專利名稱：用于超聲波成像的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括地涉及超聲波成像的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于自動(dòng) 調(diào)節(jié)增益以及抑制用于測(cè)量流速的多普勒信號(hào)中顯現(xiàn)的噪聲的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
超聲波用于使心臟、肝臟、胎兒以及血管等各種器官成像。對(duì)于心血管病的診斷， 多普勒頻譜通常用于測(cè)量血流速度。脈沖多普勒技術(shù)通常由于其固有的空間采樣能力而被 使用，與不具有空間辨別能力并且沿著超聲波束對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行采樣的連續(xù)波(CW)多普 勒相比，脈沖多普勒技術(shù)允許對(duì)血管中的速度進(jìn)行采樣。由于CW多普勒不受脈沖重復(fù)頻率 (PRF)極限(尼奎斯特采樣理論)的限制，因此CW多普勒尤其用于期望測(cè)量高的血流速度 時(shí)。由于執(zhí)行諸如FFT(快速傅里葉變換)等的分析時(shí)要對(duì)信號(hào)采樣，在最大速度上CW多 普勒仍然受到限制。多普勒系統(tǒng)典型地傳輸超聲波并且隨著在接收到的超聲波信號(hào)中的頻率的偏移 (多普勒頻移)來檢測(cè)血流速度。利用基準(zhǔn)信號(hào)對(duì)接收到的超聲波進(jìn)行解調(diào)，作為與傳輸 頻率處于相同頻率的具有同相(I)和正交(Q)的復(fù)合信號(hào)。在低通濾波之后，阻止諸如二 次諧波的高頻成分，而僅通過基帶信號(hào)。對(duì)基帶信號(hào)施加壁濾波(即，高通濾波)以去除從 固定組織中出現(xiàn)的雜波噪聲并且緩慢地移動(dòng)諸如血管壁的組織，導(dǎo)致了復(fù)合多普勒I-Q信 號(hào)。將復(fù)合I-Q多普勒信號(hào)輸入到諸如FFT分析儀的頻譜分析儀，以獲得表示血液速度的 多普勒頻譜。典型地，使用128點(diǎn)、256點(diǎn)以及512點(diǎn)的FFT。由于血流的時(shí)間變化特性，如圖12所示，多普勒頻譜通常關(guān)于時(shí)間而顯示。橫軸 是時(shí)間而縱軸是頻率。頻譜功率顯示為如圖12所示的亮度。如圖3所示，頻譜功率可以用 給定時(shí)刻的頻譜功率與頻率進(jìn)行比較來繪制。多普勒頻譜可以顯示部分地由超聲波系統(tǒng)電 子設(shè)備和其它源引起的噪聲。圖3示出了具有本底噪聲(其表現(xiàn)為通過FFT而廣泛分布的 隨機(jī)噪聲)的多普勒頻譜。如果多普勒流信號(hào)增益過低，則噪聲可能掩蓋真正的血流信號(hào)。 相反，圖1示出了具有過高的多普勒流信號(hào)增益(在該處，峰值多普勒頻譜被削減)的多普 勒頻譜。多普勒流信號(hào)增益確定了輸入到FFT頻譜分析儀的多普勒信號(hào)的振幅。多普勒頻 譜的輸出通常被壓縮在8位、12位、16位或其它分辨率的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)?？梢钥闯?，輸出到超 聲波系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)亩嗥绽樟餍盘?hào)增益提高了多普勒頻譜的SNR(信噪比)，從而提高了顯示 時(shí)的圖像質(zhì)量。現(xiàn)今的大多數(shù)超聲波系統(tǒng)允許用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)多普勒增益設(shè)置以獲得最佳頻譜。然而，用戶在調(diào)節(jié)這些設(shè)置時(shí)所消耗的時(shí)間更適于花費(fèi)在執(zhí)行診斷上。因此存在克服這些問 題的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)希望具有這樣一種系統(tǒng)和方法其在測(cè)量血流速度時(shí)檢查通過超聲波系統(tǒng)輸出的多普勒頻譜信號(hào)，以確定適當(dāng)?shù)亩嗥绽赵鲆娌⑶乙种贫嗥绽疹l譜中出現(xiàn) 的噪聲。檢查多普勒頻譜中出現(xiàn)的噪聲并且將所述噪聲用作最佳增益的標(biāo)準(zhǔn)。如果多普勒 增益根據(jù)預(yù)定電平過高或過低，則調(diào)節(jié)總增益。
本發(fā)明的一個(gè)方案提供了用于在超聲波成像期間自動(dòng)控制來自多普勒信號(hào)處理 器的增益的方法。根據(jù)本發(fā)明的該方案的方法包括輸入返回的超聲波信號(hào)；對(duì)所述返回 的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；對(duì)所述返回的超聲波信號(hào)進(jìn)行壁濾波，產(chǎn)生多普勒流信號(hào)；對(duì)所 述多普勒流信號(hào)執(zhí)行頻譜分析，產(chǎn)生多普勒頻譜；設(shè)置高電平信號(hào)閾值；設(shè)置低電平信號(hào) 閾值；設(shè)置本底噪聲電平閾值；根據(jù)所述多普勒流信號(hào)來檢測(cè)峰值多普勒頻譜電平和多普 勒頻譜最大本底噪聲；如果所述峰值多普勒頻譜振幅小于所述低電平信號(hào)閾值，則增加多 普勒流信號(hào)增益，直到所述峰值多普勒頻譜振幅等于所述高電平信號(hào)閾值或所述最大本底 噪聲等于所述本底噪聲電平閾值；以及如果所述峰值多普勒頻譜振幅大于所述高電平信號(hào) 閾值，則減小所述多普勒流信號(hào)增益，直到所述峰值多普勒頻譜振幅等于所述高電平信號(hào) 閾值或所述最大本底噪聲等于所述本底噪聲電平閾值。本發(fā)明的另一方案提供了用于在超聲波成像期間自動(dòng)控制多普勒頻譜處理器的 增益的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的該方案的系統(tǒng)包括接收器，其被配置為接收返回的超聲波信號(hào) 并且具有輸出端；多普勒信號(hào)處理器，其具有輸出端和聯(lián)結(jié)到接收器輸出端的輸入端，所述 多普勒信號(hào)處理器被配置為對(duì)所述返回的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和壁濾波并且輸出多普勒 流信號(hào)；可變?cè)鲆娣糯笃?，其具有?lián)結(jié)到所述多普勒信號(hào)處理器輸出端的輸入端、增益控制 信號(hào)輸入端和輸出端，所述可變?cè)鲆娣糯笃鞅慌渲脼楦淖兯龆嗥绽樟餍盘?hào)的增益；頻譜 分析儀，其具有輸出端和聯(lián)結(jié)到所述可變?cè)鲆娣糯笃鬏敵龆说妮斎攵?，所述頻譜分析儀被 配置為將所述多普勒流信號(hào)變換為其對(duì)應(yīng)的頻譜；以及自動(dòng)增益機(jī)，其聯(lián)結(jié)到所述頻譜分 析儀輸出端，所述自動(dòng)增益機(jī)被配置為接收所述多普勒頻譜并且檢測(cè)峰值多普勒頻譜振幅 和最大本底噪聲，其中，基于所述多普勒流信號(hào)頻譜中存在的所述最大本底噪聲以及預(yù)定 的高信號(hào)電平閾值、低信號(hào)電平閾值和本底噪聲信號(hào)電平閾值來計(jì)算增益控制信號(hào)并且將 所述增益控制信號(hào)聯(lián)結(jié)到所述可變?cè)鲆娣糯笃髟鲆婵刂菩盘?hào)輸入端，其中，如果所述峰值 多普勒頻譜振幅大于所述高電平信號(hào)閾值，或小于所述低電平信號(hào)閾值，則調(diào)節(jié)總增益以 保持所述峰值多普勒頻譜振幅大于所述低電平信號(hào)閾值并且小于所述高電平信號(hào)閾值。本發(fā)明的另一方案提供了用于抑制多普勒頻譜信號(hào)上出現(xiàn)的噪聲的方法。根據(jù)本 發(fā)明的該方案的方法包括輸入所述多普勒頻譜信號(hào)；接收多普勒增益控制信號(hào)；使用對(duì) 應(yīng)于所述多普勒增益控制信號(hào)的噪聲抑制增益曲線g(P)；以及利用所述噪聲抑制增益曲 線g(P)來處理所述多普勒頻譜振幅，其中，根據(jù)所述噪聲抑制增益曲線的響應(yīng)來調(diào)節(jié)所述 多普勒頻譜振幅的各個(gè)頻率。本發(fā)明的另一方案提供了用于抑制多普勒頻譜信號(hào)上出現(xiàn)的噪聲的噪聲抑制系 統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的該方案的系統(tǒng)包括輸入端，其被配置為接收經(jīng)增益調(diào)節(jié)的多普勒頻譜信 號(hào)；增益控制信號(hào)輸入端，其被配置為接收用于調(diào)節(jié)所述經(jīng)增益調(diào)節(jié)的多普勒頻譜信號(hào)的 增益的增益控制信號(hào)，以生成噪聲抑制增益曲線g(P)；增益函數(shù)處理器，其被配置為利用 所述噪聲抑制增益曲線g(P)來處理所述經(jīng)增益調(diào)節(jié)的多普勒流信號(hào)，其中，根據(jù)所述噪聲 抑制增益曲線g(P)的響應(yīng)來調(diào)節(jié)所述多普勒頻譜信號(hào)輸入端的各個(gè)頻譜成分的振幅；以 及輸出端，其被配置為輸出經(jīng)噪聲抑制且經(jīng)增益調(diào)節(jié)的多普勒流信號(hào)。
在附圖和下列描述中闡述了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的其它特 征、目的和優(yōu)點(diǎn)將通過描述和附圖以及通過權(quán)利要求而顯而易見。


圖1為示范性的高增益多普勒頻譜圖。
圖2為示范性的低增益多普勒頻譜圖。
圖3為具有本底噪聲的示范性多普勒頻譜圖。
圖4為示范性的噪聲抑制增益函數(shù)g(p)。
圖5A為在噪聲抑制之前的示范性多普勒頻譜。
圖5B為在噪聲抑制之后的示范性多普勒頻譜。
圖6為具有自動(dòng)多普勒增益控制系統(tǒng)和噪聲抑制器的示范性多普勒頻譜處理器。
圖7為描述自動(dòng)多普勒增益控制方法的示范性流程圖。
圖8為示范性的多個(gè)噪聲抑制增益曲線。
圖9為描述噪聲抑制方法的示范性流程圖。
圖10為具有自動(dòng)多普勒增益控制和噪聲抑制的示范性超聲波成像系統(tǒng)。
圖11A為示范性增益函數(shù)處理器g(p)和g(p)發(fā)生器。
圖11B為具有發(fā)生器的示范性增益函數(shù)處理器g(p)。
圖12為關(guān)于時(shí)間的示范性多普勒頻譜。
具體實(shí)施例方式將結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例，在全部附圖中，相似的數(shù)字表示相似的元 件。在對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地解釋之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不局限于其對(duì)在下 列描述中提出的或在附圖中圖示的示例的細(xì)節(jié)的應(yīng)用。本發(fā)明可以為其它實(shí)施例，且可 以以各種應(yīng)用并以各種方式來實(shí)踐或?qū)嵤?。而且，?yīng)當(dāng)理解的是，本文所使用的措辭和術(shù) 語是為了描述的目的并且不應(yīng)當(dāng)視為限制。本文所使用的“包括(including)”、“包括 (comprising) ”或“具有”及其變化是指包括之后所羅列的項(xiàng)目及其等同物以及其它項(xiàng)目。 術(shù)語“安裝”、“連接”和“聯(lián)結(jié)(coupled) ”被廣泛地使用并且包括直接和間接的安裝、連接 和聯(lián)結(jié)。此外，“連接”和“聯(lián)結(jié)”不限于物理或機(jī)械的連接或聯(lián)結(jié)。應(yīng)當(dāng)注意到的是，本發(fā)明不局限于所描述的或附圖中隱含的任何特定的軟件語 言。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，各種可選軟件語言可以用于實(shí)施本發(fā)明。還應(yīng)當(dāng) 注意到的是，作為本領(lǐng)域內(nèi)的通常慣例，圖示并描述了一些部件和項(xiàng)目，好像它們是硬件元 件一樣。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員基于對(duì)詳細(xì)說明書的閱讀應(yīng)當(dāng)理解的是，在至少一個(gè)實(shí) 施例中，可以以軟件或硬件來實(shí)施方法和系統(tǒng)中的部件。圖10示出了包括具有自動(dòng)多普勒增益和噪聲抑制系統(tǒng)的多普勒頻譜處理器1010 的超聲波系統(tǒng)。圖6示出了具有自動(dòng)增益機(jī)619和噪聲抑制器617的多普勒處理器1010。 圖7示出了描述自動(dòng)多普勒增益方法的流程圖。圖9示出了描述噪聲抑制方法的流程圖。 通過發(fā)送/接收開關(guān)1004，從由發(fā)送器1002驅(qū)動(dòng)的超聲波探測(cè)器1006發(fā)送超聲波信號(hào)。 接收器1008通過開關(guān)1004接收來自探測(cè)器1006的超聲波信號(hào)并且對(duì)信號(hào)1009進(jìn)行處理 (步驟705)。
接收器1008將經(jīng)處理的信號(hào)1009輸出到多普勒頻譜處理器1010、彩色流處理器 1012和B模式圖像處理器1014。多普勒頻譜處理器1010對(duì)信號(hào)1009進(jìn)行處理，并且將多 普勒頻譜輸出到掃描變換器1016。彩色流處理器1012對(duì)信號(hào)1009進(jìn)行處理，并且將彩色 流圖像輸出到掃描變換器1016。B模式圖像處理器1014對(duì)信號(hào)1009進(jìn)行處理，并且將B 模式圖像輸出到掃描變換器1016。掃描變換器1016接收來自B模式圖像、彩色流圖像和多 普勒頻譜的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并且將這些圖像變換為經(jīng)掃描變換的圖像以輸出到顯示監(jiān)視 器 1018。將經(jīng)處理的信號(hào)1009聯(lián)結(jié)到多普勒信號(hào)處理器611以在時(shí)域中計(jì)算多普勒流信 號(hào)612 (步驟710)。將多普勒流信號(hào)612聯(lián)結(jié)到可變?cè)鲆娣糯笃?VGA) 613以調(diào)節(jié)多普勒 信號(hào)的增益。將經(jīng)增益調(diào)節(jié)的多普勒信號(hào)614聯(lián)結(jié)到將時(shí)域多普勒信號(hào)變換為其頻譜頻率 成分的頻譜分析儀615 (步驟715)。將頻率成分或頻譜616聯(lián)結(jié)到噪聲抑制器617和自動(dòng) 增益機(jī)619。噪聲抑制器617具有可以為如圖4所示的曲線g(p)的輸入-輸出關(guān)系。如 圖11A和圖11B所示，噪聲抑制器617可以被實(shí)施為具有輸入-輸出關(guān)系g(p)1102或1110 的查閱表(LUT)、或者計(jì)算器1110或組合，以及也可以為L(zhǎng)UT或計(jì)算器的增益曲線發(fā)生器 1104。對(duì)于LUT與計(jì)算器相結(jié)合作為發(fā)生器1104的情形，可以將噪聲抑制曲線存儲(chǔ)在LUT 中，并且計(jì)算器接收抑制曲線并且生成對(duì)應(yīng)于增益控制信號(hào)642的曲線。對(duì)于LUT單獨(dú)用作發(fā)生器1104的情形，將多條噪聲抑制曲線存儲(chǔ)在LUT中并且對(duì) 應(yīng)于增益控制信號(hào)642來選擇噪聲抑制曲線。可選擇地，單獨(dú)作為發(fā)生器1104的計(jì)算器可 以生成對(duì)應(yīng)于多普勒增益曲線的噪聲抑制曲線。然后發(fā)生器1104將曲線傳遞到增益函數(shù) 處理器1102，增益函數(shù)處理器1102可以為L(zhǎng)UT并且將噪聲抑制曲線g(p)應(yīng)用于多普勒頻 譜616。可選擇地，如圖11B所示，增益函數(shù)g(p)處理器1102和噪聲抑制曲線發(fā)生器1104 可以被實(shí)施為一個(gè)裝置1110?？梢允褂镁哂卸嗥绽疹l譜616輸入和增益控制信號(hào)642輸出 的LUT?？蛇x擇地，計(jì)算器1110可以用于生成噪聲抑制曲線以及將增益函數(shù)g(p)應(yīng)用于多 普勒頻譜616。噪聲抑制器617抑制多普勒頻譜616上出現(xiàn)的噪聲。噪聲抑制器617輸出經(jīng)抑制 噪聲的多普勒頻譜(輸出625)。自動(dòng)增益機(jī)619包括低通濾波器626和信號(hào)閾值處理器 629。低通濾波器626對(duì)由頻譜分析儀615輸出的頻譜頻率成分616進(jìn)行濾波，產(chǎn)生了經(jīng)平 滑的頻譜627，并且輸出到信號(hào)閾值處理器629。還將原始多普勒頻譜616聯(lián)結(jié)到信號(hào)閾值 處理器629 (步驟720)。信號(hào)閾值處理器629包括用于檢測(cè)經(jīng)平滑的頻譜627的電平的高電平閾值 631、低電平閾值633和本底噪聲電平閾值635，以及用于檢測(cè)頻率成分的頻率點(diǎn)計(jì)數(shù)器 (frequency bin counter)6370同樣地，信號(hào)閾值處理器629包括用于檢測(cè)原始多普勒頻 譜616的電平的高電平閾值631、低電平閾值633和本底噪聲電平閾值635，以及用于檢測(cè) 頻率成分的頻率點(diǎn)計(jì)數(shù)器637 (步驟725)。圖3示出了高電平閾值631、低電平閾值633和 本底噪聲電平閾值635對(duì)比最大頻譜振幅電平的示范性的經(jīng)平滑的多普勒頻譜。最大頻譜 振幅電平典型地為255 (8位)、511 (9位)、1023 (10位)，或其它電平。高信號(hào)電平閾值631 可以為例如255、250、225或200，最大為255。低信號(hào)電平閾值633例如可以為128，最大頻 譜電平為255 ；本底噪聲電平閾值635可以為例如16，最大頻譜電平為255。通過由頻譜分析儀615將峰值多普勒頻譜輸出616與高信號(hào)電平閾值613和低信號(hào)電平閾值633相比較，自動(dòng)增益機(jī)619優(yōu)化多普勒流信號(hào)增益。頻率點(diǎn)計(jì)數(shù)器637對(duì)振幅 大于高信號(hào)電平閾值631的多個(gè)連續(xù)多普勒頻譜頻率616進(jìn)行計(jì)數(shù)。頻率點(diǎn)計(jì)數(shù)器637還 對(duì)振幅大于低信號(hào)電平閾值633的多個(gè)連續(xù)多普勒頻譜頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)。頻率點(diǎn)計(jì)數(shù)器637 還檢測(cè)本底噪聲301 (即多普勒頻譜中的平坦部分)的最大電平。圖1示出了多普勒頻譜101，其顯示被削減的(103)峰值多普勒頻譜627。削減出 現(xiàn)在多普勒頻譜振幅超過最大頻譜電平時(shí)。削減指示多普勒增益過高。在本發(fā)明中，如果 振幅大于高信號(hào)電平閾值631的連續(xù)頻譜頻率(或頻率點(diǎn))的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)目，例如10， 則認(rèn)為多普勒增益613過高。圖2示出了顯示指示多普勒增益過低的低(201)峰值多普勒頻譜627或616振幅 (或功率)的多普勒頻譜。在本發(fā)明中，如果振幅大于低信號(hào)電平閾值633的連續(xù)頻譜頻率 (或頻率點(diǎn))的數(shù)量小于預(yù)定數(shù)目，例如10，則認(rèn)為可變?cè)鲆娣糯笃?13的增益(多普勒增 益)過低。除原始(即，單個(gè))多普勒頻譜616以外，經(jīng)平滑(低通濾波)的多普勒頻譜627 還可以以較少的預(yù)設(shè)(計(jì)數(shù))數(shù)目和/或較低的高信號(hào)電平來使用。由于大多數(shù)的電噪聲是隨機(jī)的，因此自動(dòng)增益機(jī)619檢測(cè)可以橫跨整個(gè)頻率范圍 展開的本底噪聲。當(dāng)計(jì)算多普勒頻譜時(shí)，噪聲由于其寬帶特性而橫跨整個(gè)頻率范圍展開。如 果血流速度小于最大速度或多普勒頻譜帶寬小于PRF，則容易檢測(cè)到噪聲。圖3示出了連同 多普勒頻譜一起的最大本底噪聲301和高信號(hào)電平閾值631與低信號(hào)電平閾值633之間的 靜區(qū)303。如圖3所示，可以容易地識(shí)別僅由本底噪聲構(gòu)成的頻帶(低電平紋波)，并且在 該頻率范圍中確定本底噪聲的最大電平301。例如，對(duì)于除基線(0頻率)附近以外的全部 頻譜頻率成分，可以計(jì)算預(yù)定數(shù)目(例如10個(gè))的連續(xù)頻率成分(點(diǎn))的平均振幅，因?yàn)?在該區(qū)域中由于壁濾波器效應(yīng)而不存在噪聲。在圖3中可以看出，對(duì)于血流，本底噪聲區(qū)域 的平均振幅將比頻譜頻率成分的平均振幅小得多。因此，與血流面積進(jìn)行比較來確定本底 噪聲面積。獲得了最小平均振幅并且用預(yù)定因子乘最小平均振幅以估算最大本底噪聲。由 于血液速度在心臟收縮期間為高而在心臟舒張期間為低，因此血流速度隨時(shí)間而變化。因 此，在心臟舒張期間，因?yàn)檠鞯颓腋哳l不存在(即僅顯示本底噪聲)，所以本底噪聲通常 出現(xiàn)在高頻區(qū)域中。這可以進(jìn)一步用于識(shí)別本底噪聲。如果峰值多普勒頻譜627或616小于低信號(hào)電平閾值633，則自動(dòng)增益機(jī)619生成 輸出到可變?cè)鲆娣糯笃?13的增益控制信號(hào)630 (步驟730)。增益控制信號(hào)630通過自動(dòng) /手動(dòng)多普勒增益模式開關(guān)639而聯(lián)結(jié)到可變?cè)鲆娣糯笃?13。開關(guān)639通過在導(dǎo)出的增 益控制信號(hào)630與用戶調(diào)節(jié)的手動(dòng)增益控制信號(hào)641之間切換而允許用戶在自動(dòng)增益控制 與用戶增益控制之間進(jìn)行選擇。增益控制信號(hào)630可以從多個(gè)控制策略中導(dǎo)出并且對(duì)應(yīng)于 提高峰值多普勒頻譜所需的校正量，即，振幅超過高電平閾值631的連續(xù)頻譜頻率627的數(shù) 目等于預(yù)定數(shù)目或預(yù)定數(shù)目減去小的預(yù)設(shè)數(shù)目，直到實(shí)現(xiàn)校正增益。如果本底噪聲301存 在并且與峰值多普勒頻譜627成比例地升至本底噪聲電平閾值635以上，則調(diào)節(jié)增益控制 信號(hào)630，減小多普勒增益使得本底噪聲等于或小于本底噪聲電平閾值635(步驟735)。如果振幅超過高電平閾值631的連續(xù)多普勒頻譜頻率(即頻率點(diǎn))的數(shù)目大于預(yù) 定數(shù)目，則檢測(cè)到高增益并且自動(dòng)增益機(jī)619生成輸出到可變?cè)鲆娣糯笃?13的增益控制 信號(hào)630 (步驟740)。增益控制信號(hào)630對(duì)應(yīng)于減小峰值多普勒頻譜所需的校正量，即，振幅超過高電平閾值631的連續(xù)頻譜頻率627或616的數(shù)目等于預(yù)定數(shù)目或預(yù)定數(shù)目減去預(yù) 設(shè)數(shù)目，直到實(shí)現(xiàn)校正增益。如果本底噪聲301存在并且大于本底噪聲電平閾值635，則調(diào) 節(jié)增益控制信號(hào)630，減小多普勒增益使得本底噪聲等于或小于本底噪聲電平閾值635 (步 驟 745)。如果峰值多普勒頻譜627或616小于或等于高信號(hào)電平閾值631情況(S卩，如果 振幅超過高電平的連續(xù)頻譜頻率的數(shù)目超過預(yù)定數(shù)目)，并且如果最大本底噪聲301大于 本底噪聲電平閾值635，則調(diào)節(jié)增益控制信號(hào)630。減小多普勒增益，使得最大本底噪聲等 于或小于本底噪聲電平閾值635。噪聲抑制器617抑制多普勒信號(hào)616上出現(xiàn)的噪聲。圖9示出了描述噪聲抑制方 法的流程圖。由于本底噪聲隨著增益(多普勒增益)而變化，因此噪聲抑制器617取決于 增益控制信號(hào)642 (步驟905、910)。如果多普勒增益增加，則噪聲抑制器617接收增益控制 信號(hào)642并且從增益曲線發(fā)生器1104或1110中存儲(chǔ)或生成的多條增益曲線中選擇噪聲抑 制增益曲線(步驟915)。圖8示出了對(duì)于低增益、中增益和高增益情況下在發(fā)生器1104或1110中存儲(chǔ)或 生成的三條噪聲抑制增益曲線的示例。在增益曲線發(fā)生器1104或1110中存儲(chǔ)或生成的抑 制增益曲線與增益設(shè)置一致。如圖8所示，如果增益控制信號(hào)所指示的多普勒增益為低，則 選擇或生成“低增益”的噪聲抑制曲線。如果多普勒增益為中，則選擇或生成“中增益”的 噪聲抑制曲線。如果增益為高，則選擇或生成“高增益”的噪聲抑制曲線。將選擇出的噪聲 抑制增益曲線作為增益函數(shù)g(P)加載到增益函數(shù)處理器1102或1110中(步驟920)。在 另一示例中，如果多普勒增益控制信號(hào)642設(shè)置為1，則選擇或生成第1抑制曲線。如果多 普勒增益控制信號(hào)642設(shè)置為2，則選擇或生成第2抑制曲線。同樣地，如果多普勒增益控 制信號(hào)為N，則選擇或生成第N抑制曲線。加載選擇出的噪聲抑制增益曲線，作為增益函數(shù) g(p) 1102或1110 (步驟920)。如圖11A和圖11B所示，噪聲抑制器617可以包括單個(gè)計(jì)算 器、具有LUT的計(jì)算器、或多個(gè)LUT，并且使用增益控制信號(hào)642。噪聲抑制器617接收多普勒頻譜616，并且利用響應(yīng)g(p) 1102或1110來變換各 個(gè)頻譜幅度P。增益函數(shù)g(P) 1102或1110為來自增益曲線發(fā)生器1104或1110的增益曲 線。圖4示出了作為曲線的增益函數(shù)g(p)。圖5A示出了具有噪聲的多普勒頻譜。圖5B示出了噪聲抑制器617的結(jié)果(步驟 925)。噪聲抑制器617應(yīng)用了降低本底噪聲的噪聲抑制曲線技術(shù)。已經(jīng)描述了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在不背離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種改進(jìn)。本發(fā)明中信號(hào)的處理順序可以變化。本發(fā)明中系 統(tǒng)處理器的順序也可以變化。每個(gè)處理器還可以用其它處理器來替換。方法步驟的順序可 以變化。方法可以進(jìn)行改進(jìn)。因此，其它實(shí)施例在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于在超聲波成像期間自動(dòng)控制來自多普勒信號(hào)處理器的增益的方法，包括輸入返回的超聲波信號(hào)；對(duì)所述返回的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；對(duì)所述返回的超聲波信號(hào)進(jìn)行壁濾波，產(chǎn)生多普勒流信號(hào)；對(duì)所述多普勒流信號(hào)執(zhí)行頻譜分析，產(chǎn)生多普勒頻譜；設(shè)置高電平信號(hào)閾值；設(shè)置低電平信號(hào)閾值；設(shè)置本底噪聲電平閾值；根據(jù)所述多普勒流信號(hào)來檢測(cè)峰值多普勒頻譜電平和多普勒頻譜最大本底噪聲；如果所述峰值多普勒頻譜振幅小于所述低電平信號(hào)閾值，則增加多普勒流信號(hào)增益，直到所述峰值多普勒頻譜振幅等于所述高電平信號(hào)閾值或所述最大本底噪聲等于所述本底噪聲電平閾值；以及如果所述峰值多普勒頻譜振幅大于所述高電平信號(hào)閾值，則減小所述多普勒流信號(hào)增益，直到所述峰值多普勒頻譜振幅等于所述高電平信號(hào)閾值或所述最大本底噪聲等于所述本底噪聲電平閾值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括利用低通濾波器對(duì)所述多普勒頻譜進(jìn)行平滑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)所述峰值多普勒頻譜振幅是否大于所述高電 平信號(hào)閾值的判定進(jìn)一步包括對(duì)振幅大于所述高電平信號(hào)閾值的多個(gè)連續(xù)多普勒頻譜頻率成分進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及 將振幅大于所述高電平信號(hào)閾值的連續(xù)多普勒頻譜頻率成分的數(shù)目與預(yù)定數(shù)目進(jìn)行 比較，其中，如果連續(xù)頻率成分的所述數(shù)目大于所述預(yù)定數(shù)目，則所述峰值多普勒頻譜振幅 大于所述高電平信號(hào)閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)所述峰值多普勒頻譜是否小于所述低電平信 號(hào)閾值的判定進(jìn)一步包括對(duì)振幅大于所述低電平信號(hào)閾值的多個(gè)連續(xù)多普勒頻譜頻率成分進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及 將振幅大于所述低電平信號(hào)閾值的連續(xù)多普勒頻譜頻率成分的數(shù)目與預(yù)定數(shù)目進(jìn)行 比較，其中，如果連續(xù)頻率成分的所述數(shù)目小于所述預(yù)定數(shù)目，則所述峰值多普勒頻譜振幅 小于所述低電平信號(hào)閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測(cè)所述多普勒頻譜最大本底噪聲進(jìn)一步包括 對(duì)于除零頻率基線附近的頻率成分以外的全部頻譜頻率成分，計(jì)算預(yù)定數(shù)目的連續(xù)多普勒頻譜頻率成分的平均振幅；確定所述平均振幅中的最小平均振幅；以及 判定最大本底噪聲為用預(yù)定因子乘所述最小平均振幅。
6.一種用于在超聲波成像期間自動(dòng)控制多普勒頻譜處理器的增益的系統(tǒng)，包括 接收器，其被配置為接收返回的超聲波信號(hào)并且具有輸出端；多普勒信號(hào)處理器，其具有輸出端和聯(lián)結(jié)到接收器輸出端的輸入端，所述多普勒信號(hào) 處理器被配置為對(duì)所述返回的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和壁濾波并且輸出多普勒流信號(hào)； 可變?cè)鲆娣糯笃鳎渚哂新?lián)結(jié)到所述多普勒信號(hào)處理器輸出端的輸入端、增益控制信號(hào)輸入端和輸出端，所述可變?cè)鲆娣糯笃鞅慌渲脼楦淖兯龆嗥绽樟餍盘?hào)的增益；頻譜分析儀，其具有輸出端和聯(lián)結(jié)到所述可變?cè)鲆娣糯笃鬏敵龆说妮斎攵?，所述頻譜分析儀被配置為將所述多普勒流信號(hào)變換為其對(duì)應(yīng)的頻譜；以及自動(dòng)增益機(jī)，其聯(lián)結(jié)到所述頻譜分析儀輸出端，所述自動(dòng)增益機(jī)被配置為接收所述多 普勒頻譜并且檢測(cè)峰值多普勒頻譜振幅和最大本底噪聲，其中，基于所述多普勒流信號(hào)頻 譜中存在的所述最大本底噪聲以及預(yù)定的高信號(hào)電平閾值、低信號(hào)電平閾值和本底噪聲信 號(hào)電平閾值來計(jì)算增益控制信號(hào)并且將所述增益控制信號(hào)聯(lián)結(jié)到所述可變?cè)鲆娣糯笃髟?益控制信號(hào)輸入端，其中，如果所述峰值多普勒頻譜振幅大于所述高電平信號(hào)閾值，或小于 所述低電平信號(hào)閾值，則調(diào)節(jié)總增益以保持所述峰值多普勒頻譜振幅大于所述低電平信號(hào) 閾值并且小于所述高電平信號(hào)閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，如果所述峰值多普勒頻譜振幅小于所述低電平 信號(hào)閾值，則所述自動(dòng)增益機(jī)被進(jìn)一步配置為增加所述多普勒增益信號(hào)，直到所述峰值多 普勒頻譜等于所述高電平信號(hào)閾值或所述最大本底噪聲等于所述本底噪聲電平閾值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，如果所述峰值多普勒頻譜振幅大于所述高電平 信號(hào)閾值，則所述自動(dòng)增益機(jī)被進(jìn)一步配置為減小所述多普勒增益信號(hào)，直到所述峰值多 普勒頻譜振幅等于所述高電平信號(hào)閾值或所述最大本底噪聲等于所述本底噪聲電平閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)增益機(jī)進(jìn)一步包括低通濾波器，所述低 通濾波器被配置為對(duì)所述多普勒頻譜進(jìn)行平滑。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)增益機(jī)被進(jìn)一步配置為對(duì)振幅大于所 述高電平信號(hào)閾值的所述峰值多普勒頻譜的多個(gè)連續(xù)頻率成分進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且將振幅大于 所述高電平信號(hào)閾值的連續(xù)頻率成分的數(shù)目與預(yù)定數(shù)目進(jìn)行比較，其中，如果連續(xù)頻率成 分的所述數(shù)目大于所述預(yù)定數(shù)目，則所述峰值多普勒頻譜振幅大于所述高電平信號(hào)閾值。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)增益機(jī)被進(jìn)一步配置為對(duì)振幅大于所 述低電平信號(hào)閾值的所述峰值多普勒頻譜的多個(gè)連續(xù)頻率成分進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且將振幅大于 所述低電平信號(hào)閾值的連續(xù)頻率成分的數(shù)目與預(yù)定數(shù)目進(jìn)行比較，其中，如果連續(xù)頻率成 分的所述數(shù)目小于所述預(yù)定數(shù)目，則所述峰值多普勒頻譜振幅小于所述低電平信號(hào)閾值。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)增益機(jī)被進(jìn)一步配置為對(duì)于除零頻率 基線附近的頻率成分以外的全部頻譜頻率成分，根據(jù)預(yù)定數(shù)目的連續(xù)多普勒頻譜頻率成分 的平均振幅來檢測(cè)所述多普勒頻譜最大本底噪聲，并且確定所述平均振幅中的最小平均振 幅，其中，所述最大本底噪聲為用預(yù)定因子乘所述最小平均振幅。
13.一種用于抑制多普勒頻譜信號(hào)上出現(xiàn)的噪聲的方法，包括輸入所述多普勒頻譜信號(hào)；接收多普勒增益控制信號(hào)；使用對(duì)應(yīng)于所述多普勒增益控制信號(hào)的噪聲抑制增益曲線g(P)；以及利用所述噪聲抑制增益曲線g(P)來處理所述多普勒頻譜振幅，其中，根據(jù)所述噪聲抑 制增益曲線的響應(yīng)來調(diào)節(jié)所述多普勒頻譜振幅的各個(gè)頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，使用噪聲抑制增益曲線進(jìn)一步包括生成對(duì)應(yīng) 于所述多普勒增益控制信號(hào)的噪聲抑制曲線g(P)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，使用噪聲抑制增益曲線進(jìn)一步包括選擇對(duì)應(yīng)于所述多普勒增益控制信號(hào)的噪聲抑制曲線g(P)。
16.一種用于抑制多普勒頻譜信號(hào)上出現(xiàn)的噪聲的噪聲抑制器，包括輸入端，其被配置為接收經(jīng)增益調(diào)節(jié)的多普勒頻譜信號(hào)；增益控制信號(hào)輸入端，其被配置為接收用于調(diào)節(jié)所述經(jīng)增益調(diào)節(jié)的多普勒頻譜信號(hào)的 增益的增益控制信號(hào)，以生成噪聲抑制增益曲線g(p)；增益函數(shù)處理器，其被配置為利用所述噪聲抑制增益曲線g(P)來處理所述經(jīng)增益調(diào) 節(jié)的多普勒流信號(hào)，其中，根據(jù)所述噪聲抑制增益曲線g(p)的響應(yīng)來調(diào)節(jié)所述多普勒頻譜 信號(hào)輸入端的各個(gè)頻譜成分的振幅；以及輸出端，其被配置為輸出經(jīng)噪聲抑制且經(jīng)增益調(diào)節(jié)的多普勒流信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的噪聲抑制器，其中，所述增益函數(shù)處理器進(jìn)一步包括包含 噪聲抑制增益曲線g(P)的第一查閱表，所述噪聲抑制增益曲線g(P)是從響應(yīng)于所述增益 控制信號(hào)來生成噪聲抑制增益曲線的噪聲抑制曲線發(fā)生器接收到的。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的噪聲抑制器，其中，所述增益控制信號(hào)選擇具有預(yù)定響 應(yīng)的多條噪聲抑制增益曲線g(P)中對(duì)應(yīng)于所述增益控制信號(hào)的一條噪聲抑制增益曲線 g(p) °
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的噪聲抑制器，其中，所述增益函數(shù)處理器進(jìn)一步包括與LUT 相結(jié)合的計(jì)算器，所述計(jì)算器通過存儲(chǔ)的噪聲抑制曲線和所述增益抑制曲線來生成噪聲抑 制曲線。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的噪聲抑制器，其中，所述增益函數(shù)處理器是從由計(jì)算器、計(jì) 算器和查閱表、或多個(gè)查閱表構(gòu)成的群組中選擇出的。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的噪聲抑制器，其中，所述抑制曲線發(fā)生器進(jìn)一步包括計(jì)算 器和包括多條噪聲抑制增益曲線的查閱表。
全文摘要
公開了這樣一種系統(tǒng)和方法其在測(cè)量血流速度時(shí)檢查由超聲波系統(tǒng)輸出的多普勒頻譜信號(hào)，以確定適當(dāng)?shù)亩嗥绽赵鲆娌⑶乙种贫嗥绽疹l譜中出現(xiàn)的噪聲。檢查多普勒頻譜中出現(xiàn)的噪聲并且將所述噪聲用作最佳增益的標(biāo)準(zhǔn)。如果多普勒增益根據(jù)預(yù)定電平過高或過低，則相應(yīng)地調(diào)節(jié)總增益。
文檔編號(hào)A61B8/06GK101842054SQ20088011404
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者田村正 申請(qǐng)人:阿洛卡株式會(huì)社