具有中断避免的频谱多普勒成像的制作方法

本实施例涉及频谱多普勒超声（Doppler ultrasound）。通过在单个门位置处发射多个脉冲（脉冲波（PW））或连续波（CW），响应于所接收的回波信号而生成频谱多普勒响应。估计针对单个空间区的对象的运动或流动的频率频谱并且将其显示为时间的函数。频谱多普勒超声成像将频谱图像提供为针对门位置的、作为时间（水平轴）的函数的、通过能量调制的速度值（竖直轴）。频谱可以用于研究患者内的流体流动或组织运动。

声谱仪操作员（sonographer）频繁地手动调节多普勒增益、动态范围、壁滤波器、持续性、时间分辨率或频谱多普勒成像的其它参数。一些调节，诸如控制混叠（alias）的脉冲重复频率（PRF），要求系统重配置。在重配置期间或者由于重配置，扫描被中断，导致之前获取的数据的损失和频谱成像的重新开始。虽然调节可以是自动化的，但是自动化仍导致工作流中的中断以激活重配置和/或在重配置期间导致工作流中的中断以获取针对经调节的PRF的数据。甚至在应用了最优设置之后，显示迹线（频谱图像）断开（在其期间不提供频谱的时间间隙）或来自在前PRF的在前数据从图像中被移除（重新开始频谱条（strip））。

技术实现要素：

作为介绍，以下描述的优选实施例包括用于频谱多普勒成像的方法、系统、计算机可读介质和指令。使用高PRF，而不是调节PRF。调节然后对于速度尺度（scale）。通过在持续（on-going）或自动化的基础上、与高PRF无关地优化速度尺度，可以避免用户激活和/或可以避免针对经更改的PRF进行重配置的中断。可以存储所获取的数据，从而允许在选择新的速度尺度或其它设置时再次处理过去的数据。结果得到的频谱多普勒图像可以继续随时间显示频谱而没有间隙或没有由于重配置所致的频谱的过早损失。

在第一方面中，提供了一种用于频谱多普勒成像的方法。换能器以换能器与多普勒门位置之间的超声能量的往返行程行进可允许的最高或更高脉冲重复频率而向多普勒门位置发射超声能量。存储随时间的对所述发射的响应。根据对发射的响应中的至少一个来计算第一速度尺度。第一速度尺度小于或等于脉冲重复频率。针对多普勒门位置而随时间估计第一频谱。基于响应的估计使用第一速度尺度。显示以第一速度尺度的第一频谱的第一图像。第一图像表示第一时间范围。稍后，根据对发射的响应中的至少另一个来计算第二速度尺度。第二速度尺度不同于第一速度尺度。针对多普勒门位置而估计随时间的第二频谱。基于响应的第二频谱的估计使用第二速度尺度。显示以第二速度尺度的第二频谱的第二图像。第二频谱包括来自同样在第一图像中表示的第一时间范围内的时间的频谱。

在第二方面中，一种非暂时性计算机可读存储介质在其中存储了表示指令的数据，所述指令由经编程的处理器可执行以用于频谱多普勒成像。所述存储介质包括指令以用于存储以第一速率（rate）获取的经波束形成（beamformed）的样本，确定随时间的不同显示尺度，所述不同显示尺度基于经波束形成的样本而避免混叠，所述显示尺度小于第一速率，以及通过使用不同显示尺度、在不更改第一速率的情况下生成频谱多普勒条。

在第三方面中，提供了一种用于频谱多普勒成像的系统。发射波束形成器被配置成以持续方式向多普勒门发射声学能量。接收波束形成器被配置成对来自多普勒门并且响应于声学能量的声学回波进行采样。频谱多普勒处理器被配置成针对多普勒门、根据声学回波的样本而估计频谱。根据样本所估计的频谱在不同时间处使用不同参数设置而同时表示重叠时间。显示器被配置成显示频谱。

本发明由随后的权利要求限定，并且本章节中没有什么应当理解为对那些权利要求的限制。以下结合优选实施例来讨论本发明另外的方面和优点。

附图说明

组件和附图未必是按比例绘制的，代替地将重点放在说明本发明的原理上。而且，在附图中，相同参考标号贯穿不同视图指明对应的部分。

图1是用于频谱多普勒成像的方法的一个实施例的流程图图解；

图2是示例频谱多普勒图像；

图3是示例频谱的图形表示；

图4是具有针对时间的、映射到y轴的、由能量调制的速度的示例频谱和示例边界的图形表示；以及

图5是用于增强频谱多普勒成像的系统的一个实施例的框图。

具体实施方式

改进医学超声中的多普勒模式中的工作流。规律地、在触发时或者连续地在无需重配置系统的情况下优化多普勒参数。通过以可能的最高PRF获取多普勒数据，不存在由于多普勒参数中的改变而重配置系统的需要。例如，存储所获取的多普勒数据并且以无混叠并且对于显示而言最优的显示PRF或速度尺度对其进行处理。当优化指示不同速度尺度的使用时，可以使用新的速度尺度来重处理已经以最高PRF获取的数据。可以通过以新的设置重处理整个迹线来消除迹线显示中的任何中断。通过消除用于重配置的按钮按压和等待时间，产生连续迹线而不管速度尺度中的改变。不存在使用户中断其工作流的需要并且没有来自改变频谱迹线的数据损失。

图1示出用于频谱多普勒成像的方法。频谱多普勒成像利用被设置成避免混叠的速度尺度来被优化。速度尺度可以随时间变化而不重配置扫描或不基于不同速度尺度而改变发射和接收。

该方法由图5的系统10或不同系统实现。处理器控制和/或施行动作。一个或多个动作可以通过与用户的交互来施行。其它动作或所有动作可以通过处理器自动施行而没有除了初始激活或门位置确定之外的用户输入。

动作以所示次序施行，但是其它次序是可能的。例如，在动作24之前或在动作30之后施行动作28。

可以提供附加、不同或更少的动作。例如，不施行动作28。在又一示例中，提供用于滤波、处理、随时间的最大速度确定或其它频谱多普勒功能的动作。

针对脉冲波（PW）或连续波（CW）频谱多普勒来实现该方法。“多普勒”用于表述一般的频谱处理。使用来自不同时间的超声样本的其它频谱处理可以被使用。在PW中，使用与回波接收相交错的脉冲波（例如1-50周期）发射来对门位置进行采样。PW可以与诸如B模式或流模式之类的其它成像模式相交错。在CW中，向门位置发射连续波（例如数百或数千个周期），并且在发射的同时接收回波。

对于频谱多普勒成像，定位采样门或频谱多普勒门。例如，施行B模式和/或流模式扫描。用户在结果得到的图像上指示门位置。在其它示例中，门被自动定位，诸如在根据流模式数据所确定的最大多普勒速度或能量的位置处。

在动作20中，换能器发射多个声学能量波束。每个发射的声学或超声能量聚焦在门位置处或者在其附近。聚焦导致发射波束的生成。施行发射序列。重复允许接收充足样本以施行频谱分析。发射任何数目（诸如3-20）的发射波束使得可以估计来自多普勒门的响应的频谱。

通过施行附加的发射，获得附加信息以用于估计其它时间处的频谱。对给定波束的给定响应可以用于不同频谱，诸如其中所接收的响应的移动窗口用于生成每个频谱。

发射以换能器与多普勒门位置之间的超声能量的往返行程行进可允许的设定（set）或更高PRF而发生。超声能量从换能器的元件传播到门位置，并且回波返回到所述元件。该往返行程行进时间加上回响降低时段（例如½的往返行程行进时间）是多普勒成像中的最高或设定PRF。可以使用更高的PRF，诸如其中缩减回响降低时间。可以使用甚至更高的PRF，诸如在CW中，或者其中施行PW发射，其中随后的发射发生在来自先前发射的回波被充分或完全接收之前。

设定或更高PRF可以计及与其它扫描模式的交错。针对频谱多普勒发射或在其期间不发生针对其它模式的发射的时间块而确定所述设定或更高PRF。来自其它模式的所交错的发射可能降低所实现的总体PRF，但是在单独来自频谱多普勒模式的发射期间，使用所述设定或更高PRF。可替换地，所述设定或更高PRF是如降低到提供针对其它成像模式的交错的频谱多普勒发射的重复频率。

通过以具有任何回响降低的往返行程行进时间可允许的设定或更高PRF来进行获取，给定门位置处的组织或流的速度，发射的PRF更可能过采样。允许过采样继续，而不是计算过采样的量和降低发射的PRF。在一些实施例中，所述设定或更高PRF可能仍导致混叠。

在动作22中，换能器接收声学回波。响应于声学能量的发射而接收回波。接收波束形成器对回波进行采样以获取针对门位置所接收的信号。通过聚焦所接收的信号以相干地（coherently）对表示门位置的数据进行组合来形成接收波束。表示门位置的该组合数据是经波束形成的信号。

接收操作响应于重复发射而重复地发生。接收在不同时间来自门位置的经波束形成的样本。随时间而获取针对相同位置的样本。为了频谱分析，获取来自相同位置的样本的集合（ensemble），诸如针对每个频谱五个到二十个样本。样本可以以持续的方式获得，使得具有任何步长（例如每个样本或每隔两个样本）的移动窗口（例如集合或流样本计数）用于估计频谱。

这些响应（例如经波束形成的样本或用于波束形成的通道数据）存储在存储器中，诸如主存储器、转置存储器（corner turning memory）或CINE。存储对频谱多普勒发射的响应。在估计前的该原始多普勒数据以持续的方式被存储，诸如存储如以设定或更高PRF处的速率所获取的经波束形成的样本。

存储可以是先入先出或其它存储格式。例如，存储用于生成当前显示的频谱多普勒图像的经波束形成的样本。图像表示在时间范围上针对门位置的频谱。存储用于估计针对该范围中的每个时间的频谱的响应。当由于针对当前时间添加新频谱而从频谱多普勒图像中移除频谱时，移除仅被使用于现在的未经成像的频谱中的响应。存储用于当前显示的迹线的响应。可替换地，存储更大或更小数目的响应，诸如仅存储针对所有显示的频谱的最新近分数的响应或者存储在频谱替换之后一定量时间内的响应。

在动作24中，处理器计算速度尺度。速度尺度受所述设定或更高PRF所限制。然而，混叠水平以上的过量范围可能导致小于用于频谱多普勒图像的显示场的全部被表示组织或流的速度所使用。图2示出示例频谱多普勒图像，其中速度的竖直范围中的大部分（例如多于¾）与信号相关联。如果所述设定或更高PRF被用作速度尺度，则信号可以在更小的竖直空间中。速度尺度被优化以使用可用的动态范围而没有混叠，同时最大化或使用竖直范围中的大部分。

速度尺度小于用于动作20的发射的PRF，但是可以等于PRF。例如，PRF是10kHz并且速度尺度是1kHz。以往返行程行进可允许的最高PRF或更高PRF来获取多普勒响应。这些响应然后用于计算最优多普勒显示尺度、基线和/或其它处理参数。

由于混叠部分地限定所期望的速度尺度，因此响应用于计算速度尺度。诸如平均速度或峰值速度之类的任何度量可以用于计算速度尺度。响应用于随时间而估计一个或多个频谱，诸如在一个或多个心动周期内。在一个实施例中，标识一个或多个频谱中来自流或组织的最大正速度、最大负速度或二者。最大值的绝对值指示用以避免针对单向流的混叠的速度尺度或范围。负最大峰值和正最大峰值之间的绝对差指示用以避免针对双向流的混叠的速度尺度或范围。尺度可以被设置成最大值或者是如按因子（例如常数、百分比或比率）增加的最大值以提供容限。

根据原始数据（例如响应）连续地、周期性地或偶尔地计算度量。根据所述度量而确定最优显示PRF（例如速度尺度）和/或基线，使得提供显示窗口利用（例如填充了竖直空间的多数或至少¾的频谱）而同时避免混叠。

一旦计算了速度尺度，就可以使用速度尺度生成频谱多普勒图像。使用速度尺度估计针对该图像的速度。可以以所计算的或经优化的速度尺度估计任何数目的频谱。

可以计算其它参数。处理器可以根据响应确定针对基线、壁滤波器、持续性、反转（inversion）、增益或其组合的设置。例如，设置针对速度的基线或中值、针对速度范围的壁滤波器（例如基于速度范围更改截止频率）、持续性滤波的量和/或哪些速度（例如正或负）显示在基线的哪一侧上（例如顶部上的动脉流）。这些设置基于响应，诸如根据响应所确定的速度范围。在可替换实施例中，由用户设置或由用户超驰控制（override）任何一个或多个（例如除速度尺度之外的全部）。用户接口被操作以输入任何参数的一个或多个值，诸如以用户输入的值替代所计算的或自动确定的值。

在动作26中，处理器根据响应估计一个或多个频谱。针对多普勒门位置而估计频谱。通过将傅里叶变换、小波变换或Wigner-Ville分布应用于超声响应的序列来估计频谱。任何变换可以应用于确定频谱。如图3中所示，频谱40表示作为频率的函数的能量。频率具有与速度的已知关系，因此按照频率的表述提供速度并且按照速度的表述提供频率。

使用速度尺度估计频谱。来自流体或组织的信号在正和负速度的范围上。使用在估计中的范围是速度尺度。超出速度尺度的任何速度回绕或混叠。通过基于之前的响应来优化或计算速度尺度，针对相同门位置和检验中的随后响应所估计的速度很可能不混叠，至少在短时段内不混叠。频谱提供作为由速度尺度所设置的频率范围上的频率的函数的能量。

根据来自多普勒门位置的序列中的超声响应而估计频谱。频谱对应于其中获取样本的时段。频谱表示时间或时段。频谱序列表示不同时间处的多普勒门位置。可以针对对应于不同时段或获取集合的其它时段或不同时间来估计其它频谱。时段可以重叠，诸如当使用具有小于整体时段的步长的移动窗口时，或者可以是唯一的。

图2示出随时间的针对相同位置的频谱的频谱条。频谱条中针对给定时间的频谱与水平轴上的速度和调制强度的能量相映射，如由图4的频谱的图形表示所示。可以使用其它映射。

重复针对不同时段的样本获取和估计以提供随时间的频谱。对于频谱条，过程和对应的重复持续或者发生多次。

在动作34中，处理器在显示器上生成图像。图像是频谱的函数，诸如图2中所示。频谱或频谱系列可以用于生成频谱条。针对多普勒门而显示频谱条。滤波可以应用于沿时间和/或频率维度或在能量上使频谱平滑。频谱条示出作为时间的函数的通过能量调制的频率。可以使用任何现在已知的或稍后开发的频谱条映射，诸如具有表示能量的强度的灰度映射。能量对像素进行调制。从能量值映射灰度或颜色。所显示的图像可以是单个频谱或多个频谱的函数。

在一个实施例中，频谱条利用空间图像来被显示，诸如一维M模式、二维B模式、二维F模式（流模式）或其组合的图像。门位置可以在图像中被图形地指示，诸如通过视场的感兴趣的区中的圆来表示。例如，文本、颜色、符号或其它指示符示出针对对应于频谱条的距门（range gate）的位置。可替换地，在没有来自另一模式的成像的情况下显示频谱条。

图像的频谱条包括利用所计算的速度尺度而估计的一个或多个频谱。速度尺度限定频谱条上的竖直范围。当获取附加响应时，将结果得到的频谱添加到频谱条，诸如将频谱添加到条的右侧，将其余频谱向左移位一个时间步，以及移除最左的频谱条。可以使用频谱条的其它更新或滚动。

如从动作30到动作20的反馈所表示的，用于频谱多普勒成像的发射、响应样本的结果得到的接收和存储、频谱的估计和显示重复。该重复继续频谱条的更新。

还可以重复速度尺度或其它多普勒成像参数的计算。计算的重复连续地或者在频谱估计的每个重复期间发生。可替换地，小于频谱估计的每一个重复地对计算进行重复。例如，响应于用户激活（例如按下用于自动频谱条优化的按钮）而施行计算。作为另一示例，响应于迹线结束事件而施行计算，诸如一旦估计了针对频谱条中所表示的整个时间范围的频谱就施行计算。在又一示例中，使用来自ECG或超声导出的心动周期信号的心脏触发（例如每一个R波的触发）。在另一示例中，使用周期性触发，诸如每5秒。其它触发事件可以用于同步针对速度尺度或其它参数的自动重处理。通过在扫描和成像期间在没有用户动作的情况下在后台连续地或以其它重复实时地施行计算，可以避免工作流中断。

可以限制对重复的计算的使用。附加于在特定触发处而不是连续地提供重计算或者作为对其的替换方案，速度尺度可以仅在先前的速度尺度与经重计算的速度尺度之间的差异足够不同（例如25%改变）的情况下改变。可替换地，提供对经重计算的速度尺度的使用的其它限制或不提供任何限制。

由于在先前的计算之后施行计算重复，稍后的计算具有不同或附加的可用响应。作为基于不同响应组的结果，稍后计算的速度尺度可能不同于较早前计算的速度尺度。稍后的计算可以是持续（例如周期性或经触发）的计算的部分以监视响应并且调节速度尺度而没有用户激活。在具有或没有用户激活的情况下，在不同时间确定不同的显示PRF或速度尺度。可以基于一个响应集而避免混叠的尺度如果用于另一响应集则可能混叠。可替换地，可以针对一个响应集而优化动态范围或信号的竖直间隔的速度尺度可能对于另一响应集的竖直间隔较不最优（例如使用较少）。计算预测对于随后的响应而言可能最优的速度尺度，但是重复的计算可以允许针对当前响应而调节预测。

在动作26的重复中，使用随后的、经调节、更新或重计算的速度尺度来估计频谱。当接收到随后的响应时，根据随后的响应所估计的频谱使用不同或改变的速度尺度。

由于速度尺度限定频谱条的竖直范围，因此竖直动态范围或缩放随速度尺度中的改变而改变。在一个实施例中，频谱条以具有添加到先前频谱上的不同动态范围的频谱而继续。在另一实施例中，先前存储的响应用于估计针对先前时间的替代频谱。给定的频谱条表示从过去到当前的紧接时段上的频谱响应。当速度尺度改变时，再次估计至少一些过去的（例如除了被滚动走的频谱之外的全部）频谱，但是以新的速度尺度。如果最优显示PRF不同于当前使用的显示PRF，则系统以当前最优显示PRF自动重处理所存储的原始数据。用表示相同时间但是以不同或经更新的速度尺度所估计的频谱来替代频谱条的频谱、包括针对先前显示的或表示针对速度尺度中的改变之前的响应的时段的时段的频谱。

设定或更高PRF的使用以很可能可与任何数目的不同速度尺度一起使用的速率来提供样本。以该高速率的响应的获取可能导致针对频谱条的不需要的扫描，但是允许在估计中所使用的速度尺度中的改变而不必重配置发射。作为结果，所存储的响应很可能提供充足的信息以允许针对相同时段但是以不同速度尺度的估计的重复。发射的PRF不被更改，而是保持恒定而不管速度尺度中的改变。

在动作30的显示的重复中，频谱条中的所有或一些频谱基于当前或经更新的速度尺度。在先前获取的响应再次用于估计但是以不同的速度尺度的情况下，条中的全部或大部分频谱用经更新的估计来被替代。来自先前的条的最新近时间的频谱用根据针对该最新近时间的响应所估计的频谱来被替代。当新的响应被获取时或基于随后获取的响应，为稍后的时间添加频谱。来自先前的频谱条中所表示的时间范围内的时间的频谱被替代，从而提供条中的连续性而没有中断来更改发射。替代条包括表示与先前的条相同的时间中的一些但是以不同速度尺度所估计的频谱。

可以替代任何数目的频谱使得在给定时间显示的频谱条具有针对所有或大多数频谱的相同速度尺度。例如，替代要显示的所有频谱，甚至是针对过去时间的频谱。在另一示例中，替代来自五个时间上最为紧接的时间的至少五个频谱。

从用户的视角来看，不存在对获取的中断，并且没有数据损失。频谱条可能由于不同速度尺度而跳动或改变，但是由该条表示的时段看似规律地滚动并且没有由于发射PRF中的改变所致的间隙。仅有的中断（如果有任何的话）是以新的显示PRF来重绘制（例如重估计）多普勒迹线。该重绘制可以不导致条中的任何时间间隙。图像被替代而同时维持在先前的频谱多普勒条中所表示的过去时间中的至少一些的频谱表示。

在动作28中，处理器检测患者相对于换能器的运动。针对除了心脏或预期生理运动之外的运动的指示而分析B模式数据、频谱多普勒数据（例如响应和/或频谱）或其它数据。例如，远离基线的、按阈值量的、经能量加权的平均速度的偏离指示运动。作为另一示例，针对不同时间的图像之间的最高相关性的大偏移或数据的相当量的解相关指示运动。在可替换的实施例中，将运动传感器置于换能器上。根据运动传感器确定运动的量。

如果运动的量在阈值以下，则用以更新频谱条的重复和/或动作24的持续计算继续。如果运动的量在阈值以上，则动作的重复和/或动作24的计算停止。针对一个或多个时间段不更新频谱条，引起时间间隙，直到运动落至阈值以下为止。可替换地，更新频谱条但是在运动期间维持速度尺度恒定。

图5示出用于频谱多普勒成像的系统10。系统10是医学诊断超声成像系统，但是可以使用其它成像系统，诸如工作站。系统10以高速率（例如，在给定用于其它模式的交错、回响降低以及在换能器与门位置之间的来回行进时间的情况下允许的最高PRF）在门位置处获取响应，从而允许使用不同或变化的速度尺度而不中断获取。速度尺度可以改变而同时仍表示频谱条中的过去时间，因为以高速率收集响应。速度尺度可以被自动优化而没有用户改变速度尺度并且没有随时间的频谱成像中的中断（例如没有条中的时间间隙并且不使条重新开始）。

系统10包括发射波束形成器12、换能器14、接收波束形成器16、多普勒处理器18、显示器20、处理器21和存储器22。可以提供附加、不同或更少的组件，诸如没有前端波束形成器12、16和换能器14的系统10或具有扫描转换器的系统10。多普勒处理器18和处理器21可以组合成充当处理器18、21二者的一个设备，或者可以使用用于顺序或并行处理的附加处理器。

换能器14是多个元件的阵列。元件是压电或电容性膜元件。阵列被配置为一维阵列、二维阵列、1.5D阵列、1.25D阵列、1.75D阵列、环形阵列、多维阵列、其组合，或任何其它现在已知的或稍后开发的阵列。换能器元件在声学和电学能量之间换能。换能器14通过发射/接收开关而与发射波束形成器12和接收波束形成器16连接，但是在其它实施例中可以使用分离的连接。

发射波束形成器12被示出为与接收波束形成器16分离。可替换地，发射和接收波束形成器12、16可以被提供有共同的一些组件。通过一起或是单独操作，发射和接收波束形成器12、16形成声学能量的波束用于对门位置进行采样和/或扫描一维、二维或三维区。

发射波束形成器12是处理器、延迟装置（delay）、滤波器、波形生成器、存储器、相位旋转器、数字到模拟转换器、放大器、其组合或任何其它现在已知的或稍后开发的发射波束形成器组件。在一个实施例中，发射波束形成器12数字地生成发射波形包络样本。通过使用滤波、延迟、相位旋转、数字到模拟转换和放大，生成所期望的发射波形。在其它实施例中，发射波束形成器12包括开关式脉冲发生器或存储要发射的波形的波形存储器。可以使用其它发射波束形成器12。

发射波束形成器12被配置为多个通道以用于为换能器14上的发射孔的每个元件而生成发射波形的电信号。波形是单极的、双极的、阶梯式、正弦的，或具有所期望的中心频率或频带的、以一个、多个周期或分数数目的周期的其它波形。可替换地，发射波束形成器12生成用于CW成像的连续波。波形具有相对延迟和/或定相和幅度以用于聚焦声学能量。发射波束形成器12包括控制器用于更改孔径（aperture）（例如有源元件的数目）、跨多个通道的切趾分布（profile）（例如类型或质量中心）、跨多个通道的延迟分布、跨多个通道的相位分布、中心频率、频带、波形形状、周期数目、编码或其组合。

发射波束形成器12被配置成发射超声能量的发射波束的序列。发射波束源自发射孔中的某个位置处的换能器14。发射波束沿着以任何所期望的角度的扫描线形成。声学能量聚焦在沿扫描线的一点处，但是可以使用多个点、线聚焦、没有聚焦或其它展开。声学能量聚焦在多普勒门位置处，但是可以聚焦在别处（例如多普勒门沿扫描线但是不在聚焦处）。向多普勒门发射声学能量的波束。

以PRF生成发射波束的持续序列。PRF确定在时间上相邻的发射或发射波束之间的间隔。PRF可以足够低以具有没有任何对于行进时间、与其它成像模式的交错以及回响降低而言不需要的发射的时段。在一个实施例中，在给定行进时间、交错和行进时间的½或更少的回响降低的情况下，PRF尽可能迅速。在给定行进时间、交错和回响降低的情况下所允许的最高PRF被使用。可以提供更高PRF，诸如通过使用较少回响降低或不包括回响降低和/或不计及交错（例如PRF是对仅在任何交错之间的频谱多普勒发射的）。在重影（ghosting）可接收的情况下可以提供甚至更高的PRF，这通过在接收到来自先前发射波束的门位置的回波之前发射随后的波束（即PRF不受行进时间所限制）。

接收波束形成器16是前置放大器、滤波器、相位旋转器、延迟装置、求和器（summer）、基带滤波器、处理器、缓冲器、存储器、其组合，或其它现在已知的或稍后开发的接收波束形成器组件。可以使用能够响应于发射事件而接收一个或多个波束的模拟或数字接收波束形成器。

接收波束形成器16被配置成多个通道以用于接收对射在换能器14的元件上的回波或声学能量进行表示的电信号。来自换能器14内的接收孔的元件中的每一个的通道连接至放大器以用于应用切趾放大。模拟到数字转换器可以数字化经放大的回波信号。将射频接收的数据解调至基带频率。诸如动态接收延迟之类的任何接收延迟和/或相位旋转然后由放大器和/或延迟装置来应用。数字或模拟求和器组合来自接收孔的不同通道的数据以形成一个或多个接收波束。求和器是单个求和器或级联的求和器。求和器将相对延迟的且切趾的通道信息在一起求和以形成波束。获得来自门位置的回波的经波束形成的样本。

在一个实施例中，波束形成求和器可操作成以复数（complex）方式对同相和正交通道数据进行求和使得针对所形成的波束而维护相位信息。可替换地，波束形成求和器对数据幅度或强度进行求和而不维护相位信息。可以提供其它接收波束形成，诸如利用解调成中间频带和/或在通道的不同部分处的模拟到数字转换。

波束形成参数、包括接收孔径（例如元件数目和哪些元件用于接收处理）、切趾分布、延迟分布、相位分布、成像频率、逆编码或其组合，被应用于接收信号以用于接收波束形成。例如，相对延迟和幅度或切趾沿一个或多个扫描线聚焦声学能量。控制处理器对用于接收波束形成的各种波束形成参数进行控制。

在多普勒门处并且响应于每个发射波束而生成一个或多个接收波束。声学回波由换能器14响应于所发射的声学能量而被接收。回波由换能器14转换成电信号，并且接收波束形成器16根据电信号而形成接收波束以生成表示门位置的样本。在给定以PRF的持续发射波束的情况下，同样以持续方式生成样本。获取随时间的响应。

多普勒处理器18是频谱多普勒处理器。可以包括其它成像检测器，诸如B模式和流模式处理器。在一个实施例中，多普勒处理器18是数字信号处理器或用于向接收波束样本数据应用变换的其它设备。在某个时段上施行发射和接收事件的序列。缓冲器（例如转置存储器）或存储器22存储来自每个发射和接收事件的经接收波束形成的数据。诸如用于在组织和流体运动之间进行区分的可编程滤波器之类的壁滤波器可以在变换的应用之前对样本进行滤波。任何数目的发射和接收事件可以用于确定频谱，诸如三个或更多。多普勒处理器18估计针对门位置的频谱。通过向针对相同空间位置的超声样本应用离散或快速傅里叶变换或其它变换，确定表示来自该位置的响应的频谱。获得表示针对获取样本的时段的不同频率处的能级（energy level）的直方图或数据。可以根据频率确定速度或使用频率而没有转换成速度。

通过重复所述过程，多普勒处理器18可以获得在不同时间、针对给定位置的不同频谱。可以使用重叠数据，诸如利用所选超声样本的移动窗口来计算每个频谱。可替换地，每个超声样本用于单个时段和对应的频谱。

多普勒处理器18应用针对频率范围的变换。频率范围或速度尺度限制由估计所产生的正速度和负速度。可以使用任何的各种速度尺度，高达并且包括等于发射PRF的速度尺度。使用给定速度尺度来估计频谱。在不同时间、诸如在其中样本具有不同特性的情况下可以使用不同速度尺度。在不同时间、通过使用针对其它参数（例如壁滤波器、反转、基线或持续性）的相同或不同设置来估计频谱。

针对相同时间的频谱可以使用不同速度尺度来被估计。当改变参数时，改变可以应用于频谱的当前和将来估计以及应用于过去的估计。在给定新设置的情况下，所存储的样本用于估计针对过去时间的频谱。对于使用一个速度尺度的条与使用不同速度尺度的条之间的重叠时间，多普勒处理器18重估计频谱。在参数设置中的改变时可以提供任何量的重叠。

处理器21可以是多普勒处理器18或分离的处理器的部分。处理器21、多普勒处理器18或处理器18、21二者用于估计和/或用以控制成像和/或系统10。处理器21是一般处理器、控制处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、图形处理单元、模拟电路、数字电路、其组合或其它现在已知的或稍后开发的用于处理的设备。

处理器21通过硬件、软件或二者被配置成施行各种动作和/或引起各种动作的施行，诸如以上针对图1讨论的动作。作为多普勒处理器18的部分或者与多普勒处理器18通信，处理器21被配置成确定由多普勒处理器18和波束形成器12、16使用的参数的设置。在给定多普勒门相对于换能器14的位置的情况下，处理器21设置用于波束形成器12、16的PRF。使用如受针对其它模式的交错、行进时间和/或回响降低所限制的最高PRF。可以使用更高的PRF。

处理器21基于所接收的样本来优化多普勒成像参数。为了避免混叠，速度尺度被设置成包括在样本中所表示的频率或速度。给定高PRF，没有混叠是可能的。因此，速度尺度可以设置成小于PRF而仍避免混叠。为了提供更加合期望的动态范围，速度尺度被设置成避免混叠，但是不是非常多（例如在25%内）。随着时间的过去，其上发生混叠的范围可能改变，因此处理器21可以在稍后的时间重计算速度尺度。处理器21控制多普勒处理器18以基于针对那些稍后的时间所重计算的参数而进行操作。

处理器21生成频谱条或使多普勒处理器18生成频谱条。随着获取和估计继续，在先入先出滚动中向条添加频谱并且移除旧的频谱。在其中参数的一个或多个设置改变（例如速度尺度改变）的情况下，处理器21引起根据在条中当前表示的频谱的所存储的样本的重估计。先前的条以使用经重计算的参数的新条来被替代，但是维持滚动和时间表示而没有中断。

处理器21自动操作。用户激活频谱多普勒模式并且可以定位门。参数的优化在没有另外的用户输入和/或没有针对一个或多个参数的值的用户输入（例如没有速度尺度的用户输入）的情况下发生。在可替换的实施例中，用户输入参数的设置。处理器21引起使用新设置的重估计以避免中断。

诸如滤波、内插和/或扫描转换之类的附加过程可以由多普勒处理器18、处理器21或另一设备提供。频谱被准备和格式化以用于显示。例如，多普勒处理器18根据针对多普勒门位置所估计的频谱来生成显示值。显示值包括要被转换以用于显示的强度或其它值（例如红色、绿色、蓝色值）或者被生成以操作显示器20的模拟值。显示值可以指示强度、色调、颜色、亮度或其它像素特性。例如，颜色被指派为频谱的一个特性的函数，并且亮度是另一频谱特性或其它信息的函数。生成显示值以用于频谱条显示。

显示器18是CRT、监视器、LCD、等离子体屏幕、投影仪或其它现在已知的或稍后开发的用于显示响应于频谱的图像的显示器。对于灰度频谱多普勒图像，具有根据能量而调制的每个速度的速度范围被提供为时间的函数。给定频谱指示针对给定时间的速度和能量信息。给定像素或像素区的强度表示能量，其中在竖直尺度上提供速度和在水平尺度上提供时间。可以提供其它图像配置，包括着色的频谱多普勒图像。

存储器22存储针对距门的超声样本、所估计的频谱、经重估计的频谱、针对参数的设置（例如值）、图像数据或其它信息。存储器22可以存储来自任何处理阶段或用于生成显示的信息。通过存储针对任何当前显示的频谱的样本，样本可用于使用一个或多个不同设置的重估计。为了避免中断频谱条或限制中断，在给定新的或改变的设置的情况下，所存储的样本再次用于估计。

在一个实施例中，存储器22是在其中存储了表示指令的数据的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令由经编程的处理器18和/或处理器21可执行以用于频谱多普勒成像。用于实现本文所讨论的过程、方法和/或技术的指令被提供在计算机可读存储介质或存储器上，诸如高速缓存、缓冲器、RAM、可移除介质、硬驱动器或其它计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括各种类型的易失性和非易失性存储介质。在图中图示的或本文所描述的功能、动作或任务响应于存储在计算机可读存储介质中或其上的一个或多个指令集而被执行。功能、动作或任务独立于指令集、存储介质、处理器或处理策略的特定类型，并且可以由单独地或以组合而操作的软件、硬件、集成电路、固件、微代码等施行。同样地，处理策略可以包括多重处理、多重任务化、并行处理等。

在一个实施例中，指令被存储在可移除介质设备上以用于由本地或远程系统读取。在其它实施例中，指令被存储在远程位置中以用于通过计算机网络或在电话线路上传递。在还其它的实施例中，指令被存储在给定计算机、CPU、GPU或系统内。

虽然以上已经通过参照各种实施例描述了本发明，但是应当理解的是，可以做出许多改变和修改而不脱离于本发明的范围。因而意图在于前述详细描述被视为说明性而非限制性的，并且理解到，正是以下权利要求、包括所有等同物意图限定本发明的精神和范围。