CN111388010A - 超声多普勒血流成像方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

超声多普勒血流成像方法、装置、设备及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种超声多普勒血流成像方法、装置、设备及可读存储介质，该方法包括：获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号；利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号；对目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；利用血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。在方法中，利用复数壁滤波器来对待进行血流成像的正交解析信号进行处理，可获得更为精准且指定方向的血流信号。在计算血流运动速度时，便可基于方向对血流运动速度进行计算并成像。如此，即便在既有正向血流信号，又有反向血流信号时，不会出现因平均速度为0而导致的无法显示血流速度和血流方向的问题。

Description

超声多普勒血流成像方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本申请涉及超声成像技术领域，特别是涉及一种超声多普勒血流成像方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
当前医疗超声成像设备/系统中有很重要的一个功能是超声多普勒血流成像。超声多普勒血流成像能够实时的观察被测组织或者器官的血流分布以及血流动力学分布情况，从而为医生对于组织生理和病理状态的鉴别以及诊断提供重要的依据。
具体的，超声多普勒血流成像，能够实时的提供任意特定二维切面或者三维体数据中的任意一个采样位置或者采样容积的血流的速度和方向。需要注意的是，目前，对于任意一个采样位置或者采样容积的血流速度和方向，实际上是该采样位置上或者该采样容积内，在该次数据采集时间段内的平均血流速度和平均方向。然而，实际上该采样容积内的不同位置，以及在该次数据采集时间段内的血流的速度和方向会发生改变。例如，在心脏中，由于心脏的跳动会导致血管内的血流速度和血流发现发生变化。
在一些特定的条件下，当在该采样容积内和该次数据采集时间段内，如果既有正向血流和反向血流时(如血管分叉，因心脏收缩而产生湍流和回旋，肾脏血管叠加)，那么最后计算得到的平均速度可能就为0，那么在常规的多普勒血流成像上就无法显示该采样容积的血流速度和方向。
综上所述，如何有效地解决超声多普勒血流成像中无法显示血流速度和方向等问题，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种超声多普勒血流成像方法、装置、设备及可读存储介质，利用复数壁滤波器对血流信号在方向上进行区分，解决超声多普勒血流成像中无法显示血流速度和方向的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种超声多普勒血流成像方法，包括：
获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号；
利用复数壁滤波器对所述正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号；
对所述目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；
利用所述血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。
优选地，对所述目标血流信号进行处理，获得血流运动速度，包括：
对所述目标血流信号进行复数自相关计算，得到平均相位差；
计算所述平均相位差对应的复数相角，并利用所述复数相角计算出所述血流运动速度。
优选地，所述指定方向为正向和/或反向；
若所述指定方向为正向，则所述目标血流信号为正向血流信号；
若所述指定方向为反向，则所述目标血流信号为反向血流信号；
若所述指定方向包括正向和反向时，则所述目标血流信号包括所述正向血流信号和所述反向血流信号。
优选地，所述目标血流信号包括所述正向血流信号和所述反向血流信号时，相应地，所述利用复数壁滤波器对所述正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号，包括：
将所述正交解析信号分为两路，并分别输入至两个滤波参数不同的复数壁滤波器中进行滤波处理，得到所述正向血流信号和所述反向血流信号。
优选地，对所述目标血流信号进行处理，获得血流运动速度，包括：
对所述正向血流信号进行处理，获得正向血流速度；
对所述反向血流信号进行处理，获得反向血流速度；
按照分别对应的信号能量对所述正向血流速度和所述反向血流速度进行加权计算，得到所述正向血流速度和所述反向血流速度分别对应的血流强度；
相应地，所述利用所述血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理，包括：按照所述血流强度与显示特征的对应关系，对所述正向血流速度和所述反向血流速度进行超声波多普勒成像处理；所述显示特征为颜色、亮度或线条宽度。
优选地，生成所述复数壁滤波器的过程，包括：
对所述正交解析信号进行低通滤波以获得组织信号，并计算所述组织信号对应的频谱分布信息；
利用所述频谱分布信息确定滤波参数；
生成与所述滤波参数对应的所述复数壁滤波器。
优选地，所述频谱分布信息包括所述组织信号的平均相差，利用所述频谱分布信息，确定滤波参数，包括：利用所述平均相差确定所述复数壁滤波器的最强衰减频点，以将实数壁滤波器的最强衰减频点移到所述组织信号的中心频率上，得到所述复数壁滤波器；
或，所述频谱分布信息包括所述组织信号的高低频率能量分布和所述组织信号的带宽，利用所述频谱分布信息，确定滤波参数，包括：利用所述高低频率能量分布确定所述组织信号中能量最高点；以所述能量最高点为中心，并基于所述带宽确定所述复数壁滤波器的截止频率。
一种超声多普勒血流成像装置，包括：
信号获取模块，用于获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号；
滤波处理模块，用于利用复数壁滤波器对所述正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号；
速度获取模块，用于对所述目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；
血流成像模块，用于利用所述血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。
一种超声多普勒血流成像设备，包括：
超声波发射器，用于向成像区域发射超声波；
超声波接收器，用于接收所述超声波对应的回波；
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述超声多普勒血流成像方法的步骤。
一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述超声多普勒血流成像方法的步骤。
应用本申请实施例所提供的方法，获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号；利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号；对目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；利用血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。
经研究发现，实数壁滤波器的幅频响应是在正负频率上关于0Hz对称的。而实际的组织信号和血流信号的正负频率成分往往并不是关于0Hz对称的，所以实数壁滤波器并不能很好的实现滤除组织信号和保留血流信号的作用。而且在不同血流动力学场景下，组织信号和血流信号的正负频率成分的分布占比是不相同的，所以为了实现最大限度的滤除组织信号，保留指定方向的血流信号，本方案提出利用复数壁滤波器来对待进行血流成像的正交解析信号进行处理，以获得更为精准且指定方向的血流信号。具体的，当获取包括了组织信号和血流信号的正交解析信号后；可利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波，得到指定方向的目标血流信号；然后对目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；利用血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。可见，由于在滤波时，能够得到指定方向的目标血流信号，在计算血流运动速度时，便可基于方向对血流运动速度进行计算并成像。如此，即便在既有正向血流信号，又有反向血流信号时，不会出现因平均速度为0而导致的无法显示血流速度和血流方向的问题。且，由于可计算确定出指定方向的血流速度，还可使得最终成像更加精准。
相应地，本申请实施例还提供了与上述超声多普勒血流成像方法相对应的超声多普勒血流成像装置、设备和可读存储介质，具有上述技术效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中一种超声多普勒血流成像方法的实施流程图；
图2为一种实数壁滤波器的幅频响应示意图；
图3为一种正交解析信号示意图；
图4为现有的常规超声多普勒血流检测处理流程示意图；
图5为现有的对于IQ信号进行下频移(DwnMix)后的频率分布示意图；
图6为本申请实施例中一种超声多普勒血流成像方法的具体实施流程图；
图7为本申请中进一步优化的实数壁滤波器的滤波效果示意图；
图8为本申请实施例中一种超声多普勒血流成像方法的具体实施示意图；
图9为本申请实施例中一种复数壁滤波器的滤波效果示意图；
图10为本申请实施例中另一种复数壁滤波器的滤波效果示意图；
图11为本申请实施例中一种超声多普勒血流成像装置的结构示意图；
图12为本申请实施例中一种超声多普勒血流成像设备的结构示意图；
图13为本申请实施例中一种超声多普勒血流成像设备的具体结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一：
请参考图1，图1为本申请实施例中一种超声多普勒血流成像方法的流程图，该方法包括以下步骤：
S101、获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号。
其中，正交解析信号包括组织信号和血流信号。
其中，正交解析信号即为对待测部位发射超声波之后，通过对检测的回波进行解析之后得到的信号，由于超声波在遇到组织和器官均会产生回波，因此该正交解析信号中既有组织信号也有血流信号。特别地，在血流信号中，还可包括正向血流信号和/或反向血流信号。即，该血流信号可仅有一个方向的血流信号，如正向或反向，也可包括正向和反向这两个方向的血流信号。当具有两个方向的血流信号时，两个方向的血流信号的速度大小可相同也可不同。
具体的，获取正交解析信号的过程，可包括：
步骤一、在采样容积内发射超声波，并采集超声波对应的回波；
步骤二、对回波进行解调处理，获得正交解析信号。
为了便于描述，下面将上述两个步骤结合起来进行说明。
其中，采样容积还可替换为采样位置，即可在采样位置或在采样容积内发射超声波，然后采集超声波对应的回波。具体的，可按照固定重复周期T，重复Ens次(Ens>＝2)以上发射超声波，并对应检测采集每次发射超声波产生的回波。
在获得回波之后，便可对回波进行解析，以得到正交解析信号。
具体的，对回波进行解调处理的具体实现可包括但不限于以下两种方式：
方式1：对回波进行波束合成处理，并对合成结果进行解调处理，以得到正交解析信号。
方式2：直接对回波进行解调处理，获得正交解析信号。
也就是说，对于对上述多次发射接收得到回波进行解调处理，得到正交解析信号的过程可以包括先进行波束合成处理，然后在进行解调处理，得到解调后的正交解析信号(为便于描述，下文简称为IQ信号)；也可以是直接对回波先解调处理，得到IQ信号。如此，在每一个采样容积上或采样位置上都会得到Ens个时间上的IQ序列(即IQ信号)。
S102、利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号。
其中，复数壁滤波器为在实数壁滤波器的基础上扩展了虚数的壁滤波器。
由于复数滤波器，其幅频响应不受限于正负频率上关于0Hz对称，而实数滤波器的幅频响如图2，受限于正负频率上关于0Hz对称。而IQ信号的分布如图3所示，可见组织信号与血流信号在正负频率上并非关于0Hz对称。基于此，在本申请中生成复数壁滤波器，替换现有的实数壁滤波器，以更好的进行滤波处理。
具体的，为了实现更好的滤波处理，在本申请中基于过滤得到的组织信号对应的频谱分布信息来生成复数壁滤波器。然后，利用复数壁滤波器对另一路IQ信号进行滤波，便可获得滤除了组织信号的血流信号。
其中，复数壁滤波器的生成过程，可具体包括：
步骤一、对正交解析信号进行低通滤波以获得组织信号，并计算组织信号对应的频谱分布信息；
步骤二、利用频谱分布信息，确定滤波参数；
步骤三、生成与滤波参数对应的复数壁滤波器。
为便于描述，下面将上述三个步骤结合起来进行说明。
即在得到组织信号的频谱分布信息之后，基于该频谱分布信息确定出待生成的复数壁滤波器滤波参数，以便使得基于该滤波参数生成的复数壁滤波器能够最大限度的将组织信号滤除以及去除一个方向的血流信号，而保留另一个方向的血流信号。
下面列举几种具体的频谱分布信息而确定复数壁滤波器的滤波参数的具体实现方式进行说明：
方式一
通过平均相差设置复数壁滤波器的最强衰减频点。可利用平均相差确定复数壁滤波器的最强衰减频点，以将实数壁滤波器的最强衰减频点移到组织信号的中心频率上，得到复数壁滤波器。为便于说明，下面结合现有的实数壁滤波器的滤波处理模式，对通过平均相差设置复数壁滤波器的最强衰减频点进行详细说明：
假设常规多普勒血流成像中的实数壁滤波器，以Kmat表示，以kmatCmplx表示本申请中的自适应生成的复数壁滤波器，则通过平均相差设置复数壁滤波器的最强衰减频点，可具体参考以下公式：
Mix(i)＝ej((i-1)×ang1) i∈[0,L-1]
KmatCmplx＝Kmat(i)×Mix(i) i∈[0,L-1]
上述公式中，ang1即为组织的平均相差，L表示为了实现多普勒频移检测计算发射和接收超声波回波的次数，j是数学上的复数中的虚数标识。
这里的主要目的是根据IQ信号中组织信号的中心频率自适应的去调节壁滤波的最强的衰减频点，由于实数壁滤波的最强衰减的频点总是0Hz，本申请中将壁滤波的最强衰减频点移到组织信号的中心频率上，能使组织信号得到最强的抑制。
而采用传统的方法，请参考图3、图4和图5，其中图4为现有的常规超声多普勒血流检测处理流程示意图；图5为现有的对于IQ信号进行下频移(DwnMix)后的频率分布示意图；对于时间上的IQ序列，分两路进行处理。第一路首先进行低通滤波，滤掉血流信号，然后计算自相关，得到IQ信号中的相邻两次采集的组织信号的平均相差ang1。对这个组织信号的平均相差，取反；对第二路的IQ数据进行下移频(DwnMix)操作，得到新的数据序列，这里简称为DmIQ。其中，下频移(DwnMix)，是为了将信号所有频率成分都做一个偏移，目的是将信号中组织信号的中心频率从非0Hz位置移到0Hz位置，从而让实数壁滤波器更好的将组织信号抑制(因为常规实数壁滤波在0Hz的衰减率最大)。
DwnM(i)＝e-j((i-1)×ang1) i∈[0,Ens-1]
DmIQ＝IQ(i)×DwnM(i) i∈[0,Ens-1]
上述公式中，ang1即为组织的平均相差，Ens表示为了实现多普勒频移检测计算发射和接收超声波回波的次数，j是数学上的复数中的虚数标识，IQ表示包含组织信号和血流信号的解析信号序列。
对于DmIQ，进行实数壁滤波处理，得到壁滤波后的数据，这里称之为WfDmIQ。对于WfDmIQ数据，利用组织平均相差ang1，进行上频移(UpMix),得到新的IQ数据，这里称为WfIQ数据。这里所说的上频移是相对前面的下频移而言的，由于为了让组织信号更好的通过实数壁滤波滤掉，将整个信号频率都做了一个偏移，所以为了恢复信号的真实频率，就必须将下频移后，壁滤波后的信号，做一个大小相等，符号相反的偏移，从而让所有信号恢复真实正确的频率：
UpM(i)＝ej((i-1)×ang1) i∈[0,Ens-1]
WfIQ＝WfDmIQ(i)×UpM(i) i∈[0,Ens-1]
最后对上述WfIQ数据，进行复数自相关计算，并对复数自相关的结果计算相角，这里称为ang2，然后利用ang2，超声波传播速度和超声波频率计算血流的运动速度。
显而易见地，在现有技术中，将信号做下频移做壁滤波，然后再上频移的方式存在以下两种缺点：
缺点1：当前方法需要首先对IQ信号进行上移频，然后进行实数壁滤波，然后再进行下移频，然后再利用复数自相关，进而计算相位差，然后计算得到血流速度。整个流程比较复杂，具体工程实现的时候比较容易出错。
缺点2：采用实数壁滤波，而实数壁滤波的幅频响应仍然是左右对称的(如图2所示)。即使做了下频移之后，虽然将组织信号的平均频移下移到0Hz，但是从图5可以明显看到虽然平均频率在0Hz，但是在正负频率部分的分布情况会有明显不一致的情况。所以这个时候使用幅频曲线堆成的常规实数壁滤波(如图2所示)来滤除组织信号以及需要去除的另一方向的血流信号，就很难滤除干净。
方式二
而在本申请实施例中，如图6所示的具体处理流程中，不仅可以根据组织信号中心频率，还可根据组织信号的高低频率的能量分布，以及组织信号的带宽去自适应的确定复数壁滤波器的过滤参数。具体滤波参数确定过程，包括：
步骤一、利用高低频率能量分布确定组织信号中能量最高点；
步骤二、以能量最高点为中心，并基于带宽确定复数壁滤波器的截止频率。
举例说明：可利用傅里叶变换计算出以组织信号频率中能量最高的点为中心，上下-6dB(或使用其他值，如-5dB；或者直接以组织信号的带宽)的频点位置为组织信号的带宽，去调整确定壁滤波的截止频率，当然还可以对带宽，通带和阻带等滤波参数进行设置，可以得到如图7所示的进一步优化的实数壁滤波器，其中，提取正向血流信号的复数壁滤波器可视为一个高通滤波器，且截止频率可具体为组织信号的最高频率(如可将组织信号的中心频率结合带宽进行右移后获得)，且最大衰减点为组织信号的中心频率位置，能够滤除组织信号以及反向血流信号；其中，提取反向血流信号的复数壁滤波器可视为一个低通滤波器，且截止频率可具体为组织信号的最低频率(如可将组织信号的中心频率结合带宽进行左移后获得)，能够滤除组织信号以及正向血流信号。当然这里也可以根据组织信号的带宽和频谱分布，来针对性的设计复数壁滤波对的滤波器特性(如中心频率，截止频率，带通宽度等参数)，从而使组织信号以及无需保留的正向或反向血流信号能够最大程度的被滤除。
在本申请中，利用生成的复数壁滤波器，对IQ信号进行壁滤波器滤波，得到壁滤波之后的IQ信号，即血流信号，在本申请中称之为WfIQ。
在本申请中，将IQ信号输入至复数壁滤波器进行滤波处理，然后得到指定方向的目标血流信号。
具体的，该指定方向为正向和/或反向，目标血流信号即为与指定方向对应的血流信号，具体可包括以下情况：
情况一、若指定方向为正向，则目标血流信号为正向血流信号；
情况二、若指定方向为反向，则目标血流信号为反向血流信号；
情况三、若指定方向包括正向和反向时，则目标血流信号包括正向血流信号和反向血流信号。
对于指定方向具体是正向、反向还是二者皆是，可根据具体的成像需求进行设置。例如，当对四肢的静脉或动脉进行成像处理，则仅需关注一个血流方向；当对肾脏血管进行成像处理，则需关注两个血流方向。
优选地，当仅需关注一个方向的血流信号时，可仅采用一个复数壁滤波器对IQ信号进行过滤处理；当需关注两个方向的血流信号时，可采用两个不同的复数壁滤波器对IO信号进行过滤处理。
具体的，请参考图8，图8为本申请实施例中一种超声多普勒血流成像方法的具体实施示意图。目标血流信号包括正向血流信号和反向血流信号时，相应地，利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号，包括：将正交解析信号分为两路，并分别输入至两个滤波参数不同的复数壁滤波器中进行滤波处理，得到正向血流信号和反向血流信号。其中，两个不同滤波参数(如幅频响应不同)的复数壁滤波器。例如，对于需要滤除正向血流信号和组织信号的复数壁滤波器，该复数壁滤波器的参数即为能够使得该复数壁滤波器仅提取出反向血流信号的参数即可；对于需要滤除反向血流信号和组织信号的复数壁滤波器，该复数壁滤波器的参数即为能够使得该复数壁滤波器仅提取出正向血流信号的参数即可。
还需说明的是，生成复数壁滤波器的方式可以有多种，本发明实施例并不限定具体采用何种方式。其中，典型的一种方式可以是对于一个实数壁滤波器,采用上文所描述的短时傅里叶变换，变换到频域上。然后在频域上，将负频率部分置0，然后对正频率部分进行傅里叶反变换，得到如图9所示的复数壁滤波器1，对应于正向血流提取，即滤除组织信号和反向血流信号；反过来对于反向血流提取，在频域上，将正频率部分置0，然后对负频率部分进行傅里叶反变换，得到如图10所示的复数壁滤波器2。优选地，考虑到提取正向血流信号或反向血流信号，其对应的能量可视为两个血流方向的一半，为便于后续处理，在进行傅里叶反变换之前，还可对负频率部分或正频率部分乘以2。S103、对目标血流信号进行处理，获得血流运动速度。
其中，血流运动速度中的速度为矢量，即既有速度又有方向。
具体的，血流运动速度的计算过程，包括：
步骤一、对目标血流信号进行复数自相关计算，得到平均相位差；
步骤二、计算平均相位差对应的复数相角，并利用复数相角计算出血流运动速度。
需要说明的是，目标血流信号为正向血流信号或反向血流信号时，即单独对正向血流信号或反向血流信号进行处理；当需要两个方向的血流信号时，即目标血流信号包括正向血流信号和反向血流信号时，相应地，对目标血流信号进行处理，即为分别对正向血流信号和反向血流信号进行处理，并根据处理结果得到最终的血流运动速度。
具体的，对于目标血流信号包括正向血流信号和反向血流信号时，血流运动速度的计算过程，包括：
步骤一、对正向血流信号进行处理，获得正向血流速度；
步骤二、对反向血流信号进行处理，获得反向血流速度；
步骤三、按照分别对应的信号能量对正向血流速度和反向血流速度进行加权计算，得到正向血流速度和反向血流速度分别对应的血流强度。
其中，上述的对正向血流信号进行处理和对反向血流信号进行处理，其处理过程相同。即对正向血流信号进行复数自相关计算，得到平均相位差；然后计算平均相位差对应的复数相角，并利用复数相角计算出正向血流运动速度；对反向血流信号进行复数自相关计算，得到平均相位差；然后计算平均相位差对应的复数相角，并利用复数相角计算出反向血流运动速度。
对于上述的分别代表正向血流和反向血流的IQ数据，分别进行复数自相关计算得到平均相位差，并对平均相位差计算复数相角，并假设该相角是超声波中心频率对应的相角，并根据已知的超声波传播速度计算出上述相角对应的位移，并采集周期时间T，计算出血流的正向运动速度和反向运动速度。
得到两个方向的血流速度之后，可对两个方向的血流速度的强度进行计算。血流速度的强度可具体为按照该血流速度在血管或组织的血流量大小。可具体参照各个方向的血流信号的信号能量大小，对正向血流速度和反向血流速度进行加权计算，最终得到血流运动速度。例如，当正向血流速度为+a，正向血流信号对应的能量为f1，反向血流速度为b，反向血流信号的能量为f2，则正向血流的强度为f1/(f1+f2)；反向血流强度可为：f2/(f1+f2)。
S104、利用血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。
得到血流运动速度之后，便可基于该血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。不同方向的血流速度可采用不同的颜色、亮度来进行表示。
需要说明的，由于复数壁滤波器的滤波无需受限于对称滤波，因此还可对IQ信号中的血流信号进行滤波，得到组织信号，然后参照上述处理过程，得到组织信号的运动速度。具体的，可参照上述复数滤波器的参数设置，反向调整滤波器参数，即可实现提取组织信号。例如，将复数壁滤波器设置为带通滤波器，带通的下限可为反向血流信号最高频率，而带通的上限可为正向血流信号的最低频率。其中，带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，例如，带通滤波器的带通可具体为6-9dB，6dB即为带通的下限，带通的上限为9dB，即该带通滤波器能够提取6-9dB对应的信号。而在本实施例中，反向血流信号为负，正向血流信号为正，反向血流信号的最高频率作为带通的下限，正向血流信号的最低频率作为带通的上限，可以正好可滤除血流信号，而更为完整的保留组织信号。
优选地，当分别计算出正向血流速度，反向血流速度以及各自对应的血流强度，相应地的成像处理，可具体包括：按照血流强度与显示特征的对应关系，对正向血流速度和反向血流速度进行超声波多普勒成像处理；显示特征为颜色、亮度或线条宽度。也就是说，依据血流强度与显示特征的对应关系，对正向血流信号和反向血流信号在血流强度上进行区别显示。例如，。血流强度与显示特征的对应关系可具体为，血流强度越大，血流速度显示对应像素的亮度越高；或血流强度越大，对应的颜色越深；或血流强度越大，对应显示线条宽度越宽。
应用本申请实施例所提供的方法，获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号；利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号；对目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；利用血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。
经研究发现，实数壁滤波器的幅频响应是在正负频率上关于0Hz对称的。而实际的组织信号和血流信号的正负频率成分往往并不是关于0Hz对称的，所以实数壁滤波器并不能很好的实现滤除组织信号和保留血流信号的作用。而且在不同血流动力学场景下，组织信号和血流信号的正负频率成分的分布占比是不相同的，所以为了实现最大限度的滤除组织信号，保留指定方向的血流信号，本方案提出利用复数壁滤波器来对待进行血流成像的正交解析信号进行处理，以获得更为精准且指定方向的血流信号。具体的，当获取包括了组织信号和血流信号的正交解析信号后；可利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波，得到指定方向的目标血流信号；然后对目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；利用血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。可见，由于在滤波时，能够得到指定方向的目标血流信号，在计算血流运动速度时，便可基于方向对血流运动速度进行计算并成像。如此，即便在既有正向血流信号，又有反向血流信号时，不会出现因平均速度为0而导致的无法显示血流速度和血流方向的问题。且，由于可计算确定出指定方向的血流速度，还可使得最终成像更加精准。
相应于上面的方法实施例，本申请实施例还提供了一种超声多普勒血流成像装置，下文描述的超声多普勒血流成像装置与上文描述的超声多普勒血流成像方法可相互对应参照。
参见图11所示，该装置包括以下模块：
信号获取模块101，用于获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号；
滤波处理模块102，用于利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号；
速度获取模块103，用于对目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；
血流成像模块104，用于利用血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。
应用本申请实施例所提供的装置，获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号；利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号；对目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；利用血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。
经研究发现，实数壁滤波器的幅频响应是在正负频率上关于0Hz对称的。而实际的组织信号和血流信号的正负频率成分往往并不是关于0Hz对称的，所以实数壁滤波器并不能很好的实现滤除组织信号和保留血流信号的作用。而且在不同血流动力学场景下，组织信号和血流信号的正负频率成分的分布占比是不相同的，所以为了实现最大限度的滤除组织信号，保留指定方向的血流信号，本方案提出利用复数壁滤波器来对待进行血流成像的正交解析信号进行处理，以获得更为精准且指定方向的血流信号。具体的，当获取包括了组织信号和血流信号的正交解析信号后；可利用复数壁滤波器对正交解析信号进行滤波，得到指定方向的目标血流信号；然后对目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；利用血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。可见，由于在滤波时，能够得到指定方向的目标血流信号，在计算血流运动速度时，便可基于方向对血流运动速度进行计算并成像。如此，即便在既有正向血流信号，又有反向血流信号时，不会出现因平均速度为0而导致的无法显示血流速度和血流方向的问题。且，由于可计算确定出指定方向的血流速度，还可使得最终成像更加精准。
在本申请的一种具体实施方式中，速度获取模块103，具体用于对目标血流信号进行复数自相关计算，得到平均相位差；计算平均相位差对应的复数相角，并利用复数相角计算出血流运动速度。
在本申请的一种具体实施方式中，指定方向为正向和/或反向；若指定方向为正向，则目标血流信号为正向血流信号；若指定方向为反向，则目标血流信号为反向血流信号；若指定方向包括正向和反向时，则目标血流信号包括正向血流信号和反向血流信号。
在本申请的一种具体实施方式中，目标血流信号包括正向血流信号和反向血流信号时，相应地，滤波处理模块102，具体用于将正交解析信号分为两路，并分别输入至两个滤波参数不同的复数壁滤波器中进行滤波处理，得到正向血流信号和反向血流信号。
在本申请的一种具体实施方式中，血流成像模块104，具体用于对正向血流信号进行处理，获得正向血流速度；对反向血流信号进行处理，获得反向血流速度；按照分别对应的信号能量对正向血流速度和反向血流速度进行加权计算，得到正向血流速度和反向血流速度分别对应的血流强度；
相应地，血流成像模块104，具体用于按照血流强度与显示特征的对应关系，对正向血流速度和反向血流速度进行超声波多普勒成像处理；显示特征为颜色、亮度或线条宽度。
在本申请的一种具体实施方式中，复数壁滤波器生成模块，用于对正交解析信号进行低通滤波以获得组织信号，并计算组织信号对应的频谱分布信息；利用频谱分布信息确定滤波参数；生成与滤波参数对应的复数壁滤波器。
在本申请的一种具体实施方式中，频谱分布信息包括组织信号的平均相差，相应地，复数壁滤波器生成模块，具体用于利用平均相差确定复数壁滤波器的最强衰减频点，以将实数壁滤波器的最强衰减频点移到组织信号的中心频率上，得到复数壁滤波器；
在本申请的一种具体实施方式中，频谱分布信息包括组织信号的高低频率能量分布和组织信号的带宽，相应地，复数壁滤波器生成模块，具体用于利用高低频率能量分布确定组织信号中能量最高点；以能量最高点为中心，并基于带宽确定复数壁滤波器的截止频率。
相应于上面的方法实施例，本申请实施例还提供了一种超声多普勒血流成像设备，下文描述的一种超声多普勒血流成像设备与上文描述的一种超声多普勒血流成像方法可相互对应参照。
参见图12所示，该超声多普勒血流成像设备包括：
超声波发射器310，用于向成像区域发射超声波；
超声波接收器320，用于接收超声波对应的回波；
存储器332，用于存储计算机程序；
处理器322，用于执行计算机程序时实现上述方法实施例的超声多普勒血流成像方法的步骤。需要说明的是，310和320可以是同一个实体。
具体的，请参考图13，为本实施例提供的一种超声多普勒血流成像设备的具体结构示意图，该超声多普勒血流成像设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上的超声波发射器310，一个或一个以上的超声波接收器320，一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)322(例如，一个或一个以上处理器)和存储器332。其中，存储器332可以是短暂存储或持久存储。更进一步地，中央处理器322可以设置为与存储器332通信，在超声多普勒血流成像设备301上执行存储器332中的一系列指令操作。
超声多普勒血流成像设备301还可以包括一个或一个以上电源326，一个或一个以上有线或无线网络接口350，一个或一个以上输入输出接口358，和/或，一个或一个以上操作系统341。例如，Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM，LinuxTM，FreeBSDTM等。
上文所描述的超声多普勒血流成像方法中的步骤可以由超声多普勒血流成像设备的结构实现。
相应于上面的方法实施例，本申请实施例还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种超声多普勒血流成像方法可相互对应参照。
一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的超声多普勒血流成像方法的步骤。
该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

Claims (10)

1.一种超声多普勒血流成像方法，其特征在于，包括：
获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号；
利用复数壁滤波器对所述正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号；
对所述目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；
利用所述血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。
2.根据权利要求1所述的超声多普勒血流成像方法，其特征在于，对所述目标血流信号进行处理，获得血流运动速度，包括：
对所述目标血流信号进行复数自相关计算，得到平均相位差；
计算所述平均相位差对应的复数相角，并利用所述复数相角计算出所述血流运动速度。
3.根据权利要求1所述的超声多普勒血流成像方法，其特征在于，所述指定方向为正向和/或反向；
若所述指定方向为正向，则所述目标血流信号为正向血流信号；
若所述指定方向为反向，则所述目标血流信号为反向血流信号；
若所述指定方向包括正向和反向时，则所述目标血流信号包括所述正向血流信号和所述反向血流信号。
4.根据权利要求3所述的超声多普勒血流成像方法，其特征在于，所述目标血流信号包括所述正向血流信号和所述反向血流信号时，相应地，所述利用复数壁滤波器对所述正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号，包括：
将所述正交解析信号分为两路，并分别输入至两个滤波参数不同的复数壁滤波器中进行滤波处理，得到所述正向血流信号和所述反向血流信号。
5.根据权利要求4所述的超声多普勒血流成像方法，其特征在于，对所述目标血流信号进行处理，获得血流运动速度，包括：
对所述正向血流信号进行处理，获得正向血流速度；
对所述反向血流信号进行处理，获得反向血流速度；
按照分别对应的信号能量对所述正向血流速度和所述反向血流速度进行加权计算，得到所述正向血流速度和所述反向血流速度分别对应的血流强度；
相应地，所述利用所述血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理，包括：按照所述血流强度与显示特征的对应关系，对所述正向血流速度和所述反向血流速度进行超声波多普勒成像处理；所述显示特征为颜色、亮度或线条宽度。
6.根据权利要求1至5任一项所述的超声多普勒血流成像方法，其特征在于，生成所述复数壁滤波器的过程，包括：
对所述正交解析信号进行低通滤波以获得组织信号，并计算所述组织信号对应的频谱分布信息；
利用所述频谱分布信息确定滤波参数；
生成与所述滤波参数对应的所述复数壁滤波器。
7.根据权利要求6所述的超声多普勒血流成像方法，其特征在于，所述频谱分布信息包括所述组织信号的平均相差，利用所述频谱分布信息，确定滤波参数，包括：利用所述平均相差确定所述复数壁滤波器的最强衰减频点，以将实数壁滤波器的最强衰减频点移到所述组织信号的中心频率上，得到所述复数壁滤波器；
或，所述频谱分布信息包括所述组织信号的高低频率能量分布和所述组织信号的带宽，利用所述频谱分布信息，确定滤波参数，包括：利用所述高低频率能量分布确定所述组织信号中能量最高点；以所述能量最高点为中心，并基于所述带宽确定所述复数壁滤波器的截止频率。
8.一种超声多普勒血流成像装置，其特征在于，包括：
信号获取模块，用于获取待进行超声多普勒血流成像的正交解析信号；
滤波处理模块，用于利用复数壁滤波器对所述正交解析信号进行滤波处理，得到指定方向的目标血流信号；
速度获取模块，用于对所述目标血流信号进行处理，获得血流运动速度；
血流成像模块，用于利用所述血流运动速度进行超声多普勒血流成像处理。
9.一种超声多普勒血流成像设备，其特征在于，包括：
超声波发射器，用于向成像区域发射超声波；
超声波接收器，用于接收所述超声波对应的回波；
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述超声多普勒血流成像方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述超声多普勒血流成像方法的步骤。
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