本實施例涉及多普勒超聲，諸如，顏色流動(諸如，流動模式)成像或多普勒模式(諸如，頻譜)成像。通過傳輸一個或多個位置處的多個脈沖(諸如，脈沖波(PW))或連續波(CW)，響應于已接收的回波信號，生成多普勒響應。對于頻譜多普勒，單一空間區域的對象運動或流動的頻譜被評估，并作為時間的函數被顯示。頻譜多普勒超聲成像提供作為速度值(垂直軸)的頻譜的圖像，該速度值是通過作為門位置的時間(水平軸)的函數的能量而調制的。該頻譜可用于研究患者內的流體流動或組織運動。

由于電子和聲學噪聲以及信號處理的動態范圍，醫學超聲中的頻譜多普勒在靈敏度方面受限制。在對患者掃描的困難上，信噪比經常不足以對關注的信號可視化，該信號諸如，心臟噴射的最大速度或深部動脈或靜脈中的流動的呈現。在其他的情景中，斑點噪聲使多普勒條帶中的圖像質量降級。

不同于采用較好的電子集件和換能器，使用圖像處理可降低噪聲。例如，斑點噪聲位于多普勒條帶中并且減少。作為另一示例，在多普勒條帶中發現了噪聲和實際的信號之間的邊緣，并且該邊緣增強。這些處理采用后處理非線性濾波器，但是，可能未充分地增加信噪比和/或降低斑點。

技術實現要素：

作為引言，在下面描述的優選的實施例包括用于頻譜多普勒成像的方法、系統、計算機可讀介質和指令。為了減少斑點，相對于速度標尺的任意過采樣用于創建在給定時間的對于位置的不同數據集。該不同數據集至少具有部分獨立的噪聲。根據該不同數據集評估頻譜，并且將作為結果的頻譜組合成具有較少斑點的頻譜。為了改善信噪比，針對給定速度標尺而獲得的樣本頻帶限制在不同的較窄頻帶中。針對每個窄頻帶而評估的該頻譜的部分具有高于針對整個頻帶而評估的頻譜的信噪比。針對不同的窄頻帶而評估的頻譜的部分接合在一起，以提供具有較大信噪比的整個頻帶的頻譜。在另一方法中，用戶可相對于速度標尺而輸入窄頻帶，使得頻譜的對應部分被提供有較大信噪比。可針對彩色或流動成像使用類似的方法。

在第一方面中，提供一種用于頻譜多普勒成像的方法。超聲系統獲取表示范圍門位置的樣本。相對于針對頻譜多普勒成像而設置的速度標尺，對樣本進行過采樣。將樣本分離成兩個或更多個組，其中，每組樣本滿足速度標尺的奈奎斯特標準。多普勒評估器分別從兩個或更多個組的樣本評估多普勒門位置的兩個或更多個頻譜。將兩個或更多個頻譜的信息組合成組合的頻譜。顯示作為組合的頻譜的函數的頻譜多普勒條帶。

在第二方面中，提供一種用于多普勒成像的方法。超聲系統獲取表示患者的位置的樣本。樣本至少滿足用于針對多普勒成像而設置的速度標尺的奈奎斯特標準。多普勒評估器從樣本對速度標尺內的不同的頻率范圍的值。將值接合在一起為接合的值。根據接合的值而生成多普勒圖像。

在第三方面中，提供一種用于多普勒成像的方法。將用于多普勒成像的速度標尺設置為第一頻率范圍。濾波器接收第二頻率范圍的用戶輸入。第二頻率范圍小于第一頻率范圍，并且在第一頻率范圍內。濾波器以作為通帶的第二頻率范圍，對患者的位置的樣本進行濾波。多普勒評估器根據濾波后的樣本，評估多普勒數據。根據評估的輸出而生成圖像。

本發明通過所附的權利要求限定，本部分中的內容不應認為是對那些權利要求的限制。在下面，結合優選的實施例，對本發明的另外的方面和優點進行討論。

附圖說明：

部件和各圖不一定是按比例的，代之以將重點放在說明本發明的原理上。此外，在各圖中，貫穿不同視圖，相同的附圖標記標明對應的部分。

圖1為用于具有減少的斑點的頻譜多普勒成像的方法的一個實施例的流程圖；

圖2A和圖2B示出沒有和有斑點減少的示例頻譜條帶；

圖3為用于具有增加的信噪比的頻譜多普勒成像的方法的一個實施例的流程圖；

圖4A、圖4C和圖4E分別示出全通帶，第一半通帶和第二半通帶的濾波頻譜，并且圖4B、圖4D和圖4F示出使用相應的通帶的音調的示例顯示；

圖5A和圖5B分別示出沒有和有信噪比增加的音調的頻譜多普勒圖像；

圖6示出作為與圖5A和圖5B相對應的頻率的函數的信號和噪聲；

圖7為用于具有針對信噪比增加的用戶選擇的頻帶或頻率范圍的頻譜多普勒成像的方法的一個實施例的流程圖；

圖8A和圖8B示出沒有和有針對選擇的頻率范圍或頻帶的信噪比增加的示例頻譜圖像；以及

圖9為用于多普勒成像的系統的一個實施例的方框圖。

具體實施方式

可以針對諸如頻譜多普勒成像或彩色成像的多普勒成像改善圖像質量。對于信噪比改善，超出多普勒信號處理中正常進行地減少帶寬。窄于用戶或系統要求的頻率的頻帶限制改善信噪比。由于縮窄頻帶可以消除關注的一些信號，所以在不同的窄頻帶處多次地對原始數據進行重新處理(例如，評估頻譜或速度)，以覆蓋整個頻譜。頻譜數據的多個窄頻帶被單獨處理并接合在一起以形成多普勒顯示。在另一方法中，用戶或算法選擇用于重新處理的較窄的頻率子集，以改善信噪比。

為了成像中的斑點減少，在采樣中使用超額帶寬。利用經過采樣的多普勒信號將數據抽取成多個組、獨立地對每組進行處理并然后將多個結果組合成一個多普勒顯示，減少了斑點。

可使用用于減少斑點的用戶選擇的較窄頻帶、將來自不同窄頻帶的頻譜接合在一起或使用過采樣的任意組合。在脈沖波(PW)多普勒、連續波(CW)多普勒、PW多普勒組織成像(DTI)和/或彩色流動模式中可使用這些技術中的任意一個或者兩個或更多個的任意組合。

圖1示出用于具有斑點減少的頻譜多普勒成像的方法。提供頻率復合。通過使用過采樣，針對表示在相同時間的流動或運動的相同范圍門評估不同的頻譜。將樣本劃分成具有至少部分獨立噪聲的兩個或更多個組。通過組合來自從不同組評估的頻譜的信息，可減少斑點。

方法被實現用于脈沖波(PW)或連續波(CW)頻譜多普勒。“多普勒”一般用于表達頻譜處理，但是可用于彩色或流動模式。使用來自不同的時間的超聲樣本的其他的頻譜處理可以使用。在PW中，使用與回波接收相交織的脈沖波(諸如，1-50周期)傳輸對門位置進行采樣。PW可與其他的成像模式(諸如，B模式或流動模式)交織。在CW中，將連續波(例如，數百個或數千個周期)傳輸給門位置，并且在傳輸的同時接收回波。

為了頻譜多普勒成像，定位樣本門或頻譜多普勒門。例如，執行B模式和/或流動模式掃描。用戶在作為結果的圖像上指示門位置。在其他的示例中，將門自動地定位于諸如根據流動模式數據而確定的最大的多普勒速度或能量的位置。

在其他的實施例中，本方法用于彩色或流動模式成像。不是通過從每個組評估頻譜而進行處理，而是不同的組被用于評估多普勒速度(例如，均值速度)。將來自不同樣本組的作為結果的速度組合，從而導致減少的斑點用于區的流動或彩色模式成像。

本方法通過圖9的系統10或不同的系統而實施。諸如波束成形器和換能器的超聲系統獲采樣本。諸如多普勒評估器的處理器將樣本分離，對頻譜評估，以及將來自頻譜的信息組合。超聲系統基于組合，顯示具有減少的頻譜的圖像。處理器控制動作。可通過與用戶的交互來執行一個或多個動作。可通過處理器在沒有除初始激活或門位置確定以外的用戶輸入的情況下自動地執行其他的動作或全部的動作。

按照示出的順序執行動作，但是其他的順序是可能的。可提供附加的，不同的或更少的動作。例如，不執行動作38。在又一示例中，提供用于濾波、處理、隨時間的最大速度確定或其他的多普勒功能的動作。

在動作30中，超聲系統獲取表示范圍門位置的樣本。樣本為經波束成形的樣本，但是可為其他的原始數據(例如，信道數據)。在替換實施例中，樣本通過從存儲器加載或從另一裝置傳送來獲取。

為了通過掃描來獲取，換能器傳輸聲能的多個波束。每個傳輸的聲能或超聲能聚焦于門位置處或門位置附近。執行傳輸序列。重復允許接收足夠的樣本，以執行頻譜或其他的多普勒分析。諸如3-512的任意數量的傳輸波束被傳輸，使得可評估來自多普勒門的響應的頻譜。

通過執行附加傳輸，獲取附加信息用于在其他的時間評估頻譜。針對給定波束的給定響應可以用于不同頻譜，諸如其中接收到的響應的移動窗口用于生成每個頻譜。

為了斑點減少，相對于針對頻譜多普勒成像設置的速度標尺，對樣本過采樣。超聲系統使用用于成像的速度標尺。速度標尺定義頻率的范圍，在所述范圍內，評估和顯示頻譜或速度。選擇或設置速度標尺，以避免流動或運動的速度的評估的混疊。速度標尺通過用戶、系統的默認或預定值來選擇，和/或通過超聲系統自適應地確定。

基于速度標尺，傳輸以在門位置處對運動或流動信號過采樣的脈沖重復頻率來執行。可使用過任意量的過采樣，諸如，整數量(例如，M乘以速度標尺的奈奎斯特速率)。可使用非整數量的過采樣。

響應于傳輸，換能器接收聲回波。接收波束成形器對回波采樣，以獲取針對門位置的接收的信號。通過對接收的信號聚焦來形成接收波束，以相干地組合表示門位置的數據。表示門位置的該組合的數據為經波束成形的信號或樣本。

響應于重復傳輸，接收操作重復地發生。接收在不同時間來自門位置的經波束成形的樣本。隨時間獲取相同的位置的樣本。對于多普勒分析，獲取來自相同位置的樣本的總體。可以以持續(ongoing)的方式獲得樣本，使得具有任何步進尺寸(例如，每個樣本或每第3樣本)的移動窗口(例如，總體或流動樣本計數)，用于評估頻譜或速度。

這些響應(例如，用于波束成形的經波束成形的樣本或信道數據)存儲于諸如主存儲器、轉置存儲器或CINE的存儲器中。存儲對多普勒傳輸的響應。以持續的方式存儲評估之前的該原始多普勒數據，諸如存儲如以設置的速率或較高的PRF獲取的經波束成形的樣本。

存儲可為先進先出，或其他的存儲格式。例如，存儲經波形生成的樣本，其用于使用多遍或評估而生成一個或多個頻譜或速度。為了使用相同的樣本以利用相同的多普勒評估器而評估多個頻譜，存儲樣本以依次執行處理。可替換地，使用并行處理，從而在更少的時間內存儲樣本。在使用移動窗口以針對不同時間評估的情況下，可在針對不同時間的評估中使用給定樣本。存儲樣本以計及該重疊。可替換地，存儲較多或較少數量的響應。

針對頻譜多普勒處理獲取樣本。典型的頻譜多普勒處理用于將快速傅立葉變換(FFT)施加給樣本，針對給定時間提供功率頻譜。通過計算頻譜的平方根和對結果對數壓縮，生成頻譜的顯示。也可使用其他頻譜多普勒處理。

可使用過采樣來改善信噪比。在FFT的施加之前，樣本利用抗混疊濾波器被濾波，并且通過不破壞速度標尺的奈奎斯特標準的任何因素而抽取。評估之前的濾波和抽取可以導致具有較高信噪比的經評估的頻譜。

給定經過采樣的信號從信噪比已經可接受(例如，PW DTI)的情況開始，超額經過采樣的帶寬用于斑點減少或復合而不是濾波和抽取，以改善信噪比。

在動作32中，將樣本分離成兩個或更多個組。分離通過標記來進行，諸如針對具有樣本的每個存儲器位置設置標志。可替換地，將每組的樣本復制到組的特定存儲器位置。在其他替換中，分離通過按照需要從指明的存儲器位置加載來實現。可使用其他的分離。

如果信號被過采樣M次，則降低采樣可以用于斑點減少。歸因于過采樣，存在多于所需要的樣本，以滿足速度標尺的頻率范圍的奈奎斯特標準。作為結果，可以將樣本分離成兩個或更多個樣本組，其中，每組滿足奈奎斯特標準。例如，M為3，從而形成三個組，其中每組具有足夠的樣本來以速度標尺評估頻譜。由于存在三個組，故提供用于在相同時間內評估三個頻譜的樣本。每組表示在相同時間來自門位置的響應。

可使用任何的分離格式。在一個實施例中，分離被交織。例如，在M＝2的情況下，每隔一個樣本放置在一個組中。剩余樣本放置在另一組中。對于M＝3，從樣本1開始每三個樣本放置在一個組中，從樣本2開始每三個樣本放置在另一組中，以及從樣本3開始每三個樣本放置在再另一組中。交織的格式可表示為樣本@M*PRF，其分成M組：S(1∶M∶N-M+1)，S(2∶M∶N-M+2)，......S(M∶M∶N)，其中，N為樣本的數量。可使用其他的格式，諸如，交織樣本的集合(例如，在M＝3的情況下，樣本1和2，7和8，......在一個組中)。

在分離后，要針對給定時間而使用的每個樣本在僅僅一個組中。在其他實施例中，一個或多個樣本可定位于多個組中。每組具有獨特集，但是可與其他的組共享一個或多個樣本。

在M不為整數的情況下，可丟棄或不使用多余的組。可替換地，使M向下舍入，但是將多余的樣本放置于M組中，在M組中的每個中提供過采樣。

通過具有獨特的每個樣本組，組表示至少部分的獨立的噪聲采樣。通過在給定時間具有僅在一個組中使用的每個樣本，針對每組獨立地對噪聲采樣。為了提供該獨立性，在分離前，不跨樣本對樣本濾波。在分離前，不對樣本施加時間性的、抗混疊的或雜波濾波器。諸如用于在信噪增強中的頻帶限制的任何濾波單獨地施加給每組的樣本。

在動作34中，多普勒評估器分別根據兩個或更多個組的樣本，評估多普勒門位置的兩個或更多個頻譜。M個頻譜根據M個組而評估。每個頻譜具有噪聲或斑點的至少部分獨立的表示。

每個頻譜表示作為相同時間內的頻率或速度的函數的能量。頻率與速度具有已知的關系，從而頻率方面的表達提供速度，并且速度方面的表達提供頻率。

多普勒評估器根據響應或樣本來評估頻譜。針對多普勒門位置評估頻譜。通過對超聲響應的序列施加傅立葉變換、小波變換或Wigner-Ville分布來評估頻譜。可施加任何的變換來確定頻譜。

使用速度標尺評估頻譜。來自流體或組織的信號在正和負的速度的范圍內。用在評估中的范圍為速度標尺。超出速度標尺的任何的速度都是環繞(wrap around)或混疊的。頻譜提供作為在通過速度標尺設置的頻率的范圍內的頻率的函數的能量。

根據來自多普勒門位置的樣本序列中的超聲樣本而評估頻譜。每個頻譜與其中獲取樣本的時段相對應。從不同的組而評估的頻譜表示相同時間或時段。

在動作36中，多普勒評估器或其他的處理器將兩個或更多個頻譜的信息組合為組合的頻譜。在一個實施例中，對表示相同時間的相同位置的頻譜求和。對于每個速度或頻率，相加對應的能量。可替換地，對頻譜求平均，這包括求和。可對作為結果的頻譜濾波。可使用頻譜的其他的組合函數，諸如通過峰值檢測的組合。

在另一實施例中，單獨地另外處理單獨評估的頻譜，諸如取平方根，施加對數或其他的壓縮，以及映射到顯示值。組合沿該過程在任何點發生。例如，對給定時間來自不同的頻譜的像素或顯示值求平均。每個頻譜被映射到像素列以表示針對門位置的響應的頻譜。列中的每個像素針對相同時間，但是針對不同的速度。從頻譜的能量映射像素值。由于該映射針對表示該時間的每個頻譜發生，故計算每個像素的顯示值的平均，從而提供作為映射的顯示的頻譜。可使用在該過程中的其他點處的其他的組合。

針對不同時間而重復動作30、32、34和36。為了創建頻譜條帶，確定不同時間中的每個的頻譜。圖2A和圖2B示出隨時間的相同位置的頻譜的頻譜條帶。利用水平軸上的速度和調制強度的能量，對頻譜條帶中的給定時間的頻譜進行映射。可使用其他的映射。

通過重復動作，獲取不同時間內的頻譜。在獲取另外的樣本時，將另外的樣本添加于組中，并且去除舊的樣本。每組的頻譜序列表示不同時間的多普勒門位置。可針對與獲取的不同的時段或總體相對應的其他時段或不同時間評估其他的頻譜。諸如在使用具有小于總體時段的步進尺寸的移動窗口時，時段可重疊，或可以是獨特的。重復樣本的獲取和不同時段的評估以提供隨時間的頻譜。對于頻譜條帶，過程和相對應的重復正在執行或發生多次。

根據多個頻譜形成頻譜條帶的每個頻譜。使用過采樣來每次評估一個以上的頻譜，從而允許可減少斑點的組合。

在動作38中，處理器或多普勒評估器在顯示器中生成圖像。諸如圖2A和圖2B中所示的，圖像為頻譜的函數。可使用頻譜或系列頻譜來生成頻譜條帶。頻譜條帶針對多普勒門而顯示。可施加濾波以使沿時間和/或頻率維度或能量上的頻譜平滑。頻譜條帶示出通過作為時間的函數的能量而調制的頻率。可使用任何現在已知的或以后研發的頻譜條帶映射，諸如利用表示能量的強度的灰階映射。能量調制像素。從能量值映射灰階或顏色。顯示的圖像可為單個頻譜或多個頻譜的函數。

在一個實施例中，利用空間圖像(諸如一維M模式、二維B模式、二維F模式(流動模式)或它們的組合的圖像)顯示頻譜條帶。門的位置可在圖像中圖形指示，諸如通過關注視場的區中的圓來表示。例如，文本、顏色、符號或其他的指示物示出與頻譜條帶相對應的范圍門的位置。可替換地，顯示頻譜條帶，而不用從另一模式映射。

圖像的頻譜條帶包括利用速度標尺而評估的一個或多個頻譜。速度標尺定義頻譜條帶上的豎向范圍。在獲取附加樣本時，將不同時間內的作為結果的頻譜添加給頻譜條帶，諸如將頻譜添加給條帶的右側，將剩余的頻譜移位一個時間步長到左側，以及去除最左的頻譜條帶。每個添加的頻譜來自不同組的頻譜的信息的組合。可使用頻譜條帶的其他的更新或滾動。

通過每次將來自多個頻譜的信息組合，可減少頻譜條帶中的斑點量。給定至少部分獨立的噪聲，包括斑點的噪聲可取消或在變化方面減少。圖2A示出腎臟位置處的范圍門位置的頻譜條帶。頻譜條帶在不對樣本分離的情況下生成，從而沒有斑點減少。圖2B示出從與圖2A相同的樣本生成的頻譜條帶，但具有樣本分離，其中M＝4。通過每次組合來自四個組的頻譜，減少了頻譜條帶中的斑點量。

以上針對圖1討論的實施例為成像的頻譜多普勒模式。在其他實施例中，動作可針對多普勒流動或彩色模式而執行。為了評估在給定時段或時間的一維、二維或三維區中的每個位置的速度(例如，均值多普勒速度)，獲取流動樣本計數(即，樣本集合)。通過過采樣，可執行給定位置的速度的不同評估。諸如通過平均將來自不同評估的信息組合。作為結果的彩色或流動模式圖像可具有較少的斑點。

在其他的實施例中，過采樣用于斑點減少和信噪比的增加。歸因于過采樣而可用的一些超額帶寬用于形成用于頻譜的評估和將斑點減少中的作為結果的信息組合的單獨組。指派每組中的樣本為經過采樣的它們自身，從而允許在施加傅立葉變換之前抽取以評估頻譜。作為結果的頻譜具有較大的信噪比。利用基于先驗組的抗混疊濾波器的降采樣可以增加分離的組的頻譜中的信噪比。

在使用斑點減少和信噪比增加這兩者的其他的實施例中，使用圖3的方法。對于每組，重復使用樣本以針對速度標尺的頻率范圍的不同部分單獨評估。將每組內的部分頻譜接合在一起以形成組的頻譜。這些組特定頻譜具有增加的信噪比。通過將來自不同組的頻譜組合，可減少斑點。

在替換實施例中，所有樣本用于斑點減少和增加信噪比二者。對相同樣本處理二次——一次用于增加信噪比且一次用于斑點減少。將從每次重復產生的頻譜條帶組合，諸如平均或加權平均。

圖3示出用于具有增加的信噪比的頻譜多普勒成像的方法。通過對速度標尺的不同范圍的相同樣本頻帶限制，創建具有增加的信噪比的部分頻譜。將部分頻譜接合在一起，以針對整個速度標尺形成具有增加的信噪比的一個頻譜。

在其他的實施例中，方法用于彩色或流動模式成像。不是通過評估速度標尺的不同的子帶的頻譜而處理，而是針對每個子帶評估多普勒速度(例如，均值速度)。對來自不同子帶的作為結果的速度進行平均。

方法通過圖9的系統10或不同的系統而實施。超聲系統(諸如波束成形器和換能器)獲取樣本。濾波器(諸如雜波或抗混疊濾波器)對樣本頻帶限制。多普勒評估器或處理器評估頻譜(例如，部分頻譜)，并且將頻譜接合以形成給定時間或時段處的范圍門的頻譜。超聲系統顯示具有增加的信噪比的圖像。處理器控制動作。可通過與用戶的交互而執行一個或多個動作。可通過處理器，在沒有不同于初始激活的用戶輸入或門位置確定的情況下，自動地執行其他的動作或所有的動作。

按照示出的順序執行動作，但是其他的順序是可能的。可提供附加的、不同的或更少的動作。例如，不執行動作48。在再一示例中，提供用于斑點減少、處理，隨時間的最大速度確定或者其他的多普勒功能的動作。

在動作40中，超聲系統(例如，波束成形器和換能器)獲取表示患者的位置的樣本。樣本至少滿足針對多普勒成像設置的速度標尺的奈奎斯特標準。獲取與以上針對圖1的動作30討論的相同或不同。與斑點減少不同，沒有使用過采樣。在替換實施例中，使用相對于速度標尺的過采樣。

如果系統能訪問樣本，則系統可以減少帶寬以改善信噪比(SNR)，如帶寬的減少使信噪比增加。超出速度標尺而縮窄頻譜的問題在于縮窄可能截止關注的信號。不是過采樣以及縮窄到寬于或等于速度標尺，而是縮窄可達到小于速度標尺的不同的范圍，但是從總體上表示速度標尺。樣本被頻帶限制到小于兩個或更多個集合中的速度標尺，從而縮窄可達到小于速度標尺的范圍。

在動作42中，以不同集合中對樣本濾波。兩次或更多次對樣本濾波，諸如對具有不同的窄頻帶的相同起始樣本濾波。在一個實施例中，對樣本濾波，以隔離頻率(例如，正頻率)的1/2速度標尺范圍的中的信號，并且還對樣本濾波以隔離頻率(例如，負頻率)的另1/2速度標尺范圍中的信號。圖4A、圖4C和圖4E示出一個示例。圖4A示出利用總體速度標尺的通帶對樣本濾波的濾波器響應。該示例的速度標尺的帶寬為12.5kHz，但是可更大或更小。圖4C和圖4E示出利用速度標尺的負和正一半(即，-π/2到0和0到π/2)通帶對樣本濾波的濾波器響應。基線被移位，使得范圍中的中心頻率為0。這些示例的帶寬為12.5kHz的1/2。

可使用速度標尺的任何劃分，諸如，1/3或1//4。利用移位的帶通多次處理樣本以便覆蓋整個速度標尺。劃分提供相等設計尺寸的子帶頻率范圍。可替換地，范圍的尺寸可變化或是不同的，諸如-π/2到-π/4、-π/4到π/4，以及π/4到π/2。

子帶可重疊。例如，圖4C和圖4E的示例示出0Hz附近的一些重疊。該重疊是歸因于非理想的濾波。濾波器使用有限沖激響應中諸如128或256抽頭的任何數量的抽頭。0Hz的截止頻率處的下降可以是強烈的但是仍造成重疊。重疊可以是通過設計的。可替換地，不同的范圍是排他的。

在動作44中，多普勒處理器評估每個窄頻帶的頻譜。每個頻帶的濾波后的樣本單獨用于評估頻譜。由于產生的頻譜僅僅針對部分速度標尺，故頻譜為相對于速度標尺的部分頻譜。針對不同的子帶的濾波提供不同的數據集。部分頻譜是針對每個集合而評估的。速度標尺內的不同頻率范圍的值根據頻帶限制的樣本而評估。頻譜評估針對不同的頻率范圍的每一個而執行。

針對顏色流動，評估具有均值速度。從不同范圍處的濾波而輸出的樣本通過均值速度評估而不是頻譜評估來處理。由于相同的樣本用于濾波，故評估是對樣本的再處理，但是在不同的頻率范圍處。可使用時序或并行的處理。

通過利用不同的減少的帶寬多次對相同樣本重新處理，可使用相同數據來增加信噪比，同時仍跨整個速度標尺提供信息。在頻譜多普勒實施例中，部分頻譜表示給定時間的頻譜的排他的或重疊的部分。

圖4B、圖4D和圖4F分別示出來自在施加圖4A、圖4C和圖4E的濾波器之后，對頻帶限制的樣本執行的評估的頻譜條帶。輸入信號為5.2kHz處的音調，具有在12.5kHz處采樣的添加的白噪聲。256個樣本用于給定時段或時間，并且評估是具有256個點的FFT。頻率范圍移位到0-12.5kHz，從而正規化的基線在6.25kHz處。作為結果，圖4B示出作為白線的音調，白線靠近基線但是相對于基線是負的。其頻帶限制到帶寬的負的一半的圖4D示出處于較低部分或靠近基線的音調。其頻帶限制到帶寬的正的一半的圖4E沒有示出音調。頻帶限制的頻譜僅僅表示總體速度標尺的不同部分。

在動作46中，來自評估的值接合在一起的。對于頻譜多普勒，這些值是部分頻譜。在圖4C和圖4E的示例中，部分頻譜為頻譜的正和負(相對于基線)的部分。部分頻譜連接或鏈接以形成整個頻譜。作為結果的頻譜可針對作為頻率的函數的能量而被低通濾波。對于任意的重疊，針對每個重疊頻率的能量被求平均。針對不同窄的范圍而評估的頻譜跨速度標尺鏈接在一起到接合的頻譜中，從而提供整個速度標尺的接合值。接合的整體表示關注的所有頻率，諸如速度標尺的頻率，但是歸因于頻帶限制而具有改善的信噪比。

對于彩色或流動多普勒，接合是通過求平均和求和的。不同的窄頻帶處的評估的速度接合在一起，以提供該位置的接合值。通過接合，接合值對整個速度標尺上的信號作出響應。

在動作48中，生成多普勒圖像。對于頻譜多普勒，如以上針對圖1所討論的那樣生成圖像。生成頻譜條帶，其中，給定時間的頻譜添加給頻率條帶。根據窄頻帶信息，將頻譜接合在一起。

對于彩色或流動成像，接合值映射到顏色。該時間處的該位置的作為結果的顏色輸出為用于成像的像素值。針對其他的位置重復該處理，以提供在給定時間處表示患者的彩色或流動圖像。針對其他的時間重復該處理，以提供顏色或流動圖像的序列。

針對每個時間或時段重復該處理。動作48到動作40的反饋表示重復以形成頻率條帶或彩色或流動圖像的序列。

圖5A和圖5B示出頻譜條帶。圖5A示出使用圖4A的對相同音調和噪聲濾波而生成的頻譜條帶。圖5A與圖4B相同，但是被放大。圖5B示出從針對圖4C和4E的頻帶限制并且將頻譜接合在一起而產生的頻譜條帶。在比較圖5A和圖5B中，圖5B具有可見的改善的信噪比。圖6示出來自圖5A和圖5B的作為頻率的函數的能量的50個列(即，50個時間或時段或者50個頻譜)平均蹤跡。上部蹤跡沒有頻帶限制(圖5A)，從而在噪聲區(即，5.2kHz之外)中具有較大的能量。下部蹤跡具有左側/右側頻帶限制(圖5B)，從而在噪聲區中具有較小的能量。信噪比被改善。

在另外的實施例中，增加的信噪比與如以上針對圖1所描述的斑點減少一起提供。將樣本分離成多組。在每組中，執行圖3的信噪比增加過程。來自不同組的作為結果的頻譜為各自接合的頻譜。諸如通過對接合的頻譜求和或求平均，將從接合的頻譜評估產生的信息組合。

在另一方法中，一次使用圖1的過程單獨處理樣本，另一次使用圖3的過程處理樣本。將作為結果的頻譜(例如，從圖1的方法組合的頻譜和從圖3的方法接合的頻譜)組合，作為頻譜或作為從頻譜映射的像素值。

圖7示出用于具有增加的信噪比的頻譜多普勒成像的方法。不是對整個速度標尺的不同范圍的相同樣本頻帶限制，而是針對一個或多個用戶選擇的頻帶而執行頻帶限制，所述一個或多個用戶選擇的頻帶小于速度標尺、甚至總體小于速度標尺、是全部的速度標尺。

在其他的實施例中，方法是針對彩色或流動成像。不是通過評估速度標尺的不同子帶的頻譜而處理，而是針對一個或多個子帶評估多普勒速度(例如，均值速度)。諸如通過求和或求平均，將來自不同子帶的作為結果的速度單獨顯示或接合在一起。

方法通過圖9的系統10或不同的系統而實施。超聲系統(諸如波束成形器和換能器)獲取樣本。濾波器(諸如雜波濾波器)對樣本頻帶限制。多普勒評估器或處理器評估頻譜(例如，部分頻譜)，并且將頻譜接合以形成給定時間或時段處的范圍門的頻譜。超聲系統顯示具有增加的信噪比的圖像。處理器控制動作。可通過與用戶的交互而執行一個或多個動作。可通過處理器，在沒有不同于初始激活的用戶輸入或門位置確定的情況下，自動地執行其他的動作或所有的動作。

按照示出的順序執行動作，但是其他的順序是可能的。可提供附加的、不同的或更少的動作。例如，不執行動作80。在再一示例中，提供用于斑點減少、處理，隨時間的最大速度確定或者其他的多普勒功能的動作。

在動作70在，速度標尺被設置。速度標尺通過用戶來設置以避免混疊。在其他的實施例中，使用默認或預定的速度標尺。例如，處理器響應于對特定成像應用的用戶選擇而設置速度標尺。在再其他實施例中，樣本被獲取并用于通過處理器自適應地設置速度標尺。設置的速度標尺提供頻譜多普勒成像的關注的頻率范圍。顯示的多普勒信息用于速度標尺的頻率范圍。

在動作72中，接收小于速度標尺的頻率范圍的用戶輸入。用戶指示速度標尺的子帶，其中該子帶是特別關注的。子帶小于速度標尺的頻率范圍并且整體在速度標尺的頻率范圍內。例如，用戶關注最大速度，從而在速度標尺的高端(例如，π/2到π/4)處選擇負或正范圍。在替換實施例中，用戶輸入范圍超過速度標尺的頻率范圍，諸如其中，對樣本過采樣。

濾波器接收用戶輸入。用戶輸入可直接從用戶接口接收。可替換地，濾波器接收用戶輸入作為濾波器參數，或通過控制處理器基于用戶輸入確定的編程。用戶可選擇范圍，或選擇與頻率范圍的選擇相對應的應用(例如，具有最大蹤跡突出的頻譜多譜勒)。選擇具有針對增強的信噪比的頻譜多譜勒顯示的子區段。對于彩色或流動多譜勒，選擇針對要在單獨的或鄰接的圖像中使用的范圍。

在動作74中，使用窄的頻率范圍或由用戶選擇的范圍來增加信噪比。動作76和78表示一種方法。在動作76中通過具有選擇的范圍處的帶通的抗混疊濾波器或其他的可編程或可選擇的濾波器對樣本濾波。針對不同的范圍執行單獨的濾波，諸如不針對速度標尺的范圍濾波，且針對子帶濾波。在動作78中，針對每個選擇的范圍，通過多普勒評估器評估均值速度或頻譜。系統使用減少的帶寬對顯示的選擇的頻帶的樣本重新處理，以在關注的頻譜中得到“較干凈的”信號。

可附加地評估速度標尺的頻譜。可使用任何的過采樣以利用速度標尺帶通對樣本濾波。使用速度標尺，針對頻譜多普勒成像評估頻譜。

在動作80中，生成多普勒圖像，諸如頻譜條帶或彩色流動圖像。從用戶選擇的窄頻帶(例如，速度標尺的子帶)中的評估的輸出(例如，頻譜)生成圖像。例如，生成頻譜條帶顯示，其中，頻率范圍具有窄的或用戶選擇的頻帶。歸因于頻帶限制，與速度標尺的整個頻率范圍的頻譜條帶相比較，作為結果的頻譜條帶具有增加的信噪比。

可將使用窄頻帶的圖像與用于總體速度標尺的圖像組合。例如，在整個速度標尺上對應于窄頻帶的頻譜條帶的部分用諸如圖8B中所示的來自窄頻帶評估的信息或頻譜條帶代替。使用相同的樣本創建整個速度標尺上的頻譜條帶以及速度標尺的子部分上的頻帶限制的頻譜條帶。作為另一示例，整個速度標尺的頻譜條帶鄰近窄頻帶的頻譜條帶而顯示。對于彩色或流動多普勒，來自使用整個速度標尺和使用窄頻帶的評估的圖像相互鄰近地顯示。

為了盡管頻帶限制仍維持相同時間標尺，使用較少數量的樣本用于針對窄頻帶進行評估。樣本的數量隨降采樣的量而減少。

圖8A示出針對CW中的心臟噴射的具有帶有256點FFT的全帶寬(例如，5kHz速度標尺)的頻譜條帶。圖8B示出與圖8A相同的頻譜條帶，但是針對500-1800Hz頻帶具有改善的(較小的白噪聲)信噪比。在濾波后針對較窄頻帶評估的頻譜被覆蓋或代替針對整個速度標尺評估的頻譜的部分。

圖9示出用于頻譜或彩色多普勒成像的系統10。系統10為醫療診斷超聲成像系統，但是可使用其他的成像系統，諸如工作站。系統10以高速率獲取在一個或多個位置處的響應、來自每個位置對諸如評估頻譜或均值速度的評估速度的采樣響應。

系統10包括發射波束成形器12、換能器14、接收波束成形器16、多普勒處理器18、顯示器20、處理器21與存儲器22。可提供附加地、不同的或更少的部件，諸如沒有前端波束成形器12、16和換能器14的系統10，或者具有掃描轉換器的系統10。多普勒處理器18和處理器21可組合成充當兩個處理器18、21的一個設備，或者可使用用于順序或并行處理的附加處理器。

換能器14為多個元件的陣列。元件為壓電或電容性薄膜元件。陣列配置為一維陣列、二維陣列、1.5D陣列、1.25D陣列、1.75D陣列、環形陣列、多維陣列、它們的組合，或任何其他的現在已知的或將來研發的陣列。換能器元件在聲能和電能之間換能。換能器14通過發射/接收開關與發射波束成形器12和接收波束成形器16連接，但是在其他的實施例中可使用分離的連接。

發射波束成形器12示出為與接收波束成形器16分離。可替換地，發射和接收波束成形器12、16可被提供有共同的一些部件。通過一起或單獨操作，發射和接收波束成形器12、16形成用于對門位置采樣和/或對一維、二維或三維區掃描的聲能的波束。

發射波束成形器12為處理器、延遲部、濾波器、波形發生器、存儲器、相位旋轉器、數模轉換器、放大器、它們的組合，或任何其他的現在已知或將來研發的發射波束成形器部件。在一個實施例中，發射波束成形器12以數字地生成發射波形包絡樣本。使用濾波、延遲、相位旋轉、數模轉換和放大，生成期望的發射波形。在其他的實施例中，發射波束成形器12包括切換脈沖發生器或存儲要發射的波形的波形存儲器。可使用其他的發射波束成形器12。

發射波束成形器12配置為多個信道，用于生成用于換能器14上的發射孔的每個元件的發射波形的電信號。波形是單極的、雙極的、階躍的、正弦曲線，或所期望的中心頻率或者具有一個、多個或分數數量的周期的頻帶的其他波形。可替換地，發射波束成形器12生成用于CW成像的連續波。波形具有用于聚焦聲能的相對延遲和/或定相與幅度。發射波束成形器12包括控制器，用于更改孔(例如，活動元件的數量)、跨多個信道的切趾(apodization)輪廓(例如，質量的類型或中心)、跨多個信道的延遲輪廓、跨多個信道的相位輪廓、中心頻率、頻帶、波形形狀、周期數量、編碼，或它們的組合。

發射波束成形器12配置為發射超聲能量的發射波束序列。發射波束源自在發射孔中的位置處的換能器14。發射波束沿掃描線以任何期望角度形成。聲能聚焦于沿掃描線的點，但是可使用多個點、線聚焦、非聚焦或其他的擴展。聲能聚焦于多普勒門位置，但是可聚焦于其他的地方(例如，多普勒門沿著掃描線，但是不位于焦點處)。聲能的波束發射給多普勒門或其他的位置。

對于每個位置，在PRF處生成發射波束的持續序列(ongoing sequence)。PRF確定時間上鄰接的發射或發射波束之間的間隔。PRF可足夠低以具有沒有對于行進時間不需要的發射、與其他的成像模式相交織以及混響(reverberation)減少的時段。在一個實施例中，給定行進時間、交織以及1/2行進時間或更少時間的混響減少，PRF盡可能地塊。較高的PRF更可能提供過采樣。在其他的實施例中，PRF基于速度標尺和奈奎斯特標準而設置。

接收波束成形器16為前置放大器、濾波器、相位旋轉器、延遲部、求和器、基帶濾波器、處理器、緩沖器、存儲器、它們的組合，或任何其他的現在已知或將來研發的接收波束成形器部件。可使用能夠響應于發射事件而接收一個或多個波束的模擬或數字接收波束成形器。

接收波束成形器16配置成多個信道，用于接收表示在換能器14的元件上的回波或聲能映射的電信號。來自換能器14內的接收孔的每個元件的信道連接到用于施加切趾放大的放大器。模數轉換器可對經放大的回波信號數字化。將射頻接收的數據解調為基帶頻率。然后，通過放大器和/或延遲部施加任何接收延遲，諸如動態接收延遲，和/或相位旋轉。數字或模擬求和器將來自接收孔的不同信道的數據組合，以形成一個或多個接收波束。求和器為單個求和器或級聯求和器。求和器對相對延遲的和切趾的信道信息求和在一起以形成接收波束。獲得來自一個或多個位置的(例如，來自頻譜多普勒的一個門位置，或來自彩色或流動成像的多個位置的)回波的經波束成形的樣本。

在一個實施例中，波束求和器可操作來以復合方式對同相和正交信道數據求和，使得針對形成的波束維持相位信息。可替換地，波束成形求和器在不維持相位信息的情況下對數據幅度或強度求和。可提供其他的波束成形，諸如利用至中間頻帶的解調和/或信道的不同部分處的模數轉換。

波束成形參數施加于接收信號以用于接收波束成形，所述波束成形參數包括接收孔(例如，元件的數量和哪個元件用于接收處理)、切趾輪廓、延遲輪廓、相位輪廓、成像頻率、逆編碼、或它們的組合。例如，相對的延遲和幅度或切趾聚焦沿一個或多個掃描線的聲能。控制處理器控制用于接收波束成形的各個波束成形參數。

響應于每個發射波束而生成一個或多個接收波束。響應于發射的聲能，換能器14接收聲回波。通過換能器14將回波轉換成電信號，并且接收波束成形器16根據電信號形成接收波束，以生成表示一個或多個位置的樣本。給定針對每個位置的PRF處的持續的發射波束，也以持續方式生成樣本。獲取隨時間的響應。

多普勒處理器18是頻譜多普勒評估器或彩色或流動多普勒評估器。可包括其他的成像檢測器，諸如B模式。在一個實施例中，多普勒處理器18為數字信號處理器或用于對接收波束樣本數據施加變換的其他設備。在一時段內執行發射和接收事件的序列。緩沖器(例如，轉置存儲器(corner turning memory))或存儲器22存儲來自每個發射和接收事件的接收經波束成形的數據。壁濾波器(諸如用于在組織和流體運動之間區分的可編程濾波器)可在施加變換之前對樣本濾波。與壁濾波器分離或通過壁濾波器實現的抗混疊濾波器可對數據降采樣以用于增加信噪比。任何數量的發射和接收事件可以用于確定頻譜，諸如三個或更多。多普勒處理器18評估門位置的頻譜，或評估均值速度。通過對相同空間位置的超聲樣本施加離散或快速傅立葉變換或其他的變換，確定表示來自位置的響應的頻譜。獲得表示用于獲取樣本的時段的不同頻率處的能量等級的數據或柱狀圖。可根據頻率確定速度，或在不轉換速度的情況下使用頻率。

通過重復該過程，多普勒處理器18可獲得在不同時間處給定位置的不同頻譜。可使用重疊數據，諸如利用選擇的超聲樣本的移動窗口來計算每個頻譜。可替換地，每個超聲樣本用于單個時段和對應頻譜。通過針對不同位置重復，可評估均值速度的空間分布。

多普勒處理器18施加頻率的范圍的變換。頻率的范圍或速度標尺限制從評估產生的正和負速度。可使用各種速度標尺中的任意一種，多達并且包括和發射PRF相等的速度標尺。使用給定的速度標尺來評估頻譜。類似地，可設置速度標尺的中心或基線。

多普勒處理器18可通過將經過采樣的樣本分離成用于單獨評估的不同組并然后將從單獨評估產生的信息組合，來減少斑點或其他噪聲。多普勒處理器18可通過針對窄于速度標尺的頻率范圍的頻帶處理樣本多次并將結果接合在一起，來增加信噪比。多普勒處理器18可通過從單獨子帶的信號進行評估，來提供以較大信噪比針對速度標尺的頻帶的子帶的評估。可使用這些方法中的任意兩個或全部的組合。

處理器21可為多普勒處理器18的部分或分離的處理器。處理器21、多普勒處理器18或兩個處理器18、21用于樣本選擇或分布、評估和/或控制成像和/或系統10。處理器21為通用處理器、控制處理器、數字信號處理器、專用集成電路、現場可編程門陣列、圖形處理單元、模擬電路、數字電路、它們的組合，或其他的現在已知的或將來研發的用于處理的設備。

處理器21通過硬件、軟件或二者配置為執行和/或導致各種動作的執行，諸如以上針對圖1、圖3和/或圖7所討論的動作。處理器21被配置為多普勒處理器18的部分或者與多普勒處理器18通信。給定多普勒門相對于換能器14的位置，處理器21設置用于波束成形器12、16的PRF。處理器21生成或導致多普勒處理器18生成頻譜條帶。在獲取和評估繼續時，在先進先出滾動中，將頻譜添加給條帶和去除舊的頻譜。

處理器21自動地操作。用戶激活頻譜多普勒模式，指示速度標尺，指示基線，和/或可將門定位。在沒有另外的用戶輸入和/或在沒有針對多普勒成像參數的一個或多個的值的用戶輸入的情況下，執行斑點減少和/或信噪比增加。在替換實施例中，用戶輸入參數的設置，諸如輸入窄于速度標尺的頻帶。處理器21導致隨時間的頻譜的評估。

可通過多普勒處理器18、處理器21或另一設備提供附加的處理，諸如濾波、內插和/或掃描轉換。頻譜被準備和格式化以供顯示。例如，多普勒處理器18生成作為針對位置評估的頻譜的函數的顯示值。顯示值包括強度或要被轉換以供顯示的其他值(例如，紅色、綠色、藍色值)或被生成來操作顯示器20的模擬值。顯示值可指示強度、色調、顏色、亮度或其他的像素特性。例如，顏色作為頻譜的一個特性的函數被指派，并且亮度為另一頻譜特性或其他信息的函數。顯示值被生成用于頻譜條帶顯示。

顯示器18為CRT、監示器、LCD、等離子屏幕、投影儀，或用于響應于頻譜而顯示圖像的其他現在已知的或將來研發的顯示器。對于灰階頻譜多普勒圖像，其中每個速度作為能量的函數而調制的速度范圍作為時間的函數被提供。給定的頻譜指示給定時間的速度和能量信息。給定像素或像素區的強度表示能量，其中在垂直標尺上提供速度，并且在水平標尺上提供時間。可提供其他的圖像配置，包括著色的頻譜多普勒圖像。可生成彩色或流動模式圖像，諸如示出作為灰階B模式中關注的區中的位置的函數的均值速度。

存儲器22存儲一個位置或多個位置的超聲樣本、評估的頻譜、部分頻譜、參數的設置(例如，值)、圖像數據或其他的信息。存儲器22可存儲來自處理的任何階段或用于生成顯示的信息。

在一個實施例中，存儲器22為非暫態計算機可讀存儲介質，具有存儲在其中的表示可通過用于多普勒成像的經編程的處理器18和/或處理器21執行的指令的數據。用于實施本文討論的處理、方法和/或技術的指令提供在計算機可讀存儲介質或存儲器(諸如高速緩存、緩沖器、RAM、可移除介質、硬盤驅動或其他的計算機可讀存儲介質)上。計算機可讀存儲介質包括各種類型的易失性和非易失性存儲介質。響應于存儲于計算機可讀存儲介質中或上的一個或多個指令集而執行本文描述的或圖中圖示的功能、動作或任務。所述功能、動作或任務獨立于特定類型的指令集、存儲介質、處理器或處理策略，并且可通過單獨或組合操作的軟件、硬件、集成電路、固件、微代碼等來執行。同樣地，處理策略可包括多處理、多任務、并行處理等。

在一個實施例中，指令存儲在可移除介質設備上以供本地或遠程系統讀取。在其他的實施例中，指令存儲在遠程位置以供通過計算機網絡或通過電話線傳送。在再其他實施例中，指令存儲于給定的計算機、CPU、GPU或系統內。

雖然以上已經參照各種實施例描述了本發明，但是應理解的是，可在不脫離本發明的范圍的情況下做出許多改變和修改。因此意圖將前面的詳細描述視為說明性的而不是限制性的，并應理解的是，是包括所有等同物的所附權利要求意圖限定本發明的精神和范圍。