间上 的离散序号，k是子采样门的序号;s(i，k)表示第k个子采样门中i时刻的IQ原始信号，sk(i) 表示经过时间域符合操作后的信号。
[0037]将I Q信号转换为频域信号为采用快速傅里叶变换实现，具体公式为：
其中，W表示短时窗口傅里叶变换的窗口大小，^卩，表示转 换后的频域信号。
[0038] S400:从获得的频域信号中计算幅度频谱后成像；所述幅度频谱通过公式
庆得。
[0039] S401:对S400获得的频谱图像提高对比度；其通过将幅度频谱在频域上做复合操 作实现，其实现公式为:p(t，ω )= 2Pk(t，ω )。经过频域上的复合操作后，可以使得血管内 各个深度的幅度频谱对比度显著提升，还可以有效的抑制噪声，提高频谱信噪比，有效增强 频谱细节分辨率，真正意义上既抑制噪声也提升频谱细节分辨率。
[0040]所述多维成像系统还包括血速信息可视化模块2,其用于根据提取到的幅度频谱 计算血流速度，并结合信号中的时间信息、血管深度信息形成第一图像、第二图像及第三图 像;其中，第一图像为血管深度信息及血流速度对应图；第二图像为时间信息与血流速度对 应图；第三图像为时间信息与血管深度对应图。
[0041]如图3a、图3b所示，图像提取模块3经过上述步骤获得的图像同时包含血管各个深 度的血流信息，如血管内任意深度、深意时刻的血速信息;其中，分别为展示第一图像的A区 域、展示第二图像B区域(注意B区域并不是上文中提到的B模式成像）、C区域及展示第三图 像的D区域(注意D区域并不等同于上文中提到的D模式成像)四个矩形区域对血流信息进行 展示，其中，A区域与B区域的分割轴为速度轴，其单位为cm/s;B区域与D区域的分割轴为时 间轴，C区域和D区域的分割轴为血管深度轴，用户可通过调节深度轴上的焦点标识实现对B 区域展现图像的深度位置的调整;A区域与D区域的分割轴为血管深度轴；
[0042]具体的，对于获取的Pk(t, ω )信号，其中的k表征子米样门序号，用于表达深度信 息，t为时间序号表达时间信息，频率序号表达速度信息；同时，通过S401的频率复合操作得 到的B区域频谱(时间与血流速度(频率)谱）；可在B区域图中选定时间t，如图3b中B区域中 的线L即为选中的时间点，则可得到A区域频谱(深度与速度谱），通过调节可以观察不同时 刻的该频谱图像;同时，将该深度所有的速度平均，获得的就是D区域频谱(坐标轴是深度与 时间，幅值是平均速度）。
[0043] 具体的，A区域展示的为血管内各深度的血流速度分布谱，横轴表示血管深度，纵 轴表示血管中血流速度分布;表征血流速度的纵轴(A区域与B区域的分割轴)上0坐标并未 位于与横轴的交点处，而是高于与横轴的交点，这是因为，血管中的血液存在与主血流流向 相反的逆向血流;为区分相反流向的血流，可选用不同颜色表征不同的血流流向，如主血流 方向采用红色表征，逆向血流采用蓝色表征；一般，如在某些深度（如距离血管壁较近的深 度）出现了过多的逆向血流，表明血管壁有凸起、硬化或者其他隐患。采用本发明提供的血 流信息多维成像系统可获取血管全深度范围的血流信息，避免出现现有技术中，由于医生 的子采样窗口太小，采集到的子采样窗口内的平均血速因深度不对，而未能展示出血速的 非正常逆流的情况。
[0044] B区域展示的为某一指定深度的血流频谱，横轴表征采样时间，纵轴表征血流速 度;B区域展示的指定深度为A区域横轴及D区域纵轴上三角形箭头所指的深度；即，用户可 根据需要拖动A区域横轴或D区域纵轴上的箭头位置，来调整B区域显示的具体血管深度的 血流频谱;B区域中的竖线表征A区域的血速时间点，即，A区域展示的始终为B区域竖线L所 在的时间点的血管个深度血速信息。
[0045] 图3a、图3b中，D区域为M-Color Mode血流频谱，横轴表征采样时间，纵轴表征血管 深度。
[0046] C区域为信息展示区域，详细展示A区域横轴及D区域纵轴上箭头所指的深度值。图 4a为血管各深度血流速度的三维模型图，用于直观形象的展示被检测血管内各深度在各采 样时间段的血速信息。图4b为图4a与第一图像、第二图像、第三图像关联示意图，图4b中的 长方体表征图4a中的血流速度三维图形，该长方体的三个相互垂直的边轴分别表征时间 轴、血速轴和深度轴，因此图3a中的A区域视图是图4b所示的长方体界面的截面图；B区域视 图是图4b所示的长方体界面的侧视图；而D区域视图是图4b所示的长方体界面的俯视图。 [0047]应注意的是，血速信息可视化模块2对获得的图像进一步的进行平滑处理、压缩处 理再予以显示。
[0048] 所述多维成像系统还包括血流信息提取模块3,所述血流信息提取模块3用于根据 信号处理模块1处理后的信号中的幅度频谱、时间信息及血管深度信息形成第四图像、第五 图像及第六图像;其中，如图5a、图5b所示一种具体显示示例，包含展示第四图像的E区域， 展示第五图像的F区域及展示第六图像的G区域;E区域中，展示传统的血流信息测量结果， 如VS:心脏收缩血流速度，VD:心脏舒张血流速度，VM:血流平均速度，HR:心率，PI:阻力指 数，RI:搏动指数，S/D:心脏舒张收缩比，VFC:血流量，优选的，上述参数均为测量期间内的 平均值；
[0049] F区域中显示的第五图像为根据用户选择的第四图像中的任意参数随时间的波 动，其可以表达了任一参数随时间的具体变化，可避免，第四图像中均值带来对诊断上的片 面信息，其还可以通过观察曲线的变化规律，来辅助诊断某些特殊疾病，如对于心率不齐患 者来说，第四图像中展示的平均值是不能有效展示症状的，但第五图像可轻易看出其心脏 在任意时刻的明显心率跳跃。 G区域中的第六图像中各参数的抖动{1
其中，S(X)为任 一参数在被测时间内的采样点值曲线，u为S(X)的均值;X为采样点。
【主权项】
1. 一种基于超声的血流信息多维成像系统，其特征在于，包括 信号处理模块，用于接收自被测血管采集的射频信号，并将该信号经希尔伯特变换、N 个子采样门划分、时间域复合、壁滤波、频域转换后提取幅度频谱，其中，N个子采样门包含 被测血管的全部深度范围； 血速信息可视化模块，用于根据提取到的幅度频谱计算血流速度，并结合信号中的时 间信息、血管深度信息形成第一图像、第二图像及第三图像;其中，第一图像为血管深度信 息及血流速度对应图；第二图像为时间信息与血流速度对应图；第三图像为时间信息与血 管深度对应图。2. 如权利要求1所述的多维成像系统，其特征在于，子采样门的个数N由血管深度及所 述脉冲波波长确定，B3. 如权利要求2所述的多维成像糸统，其特征在于，子采样门的个数取符合条件的最大 偶数。4. 如权利要求3所述的多维成像系统，其特征在于，子采样门的大小其 中，m是用于检测的脉冲波内包含的脉冲信号个数，其为1以上自然数，Fs是采样频率，Fc是脉 冲信号的中心频率。5. 如权利要求1所述的多维成像系统，其特征在于，所述多维成像系统还包括血流信息 提取模块，所述血流信息提取模块用于根据信号处理模块处理后的信号中的幅度频谱、时 间信息及血管深度信息形成第四图像、第五图像及第六图像;其中，第四图像用于展示心脏 收缩血流速度、心脏舒张血流速度、血流平均速度、心率、阻力指数、搏动指数、心脏舒张收 缩比及血流量在测量期间内的平均值;第五图像用于根据用户的选择，显示第四图像中任 一参数随时间的波动;第六图像用于显示第四图像中各个参数的抖动值。6. 如权利要求1所述的多维成像系统，其特征在于，所得第六图像中各参数的抖动值> _其中，S(X)为任一参数在被测时间内的采样点值曲线，u为S ? (X)的均值;X为采样点。7. 如权利要求1所述的多维成像系统，其特征在于，所述时间域信号复合采用公式sk(i) = Ss(i，k)进行，其中i表示IQ信号在时间上的离散序号，k是子采样门的序号；s(i，k)表示 第k个子采样门中i时刻的IQ原始信号，s k(i)表示经过时间域符合操作后的信号。 所述频域转换为采用短时窗口快速傅里叶变换实现，具体公式为：其中，w表示短时窗口傅里叶变换的窗口大小，^表示转 换后的频域信号。 '2 获取幅度频谱成像的步骤中，所述幅度频谱通过公式/| (?:，= ?私获得。8. 如权利要求1所述的多维成像系统，其特征在于，从获得的频域信号中计算幅度频谱 后，还包括提高频谱对比度的步骤;其通过将幅度频谱在频域上做复合操作实现。9. 如权利要求1所述的多维成像系统，其特征在于，所述射频信号转换为IQ信号后，还 包括经过低通滤波的步骤，低通滤波用于过滤掉信号中的直流分量和无效频率。10. 如权利要求1所述的多维成像系统，其特征在于，图像提取模块从提取幅度频谱成 像后，还包括对图像平滑处理、压缩处理的步骤。
【专利摘要】本发明涉及超声成像领域，特别涉及一种基于超声的血流信息多维成像系统。本发明提供的血流信息多维成像系统通过N个包含血管全深度范围的子采样窗口对采集的IQ信号进行子采样划分，并进一步的通过将每个子采样窗口内的IQ信号进行时间域复合、频域转换等操作得血管全深度范围内各处的血流速度信息，避免了传统D模式成像中，医生需不断移动子采样窗口，且仅能对血管位于子采样窗口内的部位进行检测的缺陷；由于本发明提供的成像系统，同时对血管全深度范围内进行子窗口采样，获取血管全深度范围内各个位置的血流信息，因此，用户可以选择同时观看整个血管的血流信息分布，也可以选择血管中的某一深度任意时刻或任意时间段的血流信息，从而缩小了检测时间，提高了检测效率，简化了检测难度。
【IPC分类】A61B8/06, A61B8/08
【公开号】CN105708496
【申请号】CN201610057298
【发明人】刘西耀, 刘鑫, 邹长俊, 刘东权
【申请人】成都欣声科技有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月27日