CN115361908A - 用于脉冲波多普勒超声成像的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本文描述的技术的方面涉及自动地计算超声脉冲发射方向以及将超声设备配置为沿所述超声脉冲发射方向发射超声脉冲以用于脉冲波多普勒超声成像。自动地计算所述超声脉冲发射方向可以是基于要在其中利用所述脉冲波多普勒超声成像测量流速的受试者体内的所选样品体积，以及要利用所述脉冲波多普勒超声成像测量的所述流速的所选方向。

Description

用于脉冲波多普勒超声成像的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2019年11月26日提交的代理人案卷号为B1348.70170US00并且题为“METHODS AND APPARATUSES FOR PULSED WAVE DOPPLERULTRASOUND IMAGING[用于脉冲波多普勒超声成像的方法和装置]”的美国专利申请序列号62/940,367的权益，其通过引用以其全部内容结合在此。

技术领域

总体上，本文描述的技术的方面涉及成像。一些方面涉及脉冲波多普勒超声成像。

背景技术

超声探头可用于使用频率高于人类可听频率的声波来执行诊断成像和/或治疗。超声成像可用于查看内部软组织身体结构。当超声脉冲发射到组织中时，不同幅度的声波可能会在不同的组织界面向探头反射回来。这些反射的声波然后可以被记录并作为图像显示给操作员。声音信号的强度(幅度)和波穿过身体所需的时间可以提供用于产生超声图像的信息。可以使用超声设备形成许多不同类型的图像。例如，可以生成图像，示出组织的二维截面、血流、组织随时间的运动、血液的位置、特定分子的存在、组织的硬度、或三维区域的解剖结构。

发明内容

根据本申请的一个方面，一种装置包括与超声设备进行操作通信的处理设备，所述处理设备被配置为自动地计算用于脉冲波多普勒超声成像的超声脉冲发射方向。

在一些实施方案中，所述处理设备进一步被配置为将所述超声设备配置为沿所述超声脉冲发射方向发射超声脉冲。

在一些实施方案中，所述处理设备被配置为基于以下因素自动地计算所述超声脉冲发射方向：要在其中利用所述脉冲波多普勒超声成像测量流速的受试者体内的所选样品体积；以及要利用所述脉冲波多普勒超声成像测量的所述流速的所选方向。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为当自动地计算用于所述脉冲波多普勒超声成像的所述超声脉冲发射方向时：接收对要在其中利用所述脉冲波多普勒超声成像测量流速的受试者体内的样品体积的选择，以及对要利用所述脉冲波多普勒超声成像测量的所述流速的方向的选择；以及迭代多个超声脉冲发射方向以确定所选择的超声脉冲发射方向，对于所述选择的超声脉冲发射方向，所述超声脉冲发射方向与所述流速的所述方向之间的角度最接近于特定的最优校正角度。

在一些实施方案中，所述处理设备进一步被配置为显示所述选择的超声脉冲发射方向的指示以及所述超声脉冲发射方向与所述流速的所述方向之间的所述角度的指示。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为当显示所述选择的超声脉冲发射方向的所述指示时：在描绘由所述超声设备收集的超声图像的图形用户界面上显示从所述超声图像的顶部延伸穿过所述样品体积的指示并到达所述超声图像的底部的线，使得所述线在所述超声图像中的路径对应于所述选择的超声脉冲发射方向。

在一些实施方案中，所述处理设备被配置为当迭代所述多个超声脉冲发射方向时迭代用于从所述超声设备发射所述超声脉冲的多个起始位置。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为当迭代用于从所述超声设备发射所述超声脉冲的所述多个起始位置时迭代所述超声设备的换能器阵列中的从其发射所述超声脉冲的超声换能器的多个子集。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为当迭代用于从所述超声设备发射所述超声脉冲的所述多个起始位置时:对于用于从所述超声设备发射所述超声脉冲的所述多个起始位置中的每个相应起始位置，确定从所述相应起始位置引导至所述样品体积的所述超声脉冲与要测量的所述流速的所述方向之间的角度；以及选择用于所述发射超声脉冲的起始位置，以使所述角度最接近于所述特定的最优校正角度。

在一些实施方案中，所述特定的最优校正角度为零。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为使用零角度用于心脏成像的所述特定的最优校正角度。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为使用非零角度用于颈动脉和/或血管通路成像的所述特定的最优校正角度。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为使用零角度用于心脏成像的所述特定的最优校正角度以及使用非零角度用于颈动脉和/或血管通路成像的所述特定的最优校正角度。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为向用户提供输入所述特定的最优校正角度的选项。

在一些实施方案中，所述处理设备被配置为当自动地计算所述超声脉冲发射方向时确定所计算出的超声脉冲发射方向是否大于特定的限制角度。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为如果所计算出的超声脉冲发射方向大于所述特定的限制角度则选择第二超声脉冲发射方向。在一些实施方案中，在所述超声脉冲发射方向被确定为比所述特定的限制角度要大之后，所述第二超声脉冲发射方向与所述流速的所述方向之间的角度次接近于所述特定的最优校正角度。在一些实施方案中，所述处理设备被配置为使用第一角度用于颈动脉和/或血管通路成像的所述特定的限制角度，所述第一角度小于用于心脏成像的所述限制角度的第二角度。

一些方面包括一种用于使用处理设备来执行上述功能的方法。一些方面包括存储处理器可执行指令的至少一个非暂时性计算机可读存储介质，所述指令当由处理设备上的至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器执行上述功能。

附图说明

将参考以下附图描述本申请的各个方面和实施方案。应当理解，附图不一定按比例绘制。出现在多个图中的项在它们出现的所有图中由相同的附图标记指示。

图1展示了根据本文描述的某些实施方案的用于脉冲波多普勒超声成像的示例图形用户界面(GUI)；

图2展示了根据本文描述的某些实施方案的图1的用于脉冲波多普勒超声成像的GUI的另一个例子；

图3展示了根据本文描述的某些实施方案的用于脉冲波多普勒超声成像的示例过程的流程图；以及

图4展示了可以基于其来实践本文描述的技术的各个方面的示例超声系统400的示意框图。

具体实施方式

血液为组织带来氧气，并且氧气对组织的生存很重要。鉴于这一事实，测量通过许多主要血管的血流量是一种重要的诊断手段。当血管变窄时，通常量的血液必须通过更小的开口，因此血液的速度必须加快。虽然彩色多普勒超声成像可以定性地指示是否存在流量，并且可以在紧急情况或线路放置中有用，但它可以只能够指示是否存在一些流量或零流量。有“一些流量”的范围可以从完全正常到“处于失去流量的边缘”。在脉冲波多普勒超声成像中，脉冲波输出波形的形状、沿血管的形状变化、速度以及从一个点到另一个点的速度比都可以用来判定血管是否是开放的(不闭合的)或狭小的(狭窄的)，并且可有助于在严重紧急情况发生之前发现血管问题。

脉冲波多普勒超声成像的一种临床用例是颈动脉狭窄(CAS)筛查。老年男性CAS的患病率达到12.5％，且会增加卒中风险。CAS通常是无症状的，并且传统上是在有人发生像短暂性脑缺血发作(TIA)等前哨事件后进行筛查，TIA是一种可在24小时内完全消退的小中风。如果筛查更容易，那么更多的人可以得到抢先的治疗，特别是因为治疗每年都在变得更安全，并且在安全和微创治疗方面已经取得了很大进步。在血管手术的情况下，可以用脉冲波多普勒超声成像监测流量的其他解剖区域包括腿部、主动脉、髂血管、锁骨下血管和椎动脉。此外，脉冲波多普勒超声成像可用于监测通过瘘管的流量。

在产科，高风险妊娠通常分为两类：足够高的风险表明立即分娩，或足够低的风险表明每月两次监测是可接受的。在这两个类别之间可能有一小部分病例，其中基于每48小时的变化可能是分娩的指征，因为胎儿接受的血液量会发生快速且剧烈的变化。该血流可以使用脐动脉的脉冲波多普勒超声成像来测量。如果在心肌放松时动脉中的血流倒流，这可能对胎儿非常不利。有些女性可能需要每周进行3到4次脉冲波多普勒超声成像来检查这个。脉冲波多普勒超声成像的其他应用可包括阴茎流和睾丸扭转。

用于进行超声成像(像脉冲波多普勒超声成像)的常规超声系统是大型、复杂且昂贵的系统，通常仅由具有大量财务资源的大型医疗机构购买。最近，已经引入了更便宜且更简单的超声成像设备。这种成像设备可以包括单片集成到单个半导体管芯上以形成单片超声设备的超声换能器。在2017年1月25日提交的题为“UNIVERSAL ULTRASOUND DEVICE ANDRELATED APPARATUS AND METHODS[通用超声设备和相关装置及方法]”并作为美国专利公开第US-2017-0360397-A1号公开的美国专利申请第15/415,434号(并转让给本申请的受让人)中描述了这种片上超声设备的方面，其通过引用以其全部内容结合在此。这种超声设备可以与具有触敏显示屏的处理设备(诸如智能手机或平板电脑)进行操作通信。处理设备可以显示从由超声设备收集的超声数据生成的超声图像。

发明人已经开发了用于帮助用户使用具有触摸屏的处理设备为脉冲波多普勒超声成像选择参数的技术。所述技术包括图形用户界面，用于选择样品体积的位置和要测量的流速的方向。此外，发明人已经开发了用于基于样品体积和要测量的流速的方向来自动确定最优超声脉冲发射方向的技术。不需要用户手动选择超声脉冲发射方向，这可以更容易且更有效地选择用于脉冲波多普勒超声成像的参数。

应当理解的是，本文所述的实施方案可以通过多种方式来实现。下面仅出于说明目的提供特定实现方式的例子。应当理解的是，这些实施方案和所提供的特征/能力可以单独使用，或者以两个或更多个的任意组合使用，因为本文所述的技术的各个方面在这方面不受限制。

在脉冲波多普勒超声成像中，超声脉冲指向受试者的特定部分，其中有东西(例如，血液)在流动。这允许测量流量的速度。通常，脉冲波多普勒超声成像的参数包括：

1.要在其中测量流速的受试者部分，其也可以称为样品体积；

2.要测量的流速的方向。换句话说，如果流动发生在任意方向上，则所述流动沿该特定选择方向的速度的成分可以是测量的速度；以及

3.超声脉冲从超声设备、并具体地从超声设备的换能器阵列发射到样品体积的方向。

在一些实施方案中，在理想的情形下，超声脉冲将以与要测量的流速完全相反的方向穿过样品体积。然而，超声脉冲的方向可能受到超声设备的换能器阵列的几何形状及其相对于样品体积的位置的约束。如果超声设备的发射方向与要测量的流速的方向不同，则可能存在校正角度，即发射方向与流速方向之间的角度。当测量样品体积处的速度时，处理设备可以基于校正角度执行校正，并且该校正可以减少速度测量的分辨率。因此，在某些实施方案中，尽可能接近0度的校正角度可能是优选的。尽可能接近0度的校正角度也可能是优选的，因为对于给定的样品体积大小，较大的校正角度可导致测量多个不同的流速，因为流速可朝着流动(例如血流)发生的血管壁降低。尽可能接近0的校正角度也可能导致更急剧的速度轨迹和更小的频谱扩展。

在一些实施方案中，非零校正角度可能是优选的。例如，非零校正角度可能会增加可测量的速度量表范围。此外，非零校正角度可使超声脉冲能够以较小的衰减、反射和/或失真(取决于超声脉冲行进穿过的解剖区域或结构)进入样品体积。例如，如果入射角度接近0(沿血管壁对齐)，那么相比到血管壁的入射角度更垂直的情况，血管壁可反射出更多的超声脉冲(以类似于光学中“全内反射”概念的方式)。特定角度可以是大于0度但小于或等于90度的任何角度。非限制性例子包括5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度和90度。在一些实施方案中，对于心脏成像，零校正角度可能是优选的，而对于颈动脉和血管通路成像，非零校正角度可能是优选的。

如下文将描述的，处理设备可以基于样品体积的位置和要测量的流速的方向来确定“最佳”发射方向。换言之，用户可以选择样品体积和流速方向，并且基于这些选择，处理设备可以确定发射方向。在一些实施方案中，处理设备可以基于预先确定的最优校正角度(例如，0度或非零校正角度)来确定发射方向。在一些实施方案中，用户可以输入最优校正角度，并且处理设备可以基于用户输入的最优校正角度来确定发射方向。以下描述描述了用户可如何使用图形用户界面(GUI)来选择样品体积和流速方向。

图1展示了根据本文描述的某些实施方案的用于脉冲波多普勒超声成像的示例GUI 100。GUI 100可以由与超声设备通信的处理设备来显示。例如，处理设备可以是移动电话、平板电脑或膝上型电脑。超声设备和处理设备可以通过有线通信链路(例如，通过以太网、通用串行总线(USB)电缆或闪电电缆)或者通过无线通信链路(例如，通过蓝牙、WiFi或ZIGBEE无线通信链路)进行通信。GUI 100包括超声图像102、样品体积104、血管线106、束线108、角度指示符110和测径器112。

超声图像102可以是超声设备最近收集的超声图像。因此，当超声设备收集每个超声图像(或用于生成超声图像的超声数据)时，超声设备可以将图像或数据发射到处理设备以更新GUI 100上的超声图像102。

样品体积104在超声图像12中的位置可以确定受试者体内的样品体积。特别地，超声图像102中的每个位置可以对应于受试者体内的一个位置。处理设备可以将超声设备配置为专门收集超声数据以测量来自受试者体内的与样品体积104在超声图像102中的位置相对应的位置的速度。血管线106(其从测径器112延伸穿过样品体积104，并到达终端箭头)可以确定要测量的速度的流动方向(如血管线106的箭头所示)。如上所述，该方向可以至少部分地确定超声脉冲发射的方向和校正角度。束线108从超声图像102的顶部延伸，穿过样品体积104，并到达超声图像102的底部。束线108可以指示超声设备发射超声脉冲的方向。特别地，处理设备可以配置超声设备以沿着受试者中与超声图像102中的束线108的方向相对应的方向发射超声脉冲。超声发射发生在从超声设备到受试者的过程中，这可以对应于沿着束线108从超声图像102的顶部到超声图像102的底部的方向。角度指示符110可以指示校正角度，即光束线108与血管线106之间的角度。

在一些实施方案中，测径器112可以使得能够修改血管线106。在一些实施方案中，在接收到对测径器112的选择时(例如，通过用户触摸或点击测径器112)，处理设备可以显示图2的GUI 100。图2展示了根据本文描述的某些实施方案的用于脉冲波多普勒超声成像的图形用户界面(GUI)100的另一个例子。图2的GUI 100与图1的GUI 100相同，除了图2的GUI 100显示了圆214之外。在一些实施方案中，诸如图2的实施方案，圆214的中心可以是在样品体积104的中心并且圆214的直径可以是血管线106的长度。在显示圆214之后，在检测到来自测径器112的拖曳移动(例如，通过手指或鼠标光标)时，处理设备可以使血管线106绕样品体积104旋转。在一些实施方案中，如果拖曳移动覆盖水平方向上的距离x和竖直方向上的距离y，则处理设备可以使血管线106绕样品体积104旋转

在给定样品体积104的位置的情况下，圆214可以因此突出显示血管线106的可能方向。当拖曳移动停止时，圆214会消失。因为用户可以通过触摸测径器112而非血管线106本身来修改血管线106的方向，所以血管线106在其方向改变时不会被遮挡，这可以帮助用户更容易地选择血管线106的方向。

在一些实施方案中，处理设备可以在检测到从GUI 100中在圆内的任何位置处开始的拖曳移动时改变样品体积104的位置，其中圆214的中心可以是在样品体积的中心104处并且圆214的直径可以是血管线106的长度。换言之，该圆虽然未被显示，但可以与圆214相同。当显示圆214时，所述处理也可以在检测到从圆214内的任何位置处开始的拖曳移动时改变样品体积104的位置。处理设备然后可以使样品体积104的位置基于拖曳移动而改变。换言之，如果拖曳移动从圆内的所述位置在水平方向上行进一定距离并且在竖直方向上行进一定距离，则处理设备可以将样品体积104的位置改变水平方向上的所述距离和竖直方向上的所述距离。

如参考图3所描述的，处理设备可以基于样品体积的位置和血管线106的方向自动地计算束线108的方向。在处理设备确定束线108的方向后，处理设备可以显示束线108并在角度指示符110中显示校正角度，即束线与血管线之间的角度。在一些实施方案中，束线108可能不能由用户直接修改，而是可以通过用户修改样品体积104的位置和/或血管线106的方向来进行修改。

在一些实施方案中，对于样品体积104的大小可以有多个(例如，两个)不同的选项，因此对于受试者体内的样品体积的大小有多个不同的选项。在一些实施方案中，如果校正角度大于阈值角度(例如，90度)，则角度指示符110的某些方面(例如，颜色)可以改变以指示样品体积104的位置和/或血管线106的方向是次优的。

图3展示了根据本文描述的某些实施方案的用于脉冲波多普勒超声成像的示例过程300的流程图。可以使用与超声设备进行操作通信的处理设备来执行过程300。例如，处理设备可以是移动电话、平板电脑或膝上型电脑。超声设备和处理设备可以通过有线通信链路(例如，通过以太网、通用串行总线(USB)电缆或闪电电缆)或者通过无线通信链路(例如，通过蓝牙、WiFi或ZIGBEE无线通信链路)进行通信。过程300通常包括使用处理设备来自动地计算超声脉冲发射方向。

在动作302中，处理设备接收对要在其中利用脉冲波多普勒超声成像测量流速的受试者体内的样品体积的选择，以及对要利用脉冲波多普勒超声成像测量的流速方向的选择。在一些实施方案中，处理设备可以通过描绘超声图像(例如，超声图像102)并被显示在处理设备的显示屏上的图形用户界面(例如，GUI 100)来接收对样品体积和流速方向的选择。GUI可以是触摸激活的(例如，可以显示在触敏显示屏上)。在一些实施方案中，处理设备可以使用GUI 100上的样品体积104来接收对样品体积的选择。可以参考图1和图2找到对样品体积104的进一步描述。在一些实施方案中，处理设备可以使用GUI 100上的血管线106来接收对流速方向的选择。可以参考图1和2找到对血管线106的进一步描述。过程300从动作302行进到动作304。

在动作304中，处理设备迭代多个超声脉冲发射方向以确定所选择的超声脉冲发射方向，对于所述选择的超声脉冲发射方向，超声脉冲发射方向与流速方向之间的角度最接近于特定的最优校正角度。在一些实施方案中，最优校正角度可以为零。在一些实施方案中，最优校正角度可以是非零的。在一些实施方案中，可以预先确定最优校正角度特定角度并将其存储在处理设备的存储器中，并且处理设备可以检索该存储的角度。在一些实施方案中，所存储的最优校正角度可以特定于被成像的特定解剖区域或结构。例如，针对心脏成像所存储的最优校正角度可以为零，而针对颈动脉和血管通路成像的最优校正角度可以是非零的。因此，用户可以从处理设备中选择一个选项来对特定类型的解剖结构进行成像，并且处理设备可以检索所存储的特定于该解剖结构的最优校正角度。在一些实施方案中，处理设备可以为用户提供输入最优校正角度的选项，并且处理设备可以使用该输入的角度。

在一些实施方案中，处理设备可以通过迭代用于从超声设备的换能器阵列发射超声脉冲的多个起始位置来迭代多个超声脉冲发射方向。在一些实施方案中，处理设备可以通过迭代换能器阵列中的从其发射超声脉冲的超声换能器的多个子集来迭代用于从超声设备的换能器阵列发射超声脉冲的多个起始位置。在一些实施方案中，对于给定的起始位置和给定的样品体积，处理设备可以唯一地确定超声脉冲发射方向。在这样的实施方案中，对于用于从超声设备的换能器阵列发射超声脉冲的每个不同的起始位置，处理设备可以确定从起始位置引导至样品体积的超声脉冲与要测量的流速方向之间的角度是多少。处理设备可以选择用于发射超声脉冲的起始位置，所述起始位置产生最接近最优校正角度的角度(例如，零或非零角度，并且其可以如上所述被选择)。从选择的起始位置到样品体积的方向因此可以是选择的超声脉冲发射方向。这个方向可以被认为是最佳的或最优的发射方向。

在一些实施方案中，处理设备可以从给定的起始位置迭代不同的超声脉冲发射方向。在这样的实施方案中，对于每个不同的起始位置和从该起始位置开始的每个不同的发射方向，处理设备可以确定从起始位置引导至样品体积的超声脉冲与要测量的流速方向之间的角度是多少。处理设备可以选择起始位置以及从该起始位置开始的导致所述角度最接近于特定的最优校正角度的发射方向。从选择的起始位置到样品体积的所选方向因此可以是所选择的超声脉冲发射方向。这个方向可以被认为是最佳的或最优的发射方向。在一些实施方案中，处理设备可以在影响发射方向的不同参数上进行迭代，而不是在多个起始位置上进行迭代以便在多个发射方向上进行迭代。

在一些实施方案中，对于用于迭代的超声脉冲发射方向，可以有有限数量个(例如，三个)选项，而在其他实施方案中，可以有更多的选项用于迭代。用于迭代的超声脉冲发射方向的数量可以与用于迭代的超声脉冲发射起始位置的数量相同。

在一些实施方案中，处理设备可以使用的超声脉冲发射方向可能存在限制。该限制可能是特定于被成像的解剖区域或结构的，并且可能有助于避免将超声脉冲过于陡峭地引导出换能器阵列。因此，如果用户从处理设备中选择用于对特定解剖区域或结构进行成像的选项，则处理设备可以对超声脉冲发射方向施加限制角度，其中所述限制角度是特定于该解剖区域或结构的。在一些实施方案中，用于颈动脉和血管通路成像的超声脉冲发射方向的限制角度可以是比用于心脏成像的限制角度要小的角度。处理设备可以确定如上所述计算的最佳发射方向是否是比限制角度要大的角度。如果计算出的最佳发射方向是比限制角度要大的角度，则处理设备可以选择另一个发射方向。例如，处理设备可以选择次佳发射方向。可以使用上述相同的迭代过程来确定该次佳发射方向。换言之，次佳发射方向可以是超声脉冲发射方向，对于所述方向，在发现发射方向违反限制角度之后，超声脉冲发射方向与流速方向之间的角度次接近特定的最优校正角度。过程300从动作304行进到动作306。

在动作306中，处理设备将超声设备配置为沿着所选择的超声脉冲发射方向发射超声脉冲。在一些实施方案中，处理设备可以向超声设备发射命令以将超声设备配置为沿着所选择的超声脉冲发射方向发射超声脉冲。在一些实施方案中，处理设备可以自动地(即，无需进一步的用户输入)配置超声设备以沿所选择的超声脉冲发射方向发射超声脉冲。过程300从动作306行进到动作308。

在动作308中，处理设备显示所选超声脉冲发射方向的指示和超声脉冲发射方向与流速方向之间的角度的指示，所述角度可以是最小角度。在一些实施方案中，所选择的超声脉冲发射方向的指示和角度的指示可以显示在描绘超声图像(例如，超声图像102)的GUI(例如，GUI 100)上并且显示在处理设备的显示屏上。所选择的超声脉冲发射方向的指示可以包括从超声图像的顶部延伸穿过样品体积并到达超声图像的底部的线。超声图像中这条线的路径可以对应于超声设备发射超声脉冲穿过受试者的方向。在一些实施方案中，动作308可以在动作306之前或同时发生。在一些实施方案中，可以省略动作308。

在一些实施方案中，超声脉冲发射方向与流速方向之间的角度的指示可以是角度指示符110。在一些实施方案中，如果该角度大于阈值角度(例如，90度)，则角度指示的某些方面(例如，颜色)可以改变以指示样品体积的位置和/或流速的方向是次优的。

图4展示了可以基于其来实践本文描述的技术的各个方面的示例超声系统400的示意框图。超声系统400包括超声设备406、处理设备402、网络416、和一个或多个服务器434。

超声设备406包括超声电路409。处理设备402包括相机404、显示屏408、处理器410、存储器412、输入设备418和扬声器413。处理设备402与超声设备406进行有线通信(例如，通过闪电连接器或迷你USB连接器)和/或无线通信(例如，使用蓝牙、ZIGBEE和/或WiFi无线协议)。处理设备402通过网络416与一个或多个服务器434进行无线通信。然而，与处理设备434的无线通信是可选的。

超声设备406可以被配置为生成可用于生成超声图像的超声数据。超声设备406可以以多种方式中的任一种来构造。在一些实施方案中，超声设备406包括将信号发射到发射波束形成器的发射器，所述发射波束形成器进而驱动换能器阵列内的换能器元件将脉冲超声信号发射到诸如患者的结构中。脉冲超声信号可以从身体中的结构(诸如血细胞或肌肉组织)反向散射，以产生返回到换能器元件的回波。这些回波然后可以被换能器元件转换成电信号并且所述电信号被接收器接收。表示接收到的回波的电信号被发送到输出超声数据的接收波束形成器。超声电路409可以被配置为生成超声数据。超声电路409可以包括单片集成到单个半导体管芯上的一个或多个超声换能器。超声换能器可以包括例如一个或多个电容式微机械超声换能器(CMUT)、一个或多个CMOS(互补金属氧化物半导体)超声换能器(CUT)、一个或多个压电微机械超声换能器(PMUT)，和/或一个或多个其他合适的超声换能器单元。在一些实施方案中，超声换能器可以形成与超声电路409(例如，发射电路、接收电路、控制电路、电源管理电路和处理电路)中的其他电子部件相同的芯片以形成单片超声设备。超声设备406可以通过有线(例如，通过闪电连接器或迷你USB连接器)和/或无线(例如，使用蓝牙、ZIGBEE和/或WiFi无线协议)通信链路将超声数据和/或超声图像发射至处理设备402。

现在参考处理设备402，处理器410可以包括专门编程的和/或专用的硬件，诸如专用集成电路(ASIC)。例如，处理器410可以包括一个或多个图形处理单元(GPU)和/或一个或多个张量处理单元(TPU)。TPU可以是专门为机器学习(例如深度学习)设计的ASIC。例如，TPU可用于加速神经网络的推理阶段。处理设备402可以被配置为处理从超声设备406接收的超声数据以生成超声图像用于显示在显示屏408上。所述处理可以由例如处理器410来执行。处理器410还可以适用于控制超声设备406对超声数据的采集。在接收到回波信号时，可以在扫描会话期间实时处理超声数据。在一些实施方案中，可以以至少5Hz、至少10Hz、至少20Hz的速率、以5Hz与60Hz之间的速率、以大于20Hz的速率更新所显示的超声图像。例如，即使在基于先前采集的数据生成图像时并且正在显示实况超声图像时，也可以采集超声数据。随着额外的超声数据被采集，从最近采集的超声数据生成的额外帧或图像按顺序被显示。另外地或替代地，超声数据可以在扫描会话期间临时存储在缓冲器中并且以低于实时的方式处理。

处理设备402可以被配置为使用处理器410(例如，一个或多个计算机硬件处理器)和包括诸如存储器412之类的非暂时性计算机可读存储介质的一个或多个制品来执行本文描述的某些过程(例如，过程300)。处理器410可以以任何合适的方式控制向存储器412写入数据和从存储器412读取数据。为了执行本文描述的某些过程，处理器410可以执行一个或多个处理器可执行指令，所述指令存储在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质(例如，存储器412)中，其可以用作存储用于由处理器410执行的处理器可执行指令的非暂时性计算机可读存储介质。相机404可以被配置为检测光(例如，可见光)以形成图像。相机404可以与显示屏408在处理设备402的同一面上。显示屏408可以被配置为显示图像和/或视频，并且例如可以是处理设备402上的液晶显示器(LCD)、等离子显示器和/或有机发光二极管(OLED)显示器。输入设备418可以包括能够接收来自用户的输入并将所述输入发射到处理器410的一个或多个设备。例如，输入设备418可以包括键盘、鼠标、麦克风、显示屏408上的触摸启用的传感器、和/或麦克风。显示屏408、输入设备418、相机404和扬声器409可以通信地耦接到处理器410和/或受处理器410控制。

应当理解，处理设备402可以以多种方式中的任一种来实现。例如，处理设备402可以实现为手持式设备，诸如移动智能手机或平板电脑。由此，超声设备406的用户可以能够用一只手操作超声设备406并用另一只手握住处理设备402。在其他例子中，处理设备402可以实现为不是手持式设备的便携式设备，诸如膝上型电脑。在又一例子中，处理设备402可以实现为诸如台式计算机之类的固定设备。处理设备402可以通过有线连接(例如，经由以太网电缆)和/或无线连接(例如，通过WiFi网络)连接到网络416。处理设备402由此可以通过网络416与一个或多个服务器434通信(例如，向其发射数据)。关于超声设备和系统的进一步描述，参见2017年1月25日提交的题为“UNIVERSAL ULTRASOUND DEVICE AND RELATEDAPPARATUS AND METHODS[通用超声设备及相关装置和方法]”并公开为美国专利申请公开号2017-0360397A1(并转让给本申请的受让人)的美国专利申请第15/415，434号。

图4应被理解为是非限制性的。例如，超声系统400可以包括比所示更少或更多的部件，并且处理设备402和超声设备406可以包括比所示更少或更多的部件。在一些实施方案中，处理设备402可以是超声设备406的一部分。

本公开文本的各个方面可以单独地使用、组合地使用或以在前述实施方案中未具体讨论的各种布置中使用，并且因此其应用不限于前面描述中阐述的或附图中展示的部件的细节和布置。例如，一个实施方案中描述的方面可以以任何方式与其他实施方案中描述的方面相组合。

除非明确指示相互矛盾，否则本说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”应被理解为表示“至少一个”。

本说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应被理解为表示如此结合的“一个或两个”元件，即，在一些情况下结合存在并且在其他情况下分离存在的元件。用“和/或”列出的多个元件应以相同方式解释，即，“一个或多个”元件如此结合。除由“和/或”子句具体表示的元件之外，可以可选地存在其他元件，而无论是与具体表示的那些元件相关还是不相关。

如本说明书和权利要求书中所使用的，关于一个或多个元件的列表，短语“至少一个”应被理解为表示选自元件列表中的任何一个或多个元件的至少一个元件，但不一定包括元件列表中具体列出的每个元件中的至少一个元件，并且不排除元件列表中元件的任何组合。该定义还允许可选地存在除在短语“至少一个”所指代的元件列表内具体表示的元件之外的元件，而无论是与具体表示的那些元件相关还是不相关。

在权利要求书中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等顺序术语来修饰权利要求元件本身并不意味着一个权利要求元件相对于另一个权利要求元件的任何优先级、优先或顺序，或者方法的动作被执行的时间顺序，而是仅仅用作标签以将具有特定名称的一个权利要求元素与具有相同名称(但使用了序数术语)的另一个元件区分开，以区分这些权利要求元件。

术语“大约”和“约”可用于意指在一些实施方案中在目标值的±20％以内、在一些实施方案中在目标值的±10％以内、在一些实施方案中在目标值的±5％以内、以及还有在一些实施方案中在目标值的±2％以内。术语“大约”和“约”可以包括目标值。

并且，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被视为是限制性的。本文中“包括(including和comprising)”、或“具有(having)”、“包含(containing)”、“涉及(involving)”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。

以上已描述了至少一个实施方案的几个方面，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在为本公开文本的目的。因此，前面的描述和附图仅作为例子。

Claims (20)

1.一种装置，其包括：

与超声设备进行操作通信的处理设备，所述处理设备被配置为自动地计算用于脉冲波多普勒超声成像的超声脉冲发射方向。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理设备进一步被配置为将所述超声设备配置为沿所述超声脉冲发射方向发射超声脉冲。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理设备被配置为基于以下因素自动地计算所述超声脉冲发射方向：

要在其中利用所述脉冲波多普勒超声成像测量流速的受试者体内的所选样品体积；以及

要利用所述脉冲波多普勒超声成像测量的所述流速的所选方向。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理设备被配置为当自动地计算用于所述脉冲波多普勒超声成像的所述超声脉冲发射方向时：

接收对要在其中利用所述脉冲波多普勒超声成像测量流速的受试者体内的样品体积的选择，以及对要利用所述脉冲波多普勒超声成像测量的所述流速的方向的选择；以及

迭代多个超声脉冲发射方向以确定所选择的超声脉冲发射方向，对于所述选择的超声脉冲发射方向，所述超声脉冲发射方向与所述流速的所述方向之间的角度最接近于特定的最优校正角度。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理设备进一步被配置为显示所述选择的超声脉冲发射方向的指示以及所述超声脉冲发射方向与所述流速的所述方向之间的所述角度的指示。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述处理设备被配置为当显示所述选择的超声脉冲发射方向的所述指示时：

在描绘由所述超声设备收集的超声图像的图形用户界面上显示从所述超声图像的顶部延伸穿过所述样品体积的指示并到达所述超声图像的底部的线，使得所述线在所述超声图像中的路径对应于所述选择的超声脉冲发射方向。

7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理设备被配置为当迭代所述多个超声脉冲发射方向时迭代用于从所述超声设备发射所述超声脉冲的多个起始位置。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述处理设备被配置为当迭代用于从所述超声设备发射所述超声脉冲的所述多个起始位置时迭代所述超声设备的换能器阵列中的从其发射所述超声脉冲的超声换能器的多个子集。

9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述处理设备被配置为当迭代用于从所述超声设备发射所述超声脉冲的所述多个起始位置时：

对于用于从所述超声设备发射所述超声脉冲的所述多个起始位置中的每个相应起始位置，确定从所述相应起始位置引导至所述样品体积的所述超声脉冲与要测量的所述流速的所述方向之间的角度；以及

选择用于所述发射超声脉冲的起始位置，以使所述角度最接近于所述特定的最优校正角度。

10.根据权利要求4所述的装置，其中，所述特定的最优校正角度为零。

11.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理设备被配置为使用零角度用于心脏成像的所述特定的最优校正角度。

12.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理设备被配置为使用非零角度用于颈动脉和/或血管通路成像的所述特定的最优校正角度。

13.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理设备被配置为使用零角度用于心脏成像的所述特定的最优校正角度以及使用非零角度用于颈动脉和/或血管通路成像的所述特定的最优校正角度。

14.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理设备被配置为向用户提供输入所述特定的最优校正角度的选项。

15.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理设备被配置为当自动地计算所述超声脉冲发射方向时确定所计算出的超声脉冲发射方向是否大于特定的限制角度。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述处理设备被配置为如果所计算出的超声脉冲发射方向大于所述特定的限制角度则选择第二超声脉冲发射方向。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，在所述超声脉冲发射方向被确定为比所述特定的限制角度要大之后，所述第二超声脉冲发射方向与所述流速的所述方向之间的角度次接近于所述特定的最优校正角度。

18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述处理设备被配置为使用第一角度用于颈动脉和/或血管通路成像的所述特定的限制角度，所述第一角度小于用于心脏成像的所述限制角度的第二角度。

19.一种方法，其包括：

使用与超声设备进行操作通信的处理设备来自动地计算用于脉冲波多普勒超声成像的超声脉冲发射方向。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，自动地计算用于所述脉冲波多普勒超声成像的所述超声脉冲发射方向包括：

接收对要在其中利用所述脉冲波多普勒超声成像测量流速的受试者体内的样品体积的选择，以及对要利用所述脉冲波多普勒超声成像测量的所述流速的方向的选择；以及

迭代多个超声脉冲发射方向以确定所选择的超声脉冲发射方向，对于所述选择的超声脉冲发射方向，所述超声脉冲发射方向与所述流速的所述方向之间的角度最接近于特定的最优校正角度。

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