CN1130499A - 超声血流量显示的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在一功率多普勒超声血流量显示设备中，根据代表血流量显示区域移动的移动信号Z，在移动血流量显示区域(84)的同时，包括变换器(77、78)和变换控制器(79)的显示变换装置也将一B模式图像显示于血流量显示区域(84)中，当停止该血流量显示区域(84)的移动时显示血流量图像，因而即使在血流量显示区域移动时，也能容易地捕获目标的B模式图像。

Description

超声血流量显示的方法和设备
本发明涉及一种超声血流量显示的方法及其设备。
在医学超声成像设备中，超声波辐射到被检查的物体之内，通过多普勒信号的功率以一幅彩色图像来显示血流量的二维分布。与通过多普勒信号的频率来显示血流量的方法不同，通过多普勒信号的功率显示血流量的方法不能够显示血流量的方向和速度、或者速度分散量，但它具有这样一种独特的功能，即，能以高灵敏度和高信噪(S/N)比显示血流量的存在及其强度。鉴于此一独特功能，该方法已成为有用的血流量显示方法之一。
在如参考文件“诊断成像”(“DiagnosticImaging”，1993年12月，第66-69页)所描述的设备中，在B模式(B-mode)图像显示区域的一部分内提供一个血流量显示区域，在该血流量显示区域中显示血流量图像。利用一个运算器件可在B模式图像显示区域中自由地移动该血流量显示区域，进而能够在一个希望研究的区域中显示一个血流量图像。
利用与多普勒信号功率相对应的彩色，例如以功率上升顺序，用紫、红、橙、黄色，来显血流量图像。不存在血流量的部分则用与上述不同的颜色，比如蓝色来显示，并能够清楚地与血流量存在的部分相区别开来。因为通过多普勒信号功率显示的血流量图像具有良好的信噪(S/N)比，不存在血流量的部分完全由均匀的蓝色所着色。
因此，如图6所示，当在一个图像显示器的显示面81上的一个B模式图像显示区域82中显示一个肿瘤图像83时，在一个血流量显示区域84移动包括了该肿瘤83的部分从而显示该部分的血流量的情况下，如果血流量显示区域84在如图7所示的移动路径上与肿瘤83相重叠，肿瘤图像83被遮蔽而不能被看到，目标便不能够得到确认。
一般而言，由于超声传感器，例如超声探头是通过操作者操作与被检测对象相接触的，所以其方向总是在改变的。因此在观察屏幕时，必须更正传感器方向之偏移，使得肿瘤图像83总能够在显示面上出现。但是，如果目标超出如上所述的移动路径的可视范围以外的话，即使传感器的方向被偏移，它也不可以得到更正，结果使得血流量显示区域84上所显示的血流量是否肯定在所期望的部分中变得不清楚了。
本发明是一种超声血流量显示方法及设备，其中当利用超声波对于B模式图像显示区域的一部分，以功率多普勒模式显示一血流量图像时，在血流量显示区域移动时不显示该备流量图像而代之以显示该B模式图像，而在血流量显示区域静止时则显示该血流量图像。
本发明的目的是，提供一种超声血流量显示方法及设备，其中即使当血流量显示区域移动时，目标的B模式图像也能够容易地被捕捉到。
本发明的第一个方面是一种超声备流量显示方法，其中利用超声多普勒信号功率显示的血流量图像，被显示到一个可在B模式图像显示区域之内移动的血流量显示区域中，其特征是，在血流量显示区域移动的同时，在该血流量显示区域之内显示该B模式图像。
本发明的第二个方面是一种超声血流量显示设备，包括：B模式图像形成装置，用于根据超声回声信号形成一B模式图像；血流量图像形成装置，用于根据超声多普勒信号功率形成一血流量图像；显示装置，用于显示由该B模式图像形成装置所形成的B模式图像，并将由该血流量图像形成装置形成的血流量图像，显示于在B模式图像显示区之内形成的血流量显示区域中；移动装置，用于移动该血流量显示区域；以及显示变换装置，用于在血流量显示区域移动的同时，显示在该血流量显示区域之内的B模式图像。
在本发明的第一个方面中，在血流量显示区域移动的同时，在该血流量显示区域中显示B模式图像；而当其移动停止时，则在该血流量显示区域中显示该血流量图像。
本发明的第二个方面中，根据显示变换装置，当血流量显示区域移动时，在该血流量显示区域中显示B模式图像，而在其移动停止时，在该血流量显示区域中显示血流量图像。
图1是表示本发明一个实施例的设备主要部分的结构框图；
图2是表示本发明一个实施例的设备结构的框图；
图3是本发明一个实施例的设备的操作说明图；
图4是本发明一个实施例的设备的操作说明图；
图5是表示本发明一个实施例的设备的操作说明图；
图6是表示现有技术的设备的操作说明图；和
图7是表示现有技术的设备的操作说明图。
以下将结合附图详细说明本发明的一个实施例，当然本发明并不受此实施例之限制。图1是表示本发明此实施例之设备主要部分的结构，图2则是表示整个结构的框图。此外，本发明实施例的方法，体现在本发明设备之操作之中。
首先，说明图2中所示的整个结构：数字1代表一个传感器；数字2代表一发送/接收电器；数字3代表一B模信号处理器；数字4代表一B模式图像存储器；数字5代表一多普勒信号处理器；数字6代表一CFM图像存储器；数字7代表一RGB电路；数字8代表一图像显示器；数字9代表一控制器；数字10代表一操作装置；数字101代表一光标控制器。
传感器1例如为一个超声探头，使其与被检查对象(图中未示)相接触，并根据由发送/接收电路2所提供的驱动信号，在控制器9的控制之下，将超声波辐射到被检查对象之中，并检测从被检查对象之内返回的回声信号。发送/接收电路2向该传感器1提供一驱动信号。发送/接收电路2向该传感器1提供一驱动信号，并接收和放大所检测到的回声信号，将这些信号分别输入给B模式信号处理器3和多普勒信号处理器4。
B模式信号处理器3在控制器9的控制之下，对由发送/接收电路2所提供的回声信号进行处理，准备出用于B模式图像显示的图像数据，并将这些数据写入到B模式图像存储器4中。在这一实施例中，该B模式信号处理器3与本发明的B模式图像形成装置相对应。
多普勒信号处理器5在控制器9的控制之下，利用脉中多普勒法，对由发送/接收电路2所提供的回声信号进行处理，准备出用于关于血流量动态的CFM(彩色流量映射)图像，即代表血流量的速率的对应图像数据CFM数据、多普勒信号的功率、血流量速率(blood flow ratc)的分散量，等，将将这些数据写入到CFM图像存储器6之中，在这一实施例中，多普勒信号处理器5与本发明的血流量图像形成装置相对应。
写入到B模式图像存储器4和CFM图像存储器6的图像数据分别在控制器9的控制之下被读出，由例如RGB电路7将其转换成多个用于彩色显示的彩色元信号，例如RGB(红R、绿G、蓝B)信号，并被提供给图像显示器8，在此作为图像加以显示。在这一实施例中，RGB电路7和图像显示器8对应于本发明的显示装置。
操作装置10通过操作控制器9，来控制此实施例设备的操作。该操作装置10设有一个光标控制器101，用以移动图像显示器8的显示面上的光标等。当血流量显示区域移动时，光标控制器器101也被操作。在此实施例中，带有光标控制器101的操作装置10对应于本发明中移动装置。
图1为RGB电路7的详细框图。在图1中，数字71代表一个B模式数据RGB转换器；数字72代表一个CFM数据RGB转换器；数字73代表一个RGB系数发生器；而数字701、702和703则分别代表一个R信号发生器、一个G信号发生器和一个B信号发生器。
B模式数据RGB转换器71，将从B模式图像存储器4中读出的B模式数据转换成RGB信号；CFM数据RGB转换器72，将从CFM图像存储器6中读出的CFM数据转换成RGB信号。
RGB系数发生器73分别产生关于B模式数据和CFM数据的RGB信号的系数。B模式数据的RGB信号系数是aR、aG、aB，而CFM数据的RGB信号的系数是bR、bG、bB。这些系数的值被确定在0-1的范围之中。
这些系数的产生，根据B模式数据、CFM数据、阈值Bmax、阈值CFMTH、以及模式信号，通过例如下列(1)、(2)、(3)项的逻辑来确定。而且，阈值Bmax、阈值CFMTH以及模式信号是从控制器9提供的。
(1).当B模式数据值超过规定阈值Bmax时，系数aR、aG、aB都被设为1，系数bR、bG、bB都被设为0。另外，如此地提供阈值Bmax，以便防止对于被检查对象组织的移动，亦即对于杂波成分进行血流量显示，并不产生人为干扰。该阈值Bmax由控制器9调节。
(2).当B模式数据值等于或小于规定阈值Bmax，且由CFM数据所代表的功率值等于或大于规定阈值CFMTH时，系数aR、aG、aB都被设为0，系数bR、bG、bB都被设为1。此外，提供以动率显示的阈值CFMTH，以便区别在信号处理期间该部分是主要的血流量区域(等于或大于CFMTH)还是该组织区域(小于CFMTH)。阈值CFMTH由控制器9调节。
(3).否则，对应于主要由B模式图像组成的显示、主要由CFM图像组成的显示或者两种图像之间折衷的显示，则分别选择例如(aR＝aG＝aB＝1，bR＝bG＝bB＝0)、(aR＝aG＝aB＝0，bR＝bG＝bB＝1)或者(aR＝aG＝aB＝0.6，bR＝bG＝bB＝0.3)。应当选择哪一种显示是事先指定的。
第(1)、(2)、(3)项的逻辑与图像显示之间的关系，将在后面的操作说明中进行详细描述。此外，从能够以高速进行操作的观点出发，具有上述(1)、(2)、(3)项逻辑功能的RGB系数发生器73最好由硬件逻辑电路构成。但是，也可以通过微计算机程序等来实现同样的功能，后者的优点在于使改变测量、修改等变得容易起来。
R信号发生器701包括乘法器74、75、加法器76、变换器77、78、以及一个变换控制器79。
乘法器74使从B模式数据RGB转换器71输出的B模或数据的R信号RB，与RGB系数发生器73的输出系数aR或者通过变换器77提供的固定系数1相乘。
乘法器75使来自CFM数据RGB变换器72的CFM数据的R信号RC、或者通过变换器78所提供的固定数据0，与RGB系数发生器73的输出系数bR相乘。
加法器76使这些乘法器74、75的输出信号相加，并将结果作为用于显示的R信号施加至图像显示器8。
变换控制器79控制变换器77、78的变换。这种对于变换的控制是根据从控制器9所提供的一个模式信号和一个移动信号来进行的。而且，移动信号是一个指明该血流量显示区域是正在被移动的信号。
该模式信号是一个例如以二比特代表四种模式(即B模式、速度模式、功率模式及分散量模式)的信号；该移动信号是一个以一比特表示血流量显示区域是否正在移动的信号。
基于这些信号，变换控制器79根据下列(4)、(5)、(6)项的逻辑，控制变换器77、78的变换：
(4).当该模式信号指明为B模式信号时，变换器改变到触点B这一侧。
(5).当模式信号指明为功率模式且移动信号指示为“正在移动”时，变换器77、78改变到触点B这一侧。
(6).否则，变换器77、78改变到触点A这一侧。
表1示出了这种变换控制器79的输入信号与输出信号之间的关系。
                              表1
    移动  正在移动  未在移动
    模式     XYZ     1     0
    B     00     1     1
    速度     01     0     0
    功率     11     1     0
    分散量     10     0     0
表1示出了与代替模式的二比特输入信号X、Y及代表血流量显示区域移动的一比特输入信号Z的逻辑值相对应的变换控制器79输出信号Q的逻辑值。而且，Q＝0表示一个向触点A侧的变换信号，Q＝1表示一个向触点B侧的变换信号。
满足表1的输出信号Q之逻辑表达由下列公式1表示：
公式1    Q＝ X Y＋XYZ
G信号发生器702和B信号发生器703也具有与R信号发生器701相类似的结构，它们分别产生用于显示的G信号，并将这些信号施加给图像显示器8。
就能够以高速操作的观点而言，R信号发生器701、G信号发生器702及B信号发生器703最好由硬件逻辑电路构成；但是与乘法器74、75加法器76、变换器77、78及变换控制器79相同的功能，也能够通过微计算机程序等来完成。后者的优点在于其使改变测量、修改等变得容易起来。
下面将描述这种结构的设备的操作情况。图3至5是表示由本发明的实施例设备的显示图像的实例图形。而且这些图也示出了通过本发明实施例的方法显示图像的一个实例。
首先如图3所示，说明在图像显示器8的显示面81中，在B模式图像显示区域82中显示B模式图像，并实现在血流量显示区域84中进行功率模式的血流量显示的情况。而且，血流量显示区域84屏幕上的轮廓线清楚地标明。
图3所示的状态是功率模式的，但当血流量显示区域84停止时，在RGB电路7的R信号发生器701中，变换器77、78通过控制器79被改变到触点A侧。
因此，乘法器74将B模式数据RGB转换器71的输出信号RB与RGB系数发生器73的输出系数aR相乘；乘法器75将CFM数据RGB转换器72的输出信号RC与RGB系数发生器73的输出系数bR相乘；这两个乘法器74、75的输出信号由加法器76相加并作为用于显示的R信号送至图像显示器8。
G信号发生器702和B信号发生器703也具有与此类似的操作状态，分别形成用于显示的G信号和B信号，而送至图像显示器8。
由于RGB系数发生器73根据上述(1)至(3)的逻辑产生系数aR、aG、aB和系数bR、bG、bB，所以有下列RGB信号提供给图像显示器8。
(1)’.当B模式信号值超过阈值Bmax时，由于系数aR、aG、aB都是1而系数bR、bG、bB都是0，在R信号发生器701中，B模式数据RGB转换器71的输出信号RB在乘法器74中乘以1，CFM数据RGB转换器72的输出信号RC在乘法器75中乘以0。结果，加法器76的输出信号变成只乘B模式数据的R信号。而G信号发生器702和B发生器703也分别只输出B模式数据的G信号和B信号。因而在图像显示器8中显示出B模式图像
(2)’.当B模式数据值等于或小于阈值Bmax且由CFM数据代表的血流量功率值等于或大于阈值CFMTH时，由于系数aR、aG、aB都为0而系数bR、bG、bB都为1，在R信号发生器701中，B模式数据RGB转换器71的输出信号RB在乘法器74中乘以0，CFM数据RGB转换器72的输出信号RC在乘法器75中乘以1。结果，加法器76的输出信号变为只乘CFM数据的R信号。G信号发生器702和B信号发生器703分别也只输出CFM数据的G信号和B信号。因而在图像显示器8中显示出血流量图像。
(3)’.当B模式数据值等于或小于阈值Bmax而由CFM数据所代表的血流量的功率值小于阈值CFMTH时，对应于主要由B模式图像构成的显示，主要由CFM图像构成的显示、或是在这两各像之间折衷的显示，各系数例如分别变成为(aR＝aG＝aB＝1，bR＝bG＝bB＝0)、(aR＝aG＝aB＝0，bR＝bG＝bB＝1)或者(aR＝aG＝aB＝0.6，bR＝bG＝bB＝0.3)。继而在图像显示器8中，在主要由B模式图像构面的显示中只显示B模式图像；在主要由CFM图像构成的显示中只显示血流量图像；而在两种图像之间折衷的显示中以半透明状态相互重叠地显示B模式图像和血流量图像。
因此，由于B模式数据的RGB信号和CFM数据的RGB信号与RGB系数发生器73的输出系数相加，变成用于图像显示的RGB信号，如图3所示的显示图像在B模式图像显示区域82中显示出包括肿瘤图像83的B模式图像，在血流量显示区域84中显示了血流量图像。
其次，下面将对与操作光标控制器101、把血流量显示区域84移动到肿瘤图像83的部份、及显示该部分血流量有关的情况进行说明。
如果移动血流量区域84，由于在移动期间移动信号指出“正在移动”，变换控制器79将变换器77、78改变到触点B这一侧。进而由于乘法器74将B模式数据RGB转换器71的输出RB与固定系数1相乘，乘法器75将固定数据0与系数bR相乘，所以加法器76的输出信号成为只有B模式图像的R信号。同样地在G信号发生器702和B信号发生器703中，也进行类似的操作，分别输出B模式图像的G信号和B信号。
因此，禁止了血流量的显示，而也在该血流量显示区域84中显示B模式图像。进而如图4所示，即使血流量显示区域84被移动而与肿瘤图像83相重叠，因为出现有肿瘤图像83，所以目标没有变为不可见。亦即，所获得的效果是，即使在移动血流量显示区域84的同时，也能够容易地捕获得目标的B模式图像。
并且即使传感器1的方向在移动路经上出现偏差且肿瘤图像83消失的情况下，也能够一边观察屏幕一边检索该方向，因而能够再次投影出目标的肿瘤图像83。亦即，所获得的效果是，在移动血流量显示区域84的同时，能够容易地保证传感器1的正确方向。
如果目标的肿瘤图像83全部进入血流重显示区域84，那么光标控制器101的操作被停止，该显示区域的移动也被停止。进而由于移动信号变成“未在移动”，所以变换控制器79将变换器77、78返回到触点A这一侧，使得那些基于B模式数据和CFM数据的R信号被送到图像显示器8。在G发生器702和B信号发生器703中，也进行类似的操作。
结果，如图5所示，在该部分被确实地识别为肿瘤图像83的血流量，在血流量显示区域84中得以显示。亦即，所获得的效果是，能够确实地显示在所希望的部分的血流量。
此外，显示装置并不只局限于如本实施例中的通过RGB信号对图像进行彩色显示的情况，也可以采用其它通过复色元件显示彩色的显示装置。而且即使那些不用彩色而只是通过灰度的色调或者特定的图案(阴影等)显示血流量的显示装置，也都属于本发明显示装置的范围之内。
移动装置也不只局限于如本实施例中的光标控制器，各种各样的用于图形移动的操作工具，例如鼠标器、控制柄、光标键、触模板等，也都包含在本发明中的移动装置的范围之内。
同样地显示变换装置也不只限于如本实施例中的包括变换器77、78的微计算机或类似部件以及具有相同功能的硬件或软件变换控制器79。简单地说，显示变换装置还可以包括在血流量显示区域移动的同时，将屏幕的显示模式变换成B模式显示，具有这种功能的显示变换装置也包含在本发明中的显示变换装置的范围之内。
如上所详细描述的，在本发明中，由于在血流量显示区域移动的同时在流血流量显示区域之内显示B模式图像，而在该移动停止时在该血流量显示区域内显示血流量图像。因而所获得的效果是，即使在血流量显示区域移动的同时，也能够容易地捕获目标的B模式图像。

Claims (2)

1.一种超声血流量显示方法，其中在一个可在B模式图像显示区域之内移动的血流量显示区域中，显示一个以超声多普勒信号的功率提供的血流量图像，
其特征在于，在移动所述血流量显示区域的同时，在所述血流量显示区域之内显示该B模式图像。
2.一种用于超声血流量显示的设备，其特征在于，包括：
B模式图像形成装置，用于根据一超声回声信号形成一B模式图像；
血流量图像形成装置，用于根据一超声多普勒信号的功率，形成一血流量图像；
显示装置，用于显示由所述B模式图像形成装置所形成的B模式图像，并将由所述血流量图像形成装置所形成的血流量图像，显示于一个在一B模式图像显示区域之内形成的血流量显示区域中；
移动装置，用于移动所述血流量显示装置；以及
显示变换装置，用于在移动所述血流量显示区域的同时，在所述血流量显示区域之内显示B模式图像。
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