一种多深度超声经颅多普勒数据动态分配方法与流程

本发明属于医疗器械及相关信息处理，尤其涉及一种多深度超声经颅多普勒数据动态分配方法。

背景技术：

1、超声经颅多普勒设备中深度数量是指同时获得的采样信号位置的数量，即单个工作的探头通过对回波信号不同位置(对应采集血管距离探头的深度)的采样，可以得到多个深度的采集信号。同时检测的深度数量当前市场上的超声经颅多普勒设备一般为4-8个，部分设备可以的达到12-16个采样位置，实现受检者脑血流的全深度检测

2、超声经颅多普勒设备主要用于颅内脑血流速度的检测，由于每个人的颅骨闭合程度、血管深度位置各不相同，为了进行检测，首先需要的是血流信号的检出，再由医生根据脑血流信号的特征(位置、深度范围、血流方向)判断检测到的血管属于什么血管及其流速、形态是否正常。为了加快检测的速度，超声经颅多普勒仪器从最初的单通道采样发展到如今普遍采用8路采样，高端型号还会更多，主要就是为了向医生实时反馈更多深度位置的检测频谱，使医生能更快观测到所需要的血管并进行参数测量和频谱的判断。

3、为了能更准确的分辨血流速度即提高血流频谱图像的精度，超声经颅多普勒的数据处理中采用的fft运算位数也不断提高，目前普遍处在8-10位处理的区间内(即256点-1024点fft)，fft点数越高单次需要的数据量就越大。

4、为了能够测量到脑血管狭窄病人的高流速，虽然设备的行业标准采用的是200cm/s的流速量程，实际场上的不少高端设备往往能提供300-500cm/s的最大量程，为了在对应的速度范围内保持足够的精度，采样数据量也需要提高。

5、在多深度tcd工作中，通常无论有多少个检测深度，传输给上位机软件的数据包中每个深度对应的数据量是平均分配的，比如每次4k的数据包对应8个深度时，则每次获得的数据中每个深度的数据就有512b。这样做的好处是处理简单，获得的数据按固定长度分配给各个通道缓存再分别进行信号处理，处理的流程参数也都是一样的。这样的缺点是当fft点数提高时，数据量需求也会翻番，假设单个深度每次512b的数据用于256点fft运算，当fft点数提高到1024时，单个深度每次运算就需要2k的数据，8个深度总共就需要16k的数据量。这就需要在相同的时间内读取4倍的数据量以及完成相应的数据运算、信号处理等运算的工作量。在当下超声经颅多普勒设备普遍向12-16深度的全深度检测发展的情况下，意味着单位时间内需要的数据量还会翻倍。

6、数据量的增大和随之而来的信号处理运算量增加，造成了超声经颅多普勒设备硬件部分设计开发难度的增大，使用的芯片等为了满足更多的数据位数和数据传输的需要成本会提高，比如10位ad芯片就比8位ad芯片成本要高得多，数据量增大接口芯片如果从usb2.0标准换为3.0标准的成本也会上升；加上配套上位机的配置需求也不断提高，否则性能不足的情况下就会出现频谱的卡顿或延时，对实际使用效果有较大的影响，为了保证工作站的运算能力充足，就会提高工作站的采购成本。

7、在实际使用中，超声经颅多普勒设备最常用的工作模式还是单个深度的主窗口辅以m波这样的功能窗口或是多个较小的频谱窗口。在一些情况下也有同时显示多个同样尺寸的频谱窗口的情况，比如双通道监护等。而无论在频谱上显示的是最大的主窗口还是仅仅是提取了特征信息用于提示医生各深度信号状态的m波窗口，按照各深度数据平均分配的设计，其在硬件上采样的速度、转换的精度、传输的数据量和上位机软件的各项信号处理与运算，通常是完全一样的。可以看到这其中一方面限制了深度数的增长，因为深度增加带来硬件成本、上位机硬件需求和软件开发各方面的成本都在上升，另一方面其中大量数据运算又并不能提升频谱的显示效果，测量精度等有益的方面，造成了很大的浪费。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是经颅多普勒设备传统等分的采样数据，在深度数量不断增加下，造成数据量及信号处理上的负担，其中很多数据并没有用到因此造成的资源浪费和硬件成本提高。

2、本发明提出了一种多深度超声经颅多普勒数据动态分配方法，包括如下步骤：

3、步骤1，确定当前显示界面的频谱窗口组合状态，频谱窗口包括大窗口、中等窗口、小窗口；

4、步骤2，对探头接收到的回波进行采样率采样，并对多个采样积分保持电路采样结果进行拼接，放在一个数据包中，所述采样结果为频谱信号数据；

5、步骤3，为数据包配置包头信息，包头信息包括数据包分配信息或数据包比例信息；

6、所述数据包分配信息是指分配给大窗口、中等窗口和小窗口频谱数据长度；

7、所述数据包比例信息是指每个频谱窗口中显示频谱数据占频谱总数据的比例；

8、步骤4，每个频谱窗口对应一路数据缓存，将分配给频谱窗口的数据存储在缓存中；

9、大窗口的缓存数据采用高位数的fft运算，中等窗口的缓存数据采用中位数的fft运算，而用于小窗口的频谱信号执行低位数的fft运算；

10、步骤5：将处理后的数据用于界面中对应窗口的频谱显示或数据计算。

11、进一步的，步骤1中所述频谱窗口组合状态包括频谱窗口组合状态一和频谱窗口组合状态二；

12、所述频谱窗口组合状态一对应是1个大窗口和8个小窗口组合；

13、所述频谱窗口组合状态二对应是4中等窗口和4个小窗口组合。

14、进一步的，步骤3中数据包分配信息具体为，大窗口分配1024个数据、中等窗口分配512个数据、小窗口分配256个数据。

15、进一步的，步骤3中数据包比例信息具体为：对于频谱窗口组合状态一，1个大窗口和8个小窗口组合，数据包比例信息依次设置为50％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％；将读取到频谱数据长度的50％分给大窗口的数据缓存，再继续向后读取到有效数据长度的6.25％分给第一个小窗口的数据缓存，以此类推。

16、进一步的，步骤3中数据包比例信息具体为：对于频谱窗口组合状态二，4个中等窗口和4个小窗口组合，4个中等窗口数据包比例信息均设置为18.75％，4个小窗口数据包比例信息均设置为6.25％。

17、有益效果：对硬件传输给上位机的数据包采用数据分割的方式，在数据包内的数据并非等分，而是通过数据包头的信息描述，在数据处理和使用时可以根据每个深度数据量的不同采用不同的处理流程和处理参数(比如fft位数)，这样可以在整体数据量没有变化的情况下，既能保证主要窗口显示时的频谱质量与精度，又能够提供足够多的小窗口或是m波功能所需要的多深度采集信号。

18、说明书附图

19、图1是四个中等窗口频谱图+两个m波功能窗口的频谱窗口组合图；

20、图2是八个小窗口的频谱窗口组合图；

21、图3是一个大窗口的频谱窗口图；

22、图4是一个大窗口和八个小窗口的频谱窗口组合图。

技术特征：

1.一种多深度超声经颅多普勒数据动态分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种多深度超声经颅多普勒数据动态分配方法，其特征在于，步骤1中所述频谱窗口组合状态包括频谱窗口组合状态一和频谱窗口组合状态二；

3.根据权利要求1所述一种多深度超声经颅多普勒数据动态分配方法，其特征在于，步骤3中数据包分配信息具体为，大窗口分配1024个数据、中等窗口分配512个数据、小窗口分配256个数据。

4.根据权利要求2所述一种多深度超声经颅多普勒数据动态分配方法，其特征在于，步骤3中数据包比例信息具体为：对于频谱窗口组合状态一，1个大窗口和8个小窗口组合，数据包比例信息依次设置为50％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％、6.25％；将读取到频谱数据长度的50％分给大窗口的数据缓存，再继续向后读取到有效数据长度的6.25％分给第一个小窗口的数据缓存，以此类推。

5.根据权利要求2所述一种多深度超声经颅多普勒数据动态分配方法，其特征在于，步骤3中数据包比例信息具体为：对于频谱窗口组合状态二，4个中等窗口和4个小窗口组合，4个中等窗口数据包比例信息均设置为18.75％，4个小窗口数据包比例信息均设置为6.25％。

技术总结
本发明公开了一种多深度超声经颅多普勒数据动态分配方法，包括如下步骤：步骤1，确定当前显示界面的频谱窗口组合状态；步骤2，对探头接收到的回波进行采样率采样，并对多个采样积分保持电路采样结果进行拼接，放在一个数据包中，所述采样结果为频谱信号数据；步骤3，为数据包配置包头信息，包头信息包括数据包分配信息或数据包比例信息；步骤4，每个频谱窗口对应一路数据缓存，将分配给频谱窗口的数据存储在缓存中；可以在整体数据量没有变化的情况下，既能保证主要窗口显示时的频谱质量与精度，又能够提供足够多的小窗口或是M波功能所需要的多深度采集信号。

技术研发人员：俞建涌,李圣
受保护的技术使用者：南京科进实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12