其特性頻率來確定。例如，壓力數據可以相對緩慢地改變，并且因此，在實施例中，大約200Hz的采樣率被提供給ADC 204。在一些實例中，PIM 112包括如在2014年3月14日提交的美國專利申請No.14/212989中所描述的用于處理壓力數據的部件，該專利申請以引用方式被完全并入本文。

相比于壓力數據的低特性頻率，由多普勒超聲換能器產生的流動速度數據可以具有高得多的特性頻率。超聲換能器通過發射以標稱中心頻率為中心的超聲波并且從周圍組織(諸如血管壁104和血管內的移動血液)接收回波信號來操作。相應地，在一些實施例中，相關的流動數據(多普勒頻移超聲回波信號)落在以標稱中心頻率附近為中心的相對窄的帶寬內。用于血管內多普勒流動測量的各種示例性超聲換能器具有大約10MHz與大約15MHz之間的標稱中心頻率。其他示例性超聲換能器具有大約20MHz或大約40MHz的標稱中心頻率。由于與其通常窄得多的帶寬相比其相對高的中心頻率，多普勒超聲回波信號常常在被數字化之前被轉換至基帶形式，以便減小所要求的ADC采樣率。基帶轉換將窄帶寬高頻信號與正弦和余弦參考波形混合以產生以零頻率為中心但是覆蓋與原始回波信號相同帶寬的一對低頻同相和正交信號。所得到的更低頻率的信號能夠通過以相比于直接對原始回波信號進行采樣所需的速率低得多的速率數字化的樣本來忠實地表示。

然而，如將在下文進一步詳細地討論的，存在以更高的采樣率直接對多普勒頻移超聲回波信號進行數字化而非使用模擬基帶轉換來減少采樣率要求的優點。具體地，模擬基帶轉換在同相和正交信道之間引入非線性失真和失匹配，在隨后的多普勒分析中產生偽影，而直接數字采樣可以利用單個ADC來捕獲同相和正交樣本兩者，由此確保完美匹配以消除信道匹配偽影。另外，模擬基帶轉換電路要求對部件的仔細調諧，以確保最佳性能，并且一般在適合于不同操作頻率以支持多種設備類型方面提供有限的靈活性。相比之下，直接數字采樣減少或消除對部件的調諧的需要，其中，任何要求的校準或調諧在數字域中通過被存儲在非瞬態存儲器中的補償系數來實施。此外，直接數字采樣方案通過加載新的固件以控制采樣頻率和其他信號處理參數來提供許多靈活性以適應不同的設備和信號處理算法。

直接數字采樣的一個具體變體是如在下文更詳細描述的數字正交采樣方案。根據該方案，在各種實施例中，流動ADC 206以通過以下公式確定的采樣率對多普勒頻移超聲回波信號進行數字化：

采樣率＝4/(2N+1)×標稱中心頻率，

其中，N是大于或等于0的整數。在其中器械102的超聲換能器具有12MHz的標稱中心頻率的示例性實施例中，N被選擇為0，使得流動數據ADC 206以標稱中心頻率的4倍(即，48MHz)對多普勒頻移超聲回波信號進行采樣。

作為直接正交采樣的備選方案，高速ADC 206可以被用于以比尼奎斯特速率更大(即，比回波信號中的最高頻率分量的兩倍更大)的任意頻率對多普勒頻移超聲回波信號進行采樣。高速ADC支持非常高的采樣率(在GHz范圍內和之上)。因此，在一些實施例中，ADC 206被用于以比尼奎斯特速率顯著更大(例如，尼奎斯特速率的10倍或更大)的速率對流動數據進行采樣。在進一步的示例性實施例中，流動數據ADC 206以偽隨機間隔進行采樣。

數字化的傳感器數據被提供給信號處理器208，信號處理器208可以包括FPGA(現場可編程門陣列)、ASIC(專用集成電路)、可編程微控制器、微處理器、和/或任何其他處理源。在實施例中，信號處理器208可以在經由接口子單元210為診斷系統100(諸如處理系統114)的其他部件提供這種經處理的、流動相關的數據之前對數字化的多普勒頻移超聲回波數據執行基帶轉換、濾波、插值、降噪、積分和保持、和/或其他信號處理任務。

現在參照圖3，更詳細地圖示了示例性信號處理源208。所圖示的邏輯方框302-316表示被配置為對傳感器數據執行各種信號處理任務的硬件、固件、軟件、和/或其組合。在圖示的實施例中，所述傳感器數據包括表示血流數據的多普勒頻移超聲回波信號，并且信號處理方框包括執行對數字化的數據的基帶轉換的混合器方框302和306以及低通濾波器方框304和308。類似于模擬域中的基帶轉換，數字基帶轉換方框產生表示高頻數據的一組低頻基帶信號。基本原理是時變信號S(t)能夠被表示為如下：

S(t)＝I(t)cos(2πf_ct)-Q(t)sin(2πf_ct)。

兩個組成信號I(t)和Q(t)被稱為S(t)的同相分量和正交分量。這種表示是有用的，因為I(t)和Q(t)被向下頻移被稱為載波頻率的f_c，并且如果時變信號具有載波頻率附近的窄帶寬，那么組成信號在零頻率附近的帶寬中類似地窄。在這種情況下，所述時變信號完全由在了解所選的載波頻率的情況下進行組合的兩個組成信號表示，而在許多情況下，低頻組成信號I(t)和Q(t)在隨后的信號處理步驟中比其高頻對應部分S(t)更易于操縱。在許多實施例中，f_c被選擇為等于被用于獲得多普勒流動數據的超聲換能器的標稱中心頻率。為了獲得I(t)，經數字化的傳感器數據在同相混合器方框302中與余弦參考波形cos(2πf_ct)混合(相乘)，并且然后由濾波器方框304進行低通濾波以去除不想要的高頻分量。為了獲得Q(t)，經數字化的傳感器數據在正交混合器方框306中與正弦參考波形sin(2πf_ct)混合，并且由濾波器方框308進行低通濾波以去除不想要的高頻分量。

信號處理器208的同相混合器方框302可以利用供應有參考波形cos(2πf_ct)的樣本作為系數的乘法器來實施，并且正交混合器方框306可以利用供應有參考波形sin(2πf_ct)的樣本作為系數的乘法器來實施。在采樣率符合如下等式的實施例中：

采樣率＝4/(2N+1)×標稱中心頻率，

這些系數是無關緊要的。例如，當N＝0并且f_c被選擇為超聲換能器的標稱中心頻率時，參考波形cos(2πf_ct)的經數字化的樣本為[1，0，-1，0，1，0，-1，0，…]，并且參考波形sin(2πf_ct)的經數字化的樣本為[0，1，0，-1，0，1，0，-1，…]。利用這些簡單的系數，正交混合一般所需的通常復雜的數字乘法方框能夠被簡化為簡單的數字邏輯。此外，貢獻于同相分量的ADC樣本僅僅是基數樣本，而貢獻于正交分量的ADC樣本僅僅是偶數樣本。通過數字正交采樣促進的同相分量與正交分量之間的這種分離通過削減貢獻于各種中間結果(諸如低通濾波器或積分和保持輸出)的樣本的一半數量而簡化了隨后的信號處理操作。

在使用任意速率的高頻模數轉換(相比于直接數字正交采樣)的備選實施例中，參考波形系數不是如此簡單的，并且此外，每個樣本可以貢獻于同相分量和正交分量兩者。利用這些重要的系數，需要一對高速數字乘法器來實施混合器方框302和306，并且這些混合器方框中的每個將需要處理偶數樣本和基數樣本兩者。但是，即使在這種增加的復雜性的情況下，所要求的高速乘法器也能夠被容易地并入到基于FPGA(或其他)的實施方式內。

如在圖3中進一步圖示的，來自混合器方框302和306的同相和正交輸出隨后由插值和低通濾波器方框304和308進行處理。插值提供對應于相同時刻的同相和正交樣本，并且其相對于直接正交采樣是特別有利的，因為該采樣過程自然地提供了彼此偏離等于直接正交采樣的采樣周期的時移的同相和正交樣本。一般而言，插值是通過帶通濾波器來實施的，然而，在以零頻率為中心的基帶信號的情況下，插值是利用簡單的低通濾波器來實施的。利用有限脈沖響應(FIR)濾波器實施插值是方便的，在此情況下，插值濾波器系數能夠與低通濾波器系數進行組合(通過卷積)，使得兩個操作能夠在單個步驟中一起被執行。

一旦確定了同相分量和正交分量I(t)和Q(t)，信號處理器208就可以執行其他信號處理任務。在實施例中，信號處理器208執行積分和保持過程，以實施范圍選擇性，定義范圍門深度，限制帶寬，并且改善信噪比。來自插值和低通濾波器方框304和308的同相和正交輸出由積分和保持方框310和312進行處理，以產生范圍選通的基帶多普勒信號。所述積分和保持步驟是通過在來自初始傳輸脈沖的期望延遲(對應于范圍門深度)之后簡單地累積(求和)所選數量的連續樣本(對應于范圍門寬度)而在數字域中執行的。所述積分操作產生具有標稱地等于積分時間的逆的截止頻率的低通濾波效果，而信噪比是通過平均為由積分器累積的樣本數量的平方根來改善的。

在先前段落中所描述的三種類型的信號處理方框(混合器、插值/濾波器、以及積分和保持)中的每個產生輸出，所述輸出是到該方框的輸入樣本的線性組合。通過線性的原理，線性組合的線性組合自身是原始輸入的線性組合，并且相應地，所有這三個處理步驟都能夠被組合為單個數學運算，所述單個數學運算簡單地提供來自ADC的輸入樣本的加權和(即，線性組合)。在這種情況下，用于復合運算的加權系數包含針對基帶混合、插值、低通濾波和積分所需的系數，并且單個乘法器/累積器元件能夠提供針對同相信道的方框302、304和310中、或者針對正交信道的方框306、308和312中的混合器、插值/低通濾波器以及積分和保持功能。

在實施例中，信號處理器208在方框314和316中執行雜波濾波，以去除由于靜止和緩慢移動的組織造成的超聲回波貢獻。在一些實施例中，雜波濾波遵循混合器和低通濾波器方框中的基帶轉換以及積分和保持方框中的范圍門選擇，以去除存在于范圍選通的基帶多普勒信號中的靜止和低頻分量。雜波濾波能夠在FFT(快速傅里葉變換)處理將多普勒信號轉換至頻域之后通過簡單地刪除譜的低頻分箱來實施。備選地，雜波濾波能夠在FFT之前在時域運算中被執行。在FFT之前的時域雜波濾波器在減少在存在大的低頻雜波分量的情況下保持多普勒譜的低水平流動血流分量所要求的FFT計算內的動態范圍方面是有利的。時域雜波濾波器能夠利用包括矩形波串平均(累加器)和減法的相對簡單的算法來實施，或者其能夠使用利用IIR(無限脈沖響應)或FIR(有限脈沖響應)架構實施的更復雜的高通濾波器。

在各種實施例中，信號處理器208對同相和正交分量執行額外的信號處理(諸如快速傅里葉變換(FFT))和/或對來自FFT的譜輸出執行瞬時峰值速度(IPV)處理。隨后，信號處理器208為接口子單元210提供經處理的同相分量和正交分量，以便遞送到診斷系統100(諸如處理系統114)的其他部件。

現在參照圖4，圖示了根據本公開的實施例的使用圖1-3的診斷系統100處理傳感器數據的方法400。應當理解，額外的步驟能夠在方法400的各步驟之前、期間和之后被提供，并且所描述的步驟中的一些步驟能夠針對該方法的其他實施例被替換或消除。

參照方框402，獲得醫學傳感器數據。在一些實施例中，血管內設備(諸如前面提到的器械102)被推進到血管104中。被設置在器械102上的傳感器106被激活，并且被用于獲得醫學傳感器數據。相應地，醫學傳感器數據包括一個或多個數據模態，諸如流動(速度)、流動(體積)、壓力、圖像、溫度、和/或其組合。在一個這樣的實施例中，所述醫學傳感器數據包括多普勒超聲血流傳感器數據和壓力傳感器數據兩者。所獲得的醫學傳感器數據經由通信信道110被提供給PIM 112，如在方框404中所示的。

參照方框406，在實施例中，PIM 112內的信號分離器202根據相應的模態分離醫學傳感器數據。例如，信號分離器202可以根據其不同的特性頻率分離來自壓力傳感器數據的多普勒超聲血流傳感器數據。

參照方框408，PIM 112的一個或多個ADC對醫學傳感器數據進行數字化，由此將其從模擬形式轉換為數字形式。ADC在離散時刻對模擬信號進行采樣，并且以數字形式提供采樣值。在基于多普勒超聲的血流傳感器數據的示例性實施例中，以通過如下等式指定的ADC采樣率執行數字正交采樣可以是有利的：

采樣率＝4/(2N+1)×標稱中心頻率，

其中，N是大于或等于0的整數。在一些實施例中，N被選擇為0，以提供標稱中心頻率4倍的采樣率。該采樣率提供數字正交采樣以簡化隨后的信號處理，并且其遠高于忠實地捕獲信號的全帶寬最低限度所要求的尼奎斯特速率。過度采樣的數據能夠相對于通過樣本平均的ADC量化噪聲提供增加的信噪比。在其他實施例中，ADC以比尼奎斯特速率顯著更高的速率(例如，尼奎斯特速率的10倍)和/或以偽隨機的采樣間隔對基于多普勒超聲的血流傳感器數據進行采樣。

參照方框410，PIM 112的信號處理器208對經數字化的傳感器數據執行基帶轉換。所述基帶轉換產生表示高頻窄帶寬傳感器數據的一組低頻信號。經數字化的傳感器數據與余弦參考波形cos(2πf_ct)混合(相乘)并且被低通濾波以獲得同相分量。經數字化的傳感器數據與正弦參考波形sin(2πf_ct)混合(相乘)并且被低通濾波以獲得正交分量。在各種實施例中，所述基帶轉換通過單個加權的累積器來執行，而在其他實施例中，所述基帶轉換通過一對加權的累積器來執行，一個用于同相分量，而另一個用于正交分量。

參照方框412，PIM 112的信號處理器208對經基帶轉換的傳感器數據執行額外的處理。這可以包括積分和保持過程、雜波濾波、FFT、IPV、和/或其他合適的處理步驟。參照方框414，經處理的傳感器數據經由PIM的接口子單元210被提供給診斷系統100(諸如處理系統114)的其他部件。經處理的傳感器數據然后可以被用于任何合適的目的，包括對血管104的診斷評價。在各種實施例中，所述積分和保持過程使用被用于通過混合和濾波執行基帶轉換的(一個或多個)相同的加權的累積器來執行。

本領域技術人員還應認識到，上述的裝置、系統和方法能夠以各種方式進行更改。相應地，本領域技術人員應認識到，本公開所包含的實施例不限于上述的具體示例性實施例。在這方面，盡管已經示出并描述了例示性實施例，但是在前述公開內容中設想到了寬范圍的更改、改變和替換。應當理解，可以對前述內容進行這樣的變化而不脫離本公開的范圍。相應地，恰當的是，所附的權利要求書寬泛地并且以與本公開一致的方式進行解釋。