专利名称：一种用于触摸屏超声诊断仪的多普勒频谱优化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及触摸屏超声诊断仪，尤其是是一种用于触摸屏超声诊断仪的多普勒频谱优化装置，具体地说是一种多普勒频谱自动优化的触摸屏超声诊断仪，属于触摸屏超声诊断仪的技术领域。
背景技术：
多普勒血流显示是在二维超声即声像图基础上增加了丰富的、有用的血流信息，现在超声界已经成为一种不可缺少的技术。如何获得有效的、优质的频谱图像对正确地评价多普勒超声所见从而避免误诊显得尤其重要。在多普勒成像中，频谱的纵轴坐标为血流的正负血流速度,其横轴坐标为时间。血流速度的大小受到PRF (脉冲重复频率)的限制。为了准确地显示血流速度的大小以及方向，PRF必须满足:fPKF彡2.fd，其中fPKF为脉冲重复频率，fd为频移，否则，就会发生血流极性错误的表达，即混叠现象，一旦发生混叠现象，对医生正确的诊断带来极大的影响。针对上述问题，在发明专利“触摸屏超声诊断仪及其脉冲多普勒模式调节方法”(中国申请号为:201110196110.6，中国公开号为:CN102319087A，中国
公开日期为2012年I月18号)中提供了一种在脉冲多普勒模式下通过直接向触摸屏上基线所在位置发送指令调整基线位置以克服频谱混叠现象使频谱显示最佳的方法，这种方法虽然克服了传统超声诊断仪通过按键操作的繁琐性，使医生在操作时更加简单方便，但还存在问题，就是依然无法完全摆脱人工操作，不能够实现进入多普勒模式后根据当前系统情况自动调整基线位置以使频谱图像显示最佳。从上述可以看出，多普勒频谱`是否能够显示最佳与基线在整个频谱图像中的位置有着密切的关系，而调整基线在整个频谱图像中的位置除了上述手动调节外，若想在触摸屏超声诊断仪上实现自动调整基线位置以使多普勒频谱显示最佳，则涉及到如何自动地设置PRF，通过PRF的改变使得基线在整个频谱图像中的位置在最合适的位置。在不同的应用下需要选择适当的PRF，比如，若用于测量乳腺等小器官病变的低速血流时，若采用较大的PRF会增加混叠的可能性。又如，在检测心脏或者周身各个部位的动静脉血流时，血流速度可能大于PRF，这时若过分降低PRF不但会引起混叠现象，还有可能会由于PRF设置过低而引起彩色血流信号从血管腔内“外溢”的伪像。现在大多数仪器上的“彩色键”具有彩色优先(color priority)以提高彩色血流信号的敏感性,但由于其空间分辨率较差，使任何细小的动静脉血管在显示时都失真地变为粗大的彩色血流，即彩色外溢的伪像，这使得依照彩色多普勒成像显示出的血管对于血管径线的测量是不可靠的。为了减少彩色“外溢”伪像以及混叠现象的发生，需要合理调整PRF。在大多数的超声波应用中需要医生手动调节相应于血流速度的PRF，这必然耗费医生大量的时间。合理调整PRF涉及到如何快速准确地检测频谱包络，即频谱最大频率以及频谱最小频率的问题，现有技术中对于频谱包络的自动提取技术包括基于数字图像处理技术，利用图像边缘检测实现自动包络提取，比如二值化法、边缘点跟踪法等，还包括利用多普勒信号在频域的限带特性，釆用数字估计检测技术实现自动包络提取，比如百分比法、三直线拟
口 寸 ο百分比法只有在信噪比很高的情况下才可以获得较好的估计效果。由于在整个心动周期内信号带宽的变化，很难找到一个长时间最佳的百分比系数。三直线拟合方法在心脏的舒张末期信号带宽较窄时，频谱包络的提取效果较好，而在收缩期则明显较差。
发明内容本实用新型要解决的问题是目前超声诊断仪通过手动方式调节脉冲重复频率以及相应的频谱标度中的基线位置使得医生在此方面花费大量时间，针对上述问题，本实用新型提供一种用于触摸屏超声诊断仪的多普勒频谱优化装置，使系统自动获取当前多普勒频谱包络并根据此自动调节基线至整幅频谱图像的最佳位置。按照本实用新型提供的技术方案，所述用于触摸屏超声诊断仪的多普勒频谱优化装置，包括控制器，还包括与控制器相连的多普勒参数优化模块，所述多普勒参数优化模块包括PRF设定模块和基线位置设定模块；控制器的输出端与显示器相连。所述控制器与超声诊断仪内的发射电路相互连接，发射电路的输出端与换能器相连；换能器的输出端与接收电路相连，接收电路通过波束合成与解调器相连，所述解调器分别通过B模式信号处理超声成像模块、彩色多普勒超声成像模块与显示器相连，接收电路、波束合成、解调器、B模式信号处理超声成像模块、彩色多普勒超声成像模块及显示器与控制器相互连接；控制器还与触摸屏输入模块相连。本实用新型与已有技术相比具有以下优点:本实用新型提供一种用于触摸屏超声诊断仪的脉冲重复频率自动优化方法及其装置，在获取多普勒数据后，系统自动调节脉冲重复频率以及频谱基线的位置使整个频谱图像在不产生混叠的前提下显示最佳。
图1是本实用新型触摸屏超声诊断仪系统框图。图2是不产生混叠时双极性频谱示意图。图3是本实用新型自动调节PRF以及基线移动流程图。图4是多普勒信号的功率谱图。图5 (a)是本实用新型正极性与负极性频谱产生混叠的一种示意图。图5 (b)是本实用新型通过自动基线移动解决正极性转变为负极性频谱混叠示意图。图6 (a)是本实用新型正极性与负极性频谱产生混叠的另一种示意图。图6 (b)是本实用新型通过增大PRF解决正极性转变为负极性频谱混叠示意图。图7 Ca)是本实用新型负极性与正极性产生混叠的一种示意图。图7 (b)是本实用新型通过自动基线移动解决负极性转变为正极性频谱混叠示意图。图8 (a)是本实用新型负极性与正极性产频谱产生混叠的另一种示意图。图8 (b)是本实用新型通过增大PRF解决负极性转变为正极性频谱混叠示意图。图9 (a)是双极性频谱图的一种示意图。、[0027]图9 (b)是本实用新型自动调节PRF使得双极性频谱图像显示最佳示意图。图10 (a)是正极性频谱图的一种示意图。图10 (b)是本实用新型自动调节PRF使得正极性频谱图像显示最佳示意图。图11 (a)是负极性频谱图。图11 (b)是本实用新型自动调节PRF使得负极性频谱图像显示最佳示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示，一种触摸屏超声设备的系统包括:控制器101、发射电路102、换能器103、接收电路104、波束合成105、解调器106、B模式信号处理超声成像模块107、彩色多普勒超声成像模块108、显示器109、触摸屏输入110以及多普勒参数优化模块111，多普勒参数优化模块111进一步包括PRF设定模块112和基线位置设定模块113。换能器103 (也叫探头)是超声波的发射和接收装置，可以将电能转换为声能，也可以将声能转换为电能，首先发射电路102在控制器101的协调下，向换能器103发送电信号，由换能器103将其转换为超声波发射出去，接收电路104负责接收换能器103传过来的回声信号(已经由换能器转换为电信号)，并将其进行放大、数模变换等处理，波束合成105对不同方向上的回声信号进行动态聚焦以及动态孔径处理，将其合成在一起，然后传输给解调器106进行解调处理，然后将产生的I/Q数据分别传输给B模式信号处理超声成像模块107和彩色多普勒超声成像模块108，一路信号经B模式信号处理超声成像模块107处理得到二维灰度图像信号，另一路信号经过壁滤波等处理得到彩色多普勒图像信号，最终上述图像信号经过合成后显示在显示器109上，多普勒频谱优化模块111主要通过分析由B模式信号处理超声成像模块107和彩色多普勒超声成像模块108形成的多普勒频谱来自动优化成像。所述I/Q数据的“I”指同相位分量(In-phase component), “Q”指正交分量(quadrate component)。触摸屏输入110与控制器101相连，控制器101的输出端与发射电路102、换能器103以及接收电路104、波束合成105、解调器106依次相连，解调器106分别与B模式信号处理超声成像模块107和彩色多普勒超声成像模块108相连接后再与显示器109相连且上述单元均与控制器101相连，控制器101还与多普勒参数优化模块111相连。图2所示的在不发生混叠现象时的双极性频谱，从图上可以看出，多普勒频谱的横轴代表时间，纵轴代表频率偏移，多普勒频谱的纵轴通常具有从_fPKF/2至+fPKF/2的频率范围。正向频率范围可分配为O至+fPKF/2的正频率，反之，负向频率范围可分配为_fPKF/2至O的负频率。为了后续方便描述且不产生歧义，将频率O至+fPKF/2对应的频谱称为正极性频谱,反之,将频率_fPKF/2至O对应的频谱称为负极性频谱。整个频谱包络由最大频率曲线fmax201以及最小频率曲线fmin202组成，其中fmaxH是最大频率曲线fmax201的最大值，
是最小频率曲线fmin202的最小值。通过移动基线203的位置来改变正负极性频率范围的大小。但在超声检查中，出现上述不混叠的双极性频谱的情况较少，大多数情况下，多普勒频谱图并不理想，例如，在检测心脏等部位时，血流速度可能大于当前设定PRF，则会发生混叠现象。这种问题正是本实用新型在图3揭示的技术方案中所要解决的。[0038]如图3所示，一种用于触摸屏超声诊断仪的多普勒频谱优化方法包括以下步骤:a、进入多普勒模式，获取多普勒数据，通过PRF设定模块112计算多普勒频谱的最大频率曲线fmax以及最小频率曲线fmin，并将其传输给控制器101判断多普勒频谱是否发生混叠现象。在步骤301中，首先，由B模式信号处理超声成像模块107和彩色多普勒超声成像模块108的输出结果经过合成后得到多普勒图像数据；通过控制器101将多普勒图像数据传输到PRF设定模块112 ；在步骤302中，通过PRF设定模块112计算最大频率曲线fmax的最大频率值fmaxH以及最小频率曲线fmin的最小频率值 Λ。现以最大频率曲线为例，如图4所示，设含噪声多普勒信号的功率谱密度为S(f)，噪声的功率谱密度为Sn(f)，最大频率曲线fmax的超声多普勒信号的功率谱密度为Sd(f)。定义函数Φ (f)为:
权利要求1.种用于触摸屏超声诊断仪的多普勒频谱优化装置，包括控制器(101)，其特征在于，还包括与控制器(101)相连的多普勒参数优化模块(111)，所述多普勒参数优化模块(111)包括PRF设定模块(112)和基线位置设定模块(113);控制器(101)的输出端与显示器(109)相连； 所述控制器(101)与超声诊断仪内的发射电路(102)相互连接，发射电路(102)的输出端与换能器(103)相连；换能器(103)的输出端与接收电路(104)相连，接收电路(104)通过波束合成(105)与解调器(106)相连，所述解调器(106 )分别通过B模式信号处理超声成像模块(107)、彩色多普勒超声成像模块(108)与显示器(109)相连，接收电路(104)、波束合成(105)、解调器(106)、B模式信号处理超声成像模块(107)、彩色多普勒超声成像模块(108)及显示器(109)与控制器(101)相互连接；控制器(101)还与触摸屏输入模块(110)相连。
专利摘要本实用新型涉及一种用于触摸屏超声诊断仪的多普勒频谱优化装置，其包括控制器，还包括与控制器相连的多普勒参数优化模块，所述多普勒参数优化模块包括PRF设定模块和基线位置设定模块；所述多普勒参数优化模块通过分析由B模式信号处理超声成像模块和彩色多普勒超声成像模块形成的多普勒频谱来优化频谱图像以使其再不发生混叠现象的前提下充分显示，然后通过控制器将优化后的频谱图像传输给显示器对应显示输出。本实用新型操作方便，提高显示效果。
文档编号A61B8/06GK202920239SQ20122040700
公开日2013年5月8日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者莫若理, 龚栋梁, 赵明昌 申请人:无锡祥生医学影像有限责任公司