CN113679419A - 一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法，包括：根据血流多普勒频谱信号计算多普勒频谱包络线；对步骤一得到的多普勒频谱包络线进行平滑滤波处理；对平滑滤波处理后的多普勒频谱包络线识别有效峰，并给出可操作的多普勒频谱包络线；对可操作的多普勒频谱包络线中各位置进行调整，计算出血流参数；解决了当前医院广泛使用的自动边缘检测配合手动调节的方法，存在准确度不够的问题以及在波形顶端部分不能够完全包络。

Description

一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法

技术领域

本发明涉及信号监测领域，尤其涉及一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法。

背景技术

近年来，超声医学影像技术中的超声多普勒技术发展得越来越迅速，由于能无损伤地检测人体血管中的血流状况，进而为血液循环系统和血管疾病的诊断提供依据，因此在医学临床上有着广泛的应用。利用超声多普勒血流检测技术进行血流速度的检测，是通过对血液中扮演者散射体角色的红细胞的多普勒频移的计算来完成的。大量研究表明，血管疾病会从多普勒信号最大频率曲线的变化上体现出来。因此，能否获得准确的超声多普勒血流信号的最大频率曲线(即频谱的包络)对于血管疾病的诊断起着重要的作用。

当前医院广泛使用的自动边缘检测配合手动调节的方法，存在准确度不够的问题以及在波形顶端部分不能够完全包络，本发明使用多点进行插值拟合的方法进行改进。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供解决上述问题的一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法。

在本发明的一个实施例中，提供了一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据血流多普勒频谱信号计算多普勒频谱包络线；

步骤二、对步骤一得到的多普勒频谱包络线进行平滑滤波处理；

步骤三、对平滑滤波处理后的多普勒频谱包络线识别有效峰，并给出可操作的多普勒频谱包络线；

步骤四、对可操作的多普勒频谱包络线中各位置进行调整，计算出血流参数。

进一步的，所述步骤一具体为：

将某一列的功率谱密度随频率的增加进行积分，对应于声谱图中每一列灰度从低频到高频的累加，形成这一列功率谱密度积分的离散数据点；

其次将原点与功率谱密度积分的最后那个点用直线相连，将该直线记作L；

然后从功率谱密度积分的最后一个离散点高频部分开始，依次向前低频部分，计算该点到直线L距离，直到找到距离从逐渐变大到逐渐减少的那个过度点，即为最大频率点；

最后将每一列的最大频率点相连，便形成频谱的多普勒频谱包络线。

进一步的，所述步骤二具体为：

高斯平滑滤波：一个卷积扫描包络线中的每一个像素，用卷积确定的邻域内像素的加权平均值去替代模板中心点的值。

进一步的，所述步骤三具体为：

1)输入包络点的数组，使用最小二乘算法拟合5个包络数据点，得到直线的斜率，判断这5个点的趋势，连续上升点数大于10则表明当前处于上升沿；

2)判断在上升沿后，当前包络是否连续下降；使用最小二乘算法拟合5个包络数据点，得到直线的斜率，判断这5个点的趋势，连续下降点数大于6则表明当前处于下降沿；

3)若上升沿满足，之后马上出现下降沿，则表明是一个有效峰；

4)当识别到有效峰，在该包络数组中查找最大点，即峰顶点p；数组的第一个点是峰起点a，起点和顶点的中间点为b；起点的对称点为c，对称的中间点为d，两个峰腰点和顶点的中间点分别为e和f，以及下一个峰的起始点作为终点g。

进一步的，所述对可操作的血流多普勒频谱包络线中各位置进行调整，计算出血流参数，具体为：

c和g点在坐标轴上左右移动；e，f，b和d点在当前的水平轴上左右移动；p点上下左右移动；改变p点、e、f、b和d点也随之改变；确定各个点的位置之后，a和b之间是直线连接，利用b、e、p、f和d点三次插值拟合出曲线，d和c之间是直线连接，c和g之间是直线连接，形成调整后的多普勒频谱包络线。

本发明实施例提供一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法，包括：根据血流多普勒频谱信号计算多普勒频谱包络线；对步骤一得到的多普勒频谱包络线进行平滑滤波处理；对平滑滤波处理后的多普勒频谱包络线识别有效峰，并给出可操作的多普勒频谱包络线；对可操作的多普勒频谱包络线中各位置进行调整，计算出血流参数；解决了当前医院广泛使用的自动边缘检测配合手动调节的方法，存在准确度不够的问题以及在波形顶端部分不能够完全包络。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明一实施例提供的一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法的流程示意图；

图2为本明一实施例提供的根据血流多普勒频谱信号计算多普勒频谱包络线的流程示意图；

图3为本明一实施例提供的对平滑滤波处理后的多普勒频谱包络线识别有效峰的流程示意图；

图4为本明一实施例提供的对可操作的多普勒频谱包络线中各位置进行调整的示意图；

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在......时”或“当......时”或“响应于确定”或“响应于监测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果监测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当监测(陈述的条件或事件)时”或“响应于监测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

如图1所示，本发明一实施例提供的一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据血流多普勒频谱信号计算多普勒频谱包络线；

步骤二、对步骤一得到的多普勒频谱包络线进行平滑滤波处理；

步骤三、对平滑滤波处理后的多普勒频谱包络线识别有效峰，并给出可操作的多普勒频谱包络线；

步骤四、对可操作的多普勒频谱包络线中各位置进行调整，计算出血流参数。

如图2所示，根据血流多普勒频谱信号计算多普勒频谱包络线的流程具体为：

将某一列的功率谱密度随频率的增加进行积分，对应于声谱图中每一列灰度从低频到高频的累加，形成这一列功率谱密度积分的离散数据点；

其次将原点与功率谱密度积分的最后那个点用直线相连，将该直线记作L；

然后从功率谱密度积分的最后一个离散点高频部分开始，依次向前低频部分，计算该点到直线L距离，直到找到距离从逐渐变大到逐渐减少的那个过度点，即为最大频率点；

最后将每一列的最大频率点相连，便形成频谱的多普勒频谱包络线。

其中，步骤二具体为：

高斯平滑滤波：一个卷积扫描包络线中的每一个像素，用卷积确定的邻域内像素的加权平均值去替代模板中心点的值。

如图3所示，对平滑滤波处理后的多普勒频谱包络线识别有效峰，并给出可操作的多普勒频谱包络线的流程具体为：

1)输入包络点的数组，使用最小二乘算法拟合5个包络数据点，得到直线的斜率，判断这5个点的趋势，连续上升点数大于10则表明当前处于上升沿；

2)判断在上升沿后，当前包络是否连续下降；使用最小二乘算法拟合5个包络数据点，得到直线的斜率，判断这5个点的趋势，连续下降点数大于6则表明当前处于下降沿；

3)若上升沿满足，之后马上出现下降沿，则表明是一个有效峰；

4)当识别到有效峰，在该包络数组中查找最大点，即峰顶点p；数组的第一个点是峰起点a，起点和顶点的中间点为b；起点的对称点为c，对称的中间点为d，两个峰腰点和顶点的中间点分别为e和f，以及下一个峰的起始点作为终点g。

各点位置以及之间关系如下表：

数据点	Y
		a	0
b	a和p的中间点
		e	b和p的中间点
p	a和c的中间点
		f	p和d的中间点
d	p和c的中间点
		C	0
g	0

如图4所示，对可操作的多普勒频谱包络线中各位置进行调整，计算出血流参数，具体为：

c和g点在坐标轴上左右移动；e，f，b和d点在当前的水平轴上左右移动；p点上下左右移动；改变p点、e、f、b和d点也随之改变；确定各个点的位置之后，a和b之间是直线连接，利用b、e、p、f和d点三次插值拟合出曲线，d和c之间是直线连接，c和g之间是直线连接，形成调整后的多普勒频谱包络线。

本发明实施例提供一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法，包括：根据血流多普勒频谱信号计算多普勒频谱包络线；对步骤一得到的多普勒频谱包络线进行平滑滤波处理；对平滑滤波处理后的多普勒频谱包络线识别有效峰，并给出可操作的多普勒频谱包络线；对可操作的多普勒频谱包络线中各位置进行调整，计算出血流参数；解决了当前医院广泛使用的自动边缘检测配合手动调节的方法，存在准确度不够的问题以及在波形顶端部分不能够完全包络。

本发明实施例所提供的可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可调节的多普勒频谱包络线参数计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据血流多普勒频谱信号计算多普勒频谱包络线；

步骤二、对步骤一得到的多普勒频谱包络线进行平滑滤波处理；

步骤三、对平滑滤波处理后的多普勒频谱包络线识别有效峰，并给出可操作的多普勒频谱包络线；

步骤四、对可操作的多普勒频谱包络线中各位置进行调整，计算出血流参数。

2.根据权利要求1所述的一种可手动调节的血流参数计算方法，其特征在于，所述步骤一具体为：

将某一列的功率谱密度随频率的增加进行积分，对应于声谱图中每一列灰度从低频到高频的累加，形成这一列功率谱密度积分的离散数据点；

其次将原点与功率谱密度积分的最后那个点用直线相连，将该直线记作L；

然后从功率谱密度积分的最后一个离散点高频部分开始，依次向前低频部分，计算该点到直线L距离，直到找到距离从逐渐变大到逐渐减少的那个过度点，即为最大频率点；

最后将每一列的最大频率点相连，便形成频谱的多普勒频谱包络线。

3.根据权利要求1所述的一种可手动调节的血流参数计算方法，其特征在于，所述步骤二具体为：

高斯平滑滤波：一个卷积扫描包络线中的每一个像素，用卷积确定的邻域内像素的加权平均值去替代模板中心点的值。

4.根据权利要求1所述的一种可手动调节的血流参数计算方法，其特征在于，所述步骤三具体为：

1)输入包络点的数组，使用最小二乘算法拟合5个包络数据点，得到直线的斜率，判断这5个点的趋势，连续上升点数大于10则表明当前处于上升沿；

2)判断在上升沿后，当前包络是否连续下降；使用最小二乘算法拟合5个包络数据点，得到直线的斜率，判断这5个点的趋势，连续下降点数大于6则表明当前处于下降沿；

3)若上升沿满足，之后马上出现下降沿，则表明是一个有效峰；

4)当识别到有效峰，在该包络数组中查找最大点，即峰顶点p；数组的第一个点是峰起点a，起点和顶点的中间点为b；起点的对称点为c，对称的中间点为d，两个峰腰点和顶点的中间点分别为e和f，以及下一个峰的起始点作为终点g。

5.根据权利要求4所述的一种可手动调节的血流参数计算方法，其特征在于，所述对可操作的血流多普勒频谱包络线中各位置进行调整，计算出血流参数，具体为：

c和g点在坐标轴上左右移动；e，f，b和d点在当前的水平轴上左右移动；p点上下左右移动；改变p点、e、f、b和d点也随之改变；确定各个点的位置之后，a和b之间是直线连接，利用b、e、p、f和d点三次插值拟合出曲线，d和c之间是直线连接，c和g之间是直线连接，形成调整后的多普勒频谱包络线。

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