CN115670512A - 基于超声的血流测量方法和超声成像系统 - Google Patents

Abstract

一种基于超声的血流测量方法和超声成像系统，该方法包括：响应于心脏血流评估指令，在灰阶成像模式下得到心脏的灰阶图像，并识别灰阶图像中包含瓣膜的目标区域；处理器控制从灰阶成像模式自动切换到血流成像模式，在血流成像模式下得到目标区域的血流数据，并基于血流数据识别血流数据中是否存在异常血流区域；当识别到血流数据中存在异常血流区域时，处理器基于异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制显示器显示第一测量参数；处理器基于血流数据生成血流图像，控制显示器显示血流图像，并在血流图像上标记出异常血流区域。本方案能够实现对心脏异常血流的自动快速评估。

Description

基于超声的血流测量方法和超声成像系统

技术领域

本申请涉及超声成像技术领域，更具体地涉及一种基于超声的血流测量方法和超声成像系统。

背景技术

随着人口老龄化趋势的日益加剧，瓣膜型心脏病成为高发的心血管疾病。瓣膜血流异常是瓣膜病和心功能损伤的常见的临床表现，提供了重要的诊断信息。超声心动图是瓣膜血流动力学评估的首选影像评估方法。快速检测瓣膜血流异常，有利于提高瓣膜病检查的效率。此外，在2016年美国超声心动协会推出的心脏舒张功能分级指南中，也要求对三尖瓣反流速度进行测量。瓣膜血流动力学评估已经成为了心脏超声检查中重要的一部分。

目前业内有一些离线的频谱自动测量工具。但是没有完整的从采集端开始的自动化工具。若要进行反流的诊断，仍然需要医生依靠经验进行评判或者手动采集多种成像模式下的数据，然后再依次进行测量和分析。缺乏一体化的瓣膜血流快速分析工具。随着瓣膜病诊疗规范化评估的推广，这已经成为了亟待解决的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本申请实施例第一方面提供了一种基于超声的血流测量方法，用于超声成像系统，所述超声成像系统包括超声探头、处理器和显示器，所述方法包括：响应于心脏血流评估指令，在灰阶成像模式下，控制所述超声探头向心脏发射第一超声波，并接收所述心脏返回的所述第一超声波的回波，以获得第一超声回波信号；所述处理器对所述第一超声回波信号进行信号处理，以得到所述心脏的灰阶图像，并识别所述灰阶图像中包含瓣膜的目标区域；所述处理器控制从灰阶成像模式自动切换到血流成像模式，在所述血流成像模式下，控制所述超声探头基于所述目标区域发射第二超声波，接收所述第二超声波的回波，得到第二超声回波信号；所述处理器对所述第二超声回波信号进行信号处理，以得到所述目标区域的血流数据，并基于所述血流数据识别所述血流数据中是否存在异常血流区域；当识别到所述血流数据中存在异常血流区域时，所述处理器基于所述异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制所述显示器显示所述第一测量参数；所述处理器基于所述血流数据生成血流图像，控制所述显示器显示所述血流图像，并在所述血流图像上标记出所述异常血流区域。

本申请实施例第二方面提供一种基于超声的血流测量方法，用于超声成像系统，所述超声成像系统包括超声探头、处理器和显示器，所述方法包括：响应于心脏血流评估指令，控制所述超声探头向心脏发射第一超声波，并接收所述心脏返回的所述第一超声波的回波，以获得第一超声回波信号；所述处理器对所述第一超声回波信号进行信号处理，以得到所述心脏的灰阶图像，并识别所述灰阶图像中包含瓣膜的目标区域；所述处理器控制所述超声探头基于所述目标区域发射第二超声波，接收所述第二超声波的回波，得到第二超声回波信号；所述处理器对所述第二超声回波信号进行信号处理，以得到所述目标区域的血流数据，并识别所述血流数据中是否存在异常血流区域；当识别到所述血流数据中存在异常血流区域时，所述处理器基于所述异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制所述显示器显示所述第一测量参数；所述处理器基于所述血流数据生成血流图像，控制所述显示器显示所述血流图像，并在所述血流图像上标记出所述异常血流区域。

本申请实施例第三方面提供一种超声成像系统，所述超声成像系统包括超声探头、发射电路、接收电路、处理器和显示器，其中：所述发射电路用于控制所述超声探头向心脏发射超声波；所述接收电路用于控制所述超声探头接收所述心脏返回所述超声波的回波，以获得超声回波信号；所述处理器用于基于所述超声回波信号进行超声成像；所述处理器还用于执行如上所述的基于超声的血流测量方法；所述显示器用于显示所述处理器输出的数据。

根据本申请实施例的基于超声的血流测量方法和超声成像系统能够对心脏异常血流进行快速的自动评估，用户输入心脏血流评估指令以后，超声成像系统的处理器自动进行异常血流区域的识别和血流异常程度的评估，并呈现异常血流区域的识别结果和评估结果，为用户提供了一体化的异常血流快速分析工具。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在附图中：

图1示出根据本申请实施例的超声成像系统的示意性框图；

图2示出根据本申请一实施例的基于超声的血流测量方法的示意性流程图；

图3A-图3F示出根据本申请一实施例的对二尖瓣反流进行评估的过程中采集的超声图像；

图4示出根据本申请另一实施例的基于超声的血流测量方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了使得本申请的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。基于本申请中描述的本申请实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本申请的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本申请能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本申请的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本申请提出的技术方案。本申请的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

下面，首先参考图1描述根据本申请一个实施例的超声成像系统，图1示出了根据本申请实施例的超声成像系统100的示意性结构框图。

如图1所示，超声成像系统100包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116和显示器118。进一步地，超声成像系统还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与超声探头110连接。

超声探头110包括多个换能器阵元，多个换能器阵元可以排列成一排构成线阵，或排布成二维矩阵构成面阵，多个换能器阵元也可以构成凸阵列。换能器阵元用于根据激励电信号发射超声波，或将接收的超声波转换为电信号，因此每个换能器阵元可用于实现电脉冲信号和超声波的相互转换，从而实现向被测对象的目标区域的组织发射超声波、也可用于接收经组织反射回的超声波回波。在进行超声检测时，可通过发射序列和接收序列控制哪些换能器阵元用于发射超声波，哪些换能器阵元用于接收超声波，或者控制换能器阵元分时隙用于发射超声波或接收超声波的回波。参与超声波发射的换能器阵元可以同时被电信号激励，从而同时发射超声波；或者，参与超声波束发射的换能器阵元也可以被具有一定时间间隔的若干电信号激励，从而持续发射具有一定时间间隔的超声波。

在超声成像过程中，发射电路112将经过延迟聚焦的发射脉冲通过发射/接收选择开关120发送到超声探头110。超声探头110受发射脉冲的激励而向被测对象的目标区域的组织发射超声波束，经一定延时后接收从目标区域的组织反射回来的带有组织信息的超声回波，并将此超声回波重新转换为电信号。接收电路114接收超声探头110转换生成的电信号，获得超声回波信号，并将这些超声回波信号送入波束合成模块122，波束合成模块122对超声回波数据进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后送入处理器116。处理器116对超声回波信号进行信号检测、信号增强、数据转换、对数压缩等处理形成超声图像。处理器116得到的超声图像可以在显示器118上显示，也可以存储于存储器124中。

可选地，处理器116可以实现为软件、硬件、固件或其任意组合，并且可以使用单个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、单个或多个通用集成电路、单个或多个微处理器、单个或多个可编程逻辑器件、或者前述电路和/或器件的任意组合、或者其他适合的电路或器件。并且，处理器116可以控制所述超声成像系统100中的其它组件以执行本说明书中的各个实施例中的方法的相应步骤。

显示器118与处理器116连接，显示器118可以为触摸显示屏、液晶显示屏等；或者，显示器118可以为独立于超声成像系统100之外的液晶显示器、电视机等独立显示器；或者，显示器118可以是智能手机、平板电脑等电子设备的显示屏，等等。其中，显示器118的数量可以为一个或多个。

显示器118可以显示处理器116得到的超声图像。此外，显示器118在显示超声图像的同时还可以提供给用户进行人机交互的图形界面，在图形界面上设置一个或多个被控对象，提供给用户利用人机交互装置输入操作指令来控制这些被控对象，从而执行相应的控制操作。例如，在图形界面上显示图标，利用人机交互装置可以对该图标进行操作，用来执行特定的功能，例如在超声图像上绘制出感兴趣区域框等。

可选地，超声成像系统100还可以包括显示器118之外的其他人机交互装置，其与处理器116连接，例如，处理器116可以通过外部输入/输出端口与人机交互装置连接，外部输入/输出端口可以是无线通信模块，也可以是有线通信模块，或者两者的组合。外部输入/输出端口也可基于USB、如CAN等总线协议、和/或有线网络协议等来实现。

其中，人机交互装置可以包括输入设备，用于检测用户的输入信息，该输入信息例如可以是对超声波发射/接收时序的控制指令，可以是在超声图像上绘制出点、线或框等的操作输入指令，或者还可以包括其他指令类型。输入设备可以包括键盘、鼠标、滚轮、轨迹球、移动式输入设备(例如带触摸显示屏的移动设备、手机等等)、多功能旋钮等等其中之一或者多个的结合。人机交互装置还可以包括诸如打印机之类的输出设备。

超声成像系统100还可以包括存储器124，用于存储处理器执行的指令、存储接收到的超声回波、存储超声图像，等等。存储器可以为闪存卡、固态存储器、硬盘等。其可以为易失性存储器和/或非易失性存储器，为可移除存储器和/或不可移除存储器等。

应理解，图1所示的超声成像系统100所包括的部件只是示意性的，其可以包括更多或更少的部件。本申请对此不限定。

下面参照图2描述本申请实施例提出的基于超声的血流测量方法，图2是本申请实施例的基于超声的血流测量方法200的一个示意性流程图。本申请实施例的基于超声的血流测量方法200用于超声成像系统，超声成像系统包括超声探头、处理器和显示器，该超声成像系统可以实现为如上所述的超声成像系统100。具体地，本申请实施例的基于超声的血流测量方法200包括如下步骤：

在步骤S210，响应于心脏血流评估指令，在灰阶成像模式下，控制所述超声探头向心脏发射第一超声波，并接收所述心脏返回的所述第一超声波的回波，以获得第一超声回波信号；

在步骤S220，所述处理器对所述第一超声回波信号进行信号处理，以得到所述心脏的灰阶图像，并识别所述灰阶图像中包含瓣膜的目标区域；

在步骤S230，所述处理器控制从灰阶成像模式自动切换到血流成像模式，在所述血流成像模式下，控制所述超声探头基于所述目标区域发射第二超声波，接收所述第二超声波的回波，得到第二超声回波信号；

在步骤S240，所述处理器对所述第二超声回波信号进行信号处理，以得到所述目标区域的血流数据，并基于所述血流数据识别所述血流数据中是否存在异常血流区域；

在步骤S250，当识别到所述血流数据中存在异常血流区域时，所述处理器基于所述异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制所述显示器显示所述第一测量参数；

在步骤S260，所述处理器基于所述血流数据生成血流图像，控制所述显示器显示所述血流图像，并在所述血流图像上标记出所述异常血流区域。

本申请实施例的基于超声的血流测量方法200响应于心脏血流评估指令，首先在灰阶成像模式下识别目标区域，之后自动切换到血流成像模式，识别血流数据中的异常血流区域，并在血流图像中标记出异常血流区域；同时，基于异常血流区域的血流数据对血流异常程度进行快速评估，并显示表征血流异常程度的第一测量参数。用户输入心脏血流评估指令以后，超声成像系统的处理器自动进行异常血流区域的识别和血流异常程度的评估，并呈现异常血流区域的识别结果和评估结果，为用户提供了一体化的异常血流快速分析工具。

具体地，在步骤S210中，在灰阶成像模式(即B模式)下，超声成像系统响应于接收到的心脏血流评估指令对被测对象的心脏进行超声扫描，以获取第一超声回波信号。示例性地，若接收到心脏血流评估指令时，超声成像系统处于其他成像模式下，则超声成像系统可以控制自动切换到灰阶成像模式。以图1的超声成像系统100为例，处理器116控制发射电路112将经过延迟聚焦的发射脉冲通过发射/接收选择开关120发送到超声探头110。超声探头110受发射脉冲的激励而向被测对象的心脏发射超声波束，经一定延时后接收从心脏反射回来的带有组织信息的超声回波，并将此超声回波重新转换为电信号。接收电路114接收超声探头110转换生成的电信号，获得第一超声回波信号。

在步骤S220，处理器对第一超声回波信号进行信号处理，以得到心脏的灰阶图像。示例性地，超声成像系统100的接收电路114得到超声回波信号后，将超声回波信号送入波束合成模块122，波束合成模块122对超声回波数据进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后送入处理器116。处理器116对超声回波信号进行信号检测、信号增强、数据转换、对数压缩等处理，以生成心脏的灰阶图像(即B图像)。处理器116得到的灰阶图像可以送入显示器118进行显示。

在超声扫描的过程中，超声探头110产生的超声波声束进入胸壁后呈扇形扫描，根据超声探头110的位置和角度不同，可以得到心脏组织的不同层次和方位的切面图。在评估过程中，可以对心脏组织的至少一个切面进行扫描。在一个实施例中，待扫查的心脏切面包括心尖四腔心切面和胸骨旁长轴切面。

获取灰阶图像之后，超声成像系统的处理器自动识别灰阶图像中包含瓣膜的目标区域，并自动设置血流成像模式的取样框。由于本发明实施例用于对异常血流进行识别和测量，因此目标区域至少包括可能存在异常血流区域的瓣膜区域，瓣膜区域包括二尖瓣、三尖瓣、主动脉瓣、肺动脉瓣等所在的区域。

示例性地，处理器可以采用机器学习方法识别灰阶图像中的目标区域。具体地，首先对灰阶图像进行特征提取，利用分类器对提取到的特征进行分类，以确定灰阶图像中每个图像块的图像特征的类别，并根据图像块的类别在灰阶图像中划分出目标区域。或者，也可以基于深度学习的端到端的深度学习神经网络，通过堆叠卷积层和全连接层来对预先构建的数据库进行特征的学习，并加入上采样或者反卷积层来使得输入与输出的尺寸相同，从而直接得到输入图像的目标区域及其相应类别。可选地，处理器还可以采用传统的图像分割算法确定灰阶图像中的目标区域。

识别到目标区域之后，在步骤S230，处理器控制从灰阶成像模式自动切换到血流成像模式(即Color模式)，从灰阶成像模式到血流成像模式的切换由处理器自动实现，无需用户手动切换成像模式。在血流成像模式下，处理器控制超声探头基于目标区域发射第二超声波，接收第二超声波的回波，得到第二超声回波信号。波束合成模块对第二超声回波信号进行对应的聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后将第二超声回波信号送入处理器。

在步骤S240，超声成像系统的处理器对第二超声回波信号进行信号处理，以得到目标区域的血流数据。示例性地，经波束合成后的信号首先经正交解调，并通过壁滤波处理滤除信号中的强组织回波信号，保留血细胞的回波信号；之后，处理器根据滤波后的信后进行血流方向、速度等参数的估计，以获得血流数据。

之后，处理器基于血流数据识别血流数据中是否存在异常血流区域。其中，处理器可以直接基于血流速度、血流方向等数据识别异常血流区域，也可以根据血流图像识别异常血流区域。异常血流区域包括心脏瓣膜的反流区域或心脏瓣膜狭窄处的血流区域。其中，心脏瓣膜包括二尖瓣、三尖瓣、主动脉瓣、肺动脉瓣等，心脏瓣膜反流主要是由于心脏瓣膜的结构或功能因某些疾病或发育异常而不能正常关闭，使得心脏内的血液逆向流动的现象。心脏瓣膜狭窄包括以上心脏瓣膜中的一个或多个无法正常开放，造成血流受阻。

示例性地，异常血流区域的识别可以基于深度学习网络(例如u-net等)实现。在进行深度学习网络的训练时，采集存在异常血流的血流图像样本，并标记其中的异常血流区域，采用标记有异常血流区域的血流图像样本训练神经网络以得到异常血流区域检测模型。若检测到异常血流区域，则对异常血流区域进行分割，在显示界面上提示当前血流图像中存在异常血流区域，并标记出血流图像中的异常血流区域。

在步骤S250，当识别到血流数据中存在异常血流区域时，处理器基于异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制显示器显示第一测量参数。其中，第一测量参数主要与异常血流区域的大小相关，处理器可以根据血流区域的图像数据获得表征血流异常程度的第一测量参数。

示例性地，当异常血流区域为心脏瓣膜的反流区域时，表征血流异常程度的第一测量参数包括以下至少一项：反流区域最狭窄部位的宽度(Vena Contracta Width，VCW)、反流区域的最长径(即反流最大射程)、反流区域的面积、反流区域的面积与在灰阶图像中分割出的心房区域的面积的比值(反流面积分数，RF)。

对于反流区域的面积来说，可以针对心尖四腔心切面进行测量，即灰阶图像包括第一灰阶图像，血流图像包括第一血流图像，第一灰阶图像和第一血流图像包括心尖四腔心切面，所述反流区域的面积是基于第一血流图像中的异常血流区域测得。反流区域的最长径同样可以在第一血流图像上进行测量。针对反流面积分数，除了需要得到反流面积以外，还需要基于第一灰阶图像自动分割出心房区域(例如左心房区域)，测量心房区域的面积，根据放流区域的面积与心房区域的面积的比值得到反流面积分数。心房区域的分割同样可以基于机器学习、深度学习等方法实现，具体可以参照上文中描述的目标区域的识别方法。

对于反流区域最狭窄部位的宽度来说，为了保证其测量精度，优选在胸骨旁长轴切面(PLAX)切面上进行测量。为了获得胸骨旁长轴切面的血流图像，首先获得胸骨旁长轴切面的灰阶图像，以自动设置血流图像的取样框，即灰阶图像包括第二灰阶图像，血流图像包括第二血流图像，第二灰阶图像和第二血流图像包括胸骨旁长轴切面。反流区域最狭窄部位的宽度是基于第二血流图像中的异常血流区域测得的。可以在采集第一血流图像后，重新切换到灰阶成像模式，采集第二灰阶图像、再切换到血流成像模式，采集第二血流图像。可选地，为了简化操作流程，提高评估速度，也可以直接在第一血流图像上测量反流区域最狭窄部位的宽度。

在步骤S260，处理器基于血流数据生成血流图像，控制显示器显示血流图像，并在血流图像上标记出异常血流区域。示例性地，处理器可以对步骤S240中获取的血流数据进行帧相关、平滑等操作以改善血流形态，根据血流的方向、速度等调配基色，以得到血流图像。一般来说，血流图像被定义为朝向超声探头的血流为偏向红色，背离超声探头的血流为偏向蓝色。示例性地，处理器也可以先生成血流图像，并对血流图像进行图像识别，以确定其中的异常血流区域。

在一个实施例中，在血流图像上标记出异常血流区域包括在血流图像上显示异常血流区域的轮廓线。在其他实施例中，也可以调节异常血流区域的颜色、亮度等，以将异常血流区域与周围区域进行区别化显示。

获得上述第一测量参数以后，处理器可以基于第一测量参数对血流异常程度进行评估，以得到评估结果，并控制显示器显示评估结果。该评估结果为对血流异常程度进行的初步的、快速的评估，所得的评估结果可以是定性的评估结果，用于使用户大体上了解反流程度，进而判断是否对异常血流进行精确的分析。例如，评估结果可以仅包括轻度、重度两个程度。

示例性地，为了对检测到的异常血流进行相对精确的测量，还可以自动采集连续异常血流区域的连续多普勒(CW)频谱，对血流速度进行进一步的定量分析。具体地，处理器执行以下步骤：基于异常血流区域设置连续多普勒频谱的取样线；控制从血流成像模式自动切换到连续多普勒频谱成像模式，在连续多普勒频谱成像模式下，控制超声探头基于取样线发射第三超声波，并接收第三超声波的超声回波，以获得第三超声回波信号；基于第三超声回波信号得到连续多普勒频谱。示例性地，处理器可以在经过异常血流区域中血流速度最大的位置处设置取样线。

在采集连续多普勒频谱时，超声探头的一组换能器阵元连续地发射超声波，另外一组换能器阵元连续地接收超声回波信号。连续多普勒频谱具有很高的速度分辨能力，能检测到高速血流，因而更适用于高速的异常血流的表征。

获取连续多普勒频谱之后，处理器对连续多普勒频谱进行频谱分析，以得到表征血流异常程度的第二测量参数，并控制显示器显示第二测量参数。处理器可以基于大津阈值法等频谱分析方法自动分析多普勒频谱，首先对多普勒频谱进行阈值分割，从而得到频谱包络，并根据分割出的频谱包络得到第二测量参数。示例性地，第二测量参数可以包括以下至少一项：最大血流速度(Vmax)和血流速度时间积分(VTI)，其中，最大血流速度为频谱包络的峰值速度，血流速度时间积分为频谱包络的面积。

处理器在对血流异常程度进行评估时，可以基于第一测量参数和第二测量参数共同对血流异常程度进行评估，以得到评估结果，并控制显示器显示评估结果，该评估结果同样可以是定性的评估结果。相对于仅根据第一测量参数对血流异常程度进行评估来说，基于第一测量参数和第二测量参数共同得到的评估结果具有更高的准确性。

图3A至图3F示出了在对二尖瓣反流进行评估过程中的超声图像。首先参见图3A，在心尖四腔心切面的灰阶图像上自动检测二尖瓣位置，基于心尖四腔心切面的灰阶图像还可以自动分割出左心房，并测量左心房面积；在图3B，基于二尖瓣位置设置血流图像的取样框，并生成血流图像；在图3C，检测血流图像中的反流区域，若检测到反流，可以通过文字提示用户“二尖瓣反流”，并显示检测到的反流区域的轮廓，以及测量反流面积，根据反流面积与左心房面积的比值可以得到反流分数(RF)，并显示反流分数的测量结果。参见图3D，对于反流束最狭窄部位宽度(VCW)来说，为了提高其测量精度，采集PLAX切面的灰阶图像，在PLAX切面的灰阶图像上自动识别二尖瓣位置、设置取样框并采集血流图像，在PLAX切面的血流图像上分割出反流区域，并基于反流区域的分割结果测得对于反流束最狭窄部位宽度。根据VCW和RF可以对反流程度进行简单评估，反流程度可以通过颜色提示给用户，例如可以将“二尖瓣反流”的文字显示为橙色，以表示反流程度为轻度。

此外，参照图3E，可以经过反流中心位置自动设置CW模式的取样线，并采集CW频谱。之后，参照图3F，对CW频谱进行自动分析，以得到最大血流速度(Vmax)和血流速度时间积分(VTI)等测量参数并显示。

综上所述，本申请实施例的基于超声的血流测量方法200能够对心脏异常血流进行快速的自动评估，用户输入心脏血流评估指令以后，超声成像系统的处理器自动进行异常血流区域的识别和血流异常程度的评估，并呈现异常血流区域的识别结果和评估结果，为用户提供了一体化的异常血流快速分析工具。

本申请实施例另一方面提供一种超声成像系统，用于实现上述的基于超声的血流测量方法200。该超声成像系统包括超声探头、发射电路、接收电路、处理器和显示器。重新参照图1，该超声成像系统可以实现为如图1所示的超声成像系统100，超声成像系统100可以包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116以及显示器118，可选地，超声成像系统100还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与超声探头110连接，各个部件的相关描述可以参照上文的相关描述，在此不做赘述。

其中，发射电路112用于激励所述超声探头110向心脏发射超声波；接收电路114，用于控制所述超声探头110接收所述超声波的回波，以获得超声回波信号；处理器116用于：响应于心脏血流评估指令，在灰阶成像模式下，控制超声探头向心脏发射第一超声波，并接收所述心脏返回的所述第一超声波的回波，以获得第一超声回波信号；所述处理器对所述第一超声回波信号进行信号处理，以得到所述心脏的灰阶图像，并识别所述灰阶图像中包含瓣膜的目标区域；所述处理器控制从灰阶成像模式自动切换到血流成像模式，在所述血流成像模式下，控制所述超声探头基于所述目标区域发射第二超声波，接收所述第二超声波的回波，得到第二超声回波信号；所述处理器对所述第二超声回波信号进行信号处理，以得到所述目标区域的血流数据，并基于所述血流数据识别所述血流数据中是否存在异常血流区域；当识别到所述血流数据中存在异常血流区域时，所述处理器基于所述异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制所述显示器显示所述第一测量参数；所述处理器基于所述血流数据生成血流图像，控制所述显示器显示所述血流图像，并在所述血流图像上标记出所述异常血流区域。

以上仅描述了超声成像系统各部件的主要功能，更多细节参见对基于超声的血流测量方法200进行的相关描述。本申请实施例的超声成像系统能够能够对心脏异常血流进行快速的自动评估。

下面，将参考图4描述根据本申请另一实施例的基于超声的血流测量方法。图4是本申请实施例的基于超声的血流测量方法400的一个示意性流程图，所述超声成像系统包括超声探头、处理器和显示器。如图4所示，本申请实施例的基于超声的血流测量方法400包括如下步骤：

在步骤S410，响应于心脏血流评估指令，控制所述超声探头向心脏发射第一超声波，并接收所述心脏返回的所述第一超声波的回波，以获得第一超声回波信号；

在步骤S420，所述处理器对所述第一超声回波信号进行信号处理，以得到所述心脏的灰阶图像，并识别所述灰阶图像中包含瓣膜的目标区域；

在步骤S430，所述处理器控制所述超声探头基于所述目标区域发射第二超声波，接收所述第二超声波的回波，得到第二超声回波信号；

在步骤S440，所述处理器对所述第二超声回波信号进行信号处理，以得到所述目标区域的血流数据，并识别所述血流数据中是否存在异常血流区域；

在步骤S450，当识别到所述血流数据中存在异常血流区域时，所述处理器基于所述异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制所述显示器显示所述第一测量参数；

在步骤S460，所述处理器基于所述血流数据生成血流图像，控制所述显示器显示所述血流图像，并在所述血流图像上标记出所述异常血流区域。

本申请实施例的基于超声的血流测量方法400与上文的基于超声的血流测量方法200大体上类似，同样用于实现心脏异常血流的快速评估。不同之处在于，在基于超声的血流测量方法400中，不对成像模式的自动切换进行限定。例如，从灰阶成像模式到血流成像模式的切换以及从血流成像模式到连续多普勒频谱成像模式的切换可以由用户手动进行，或者响应于用户对相应成像模式下的测量结果的确认指令而进行。

基于超声的血流测量方法400的其他具体细节可以参照基于超声的血流测量方法200中的相关描述，在此不做赘述。

本申请实施例还提供一种超声成像系统，用于实现上述的基于超声的血流测量方法200。该超声成像系统包括超声探头、发射电路、接收电路、处理器和显示器。重新参照图1，该超声成像系统可以实现为如图1所示的超声成像系统100，超声成像系统100可以包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116以及显示器118，可选地，超声成像系统100还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与超声探头110连接，各个部件的相关描述可以参照上文的相关描述，在此不做赘述。

其中，发射电路112用于激励所述超声探头110向心脏发射超声波；接收电路114，用于控制所述超声探头110接收所述超声波的回波，以获得超声回波信号；处理器116用于：响应于心脏血流评估指令，控制所述超声探头向心脏发射第一超声波，并接收所述心脏返回的所述第一超声波的回波，以获得第一超声回波信号；对所述第一超声回波信号进行信号处理，以得到所述心脏的灰阶图像，并识别所述灰阶图像中包含瓣膜的目标区域；控制所述超声探头基于所述目标区域发射第二超声波，接收所述第二超声波的回波，得到第二超声回波信号；对所述第二超声回波信号进行信号处理，以得到所述目标区域的血流数据，并识别所述血流数据中是否存在异常血流区域；当识别到所述血流数据中存在异常血流区域时，基于所述异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制所述显示器显示所述第一测量参数；基于所述血流数据生成血流图像，控制所述显示器显示所述血流图像，并在所述血流图像上标记出所述异常血流区域。

本申请实施例的超声成像系统能够实现心脏异常血流的快速自动评估。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的一些模块的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种基于超声的血流测量方法，用于超声成像系统，所述超声成像系统包括超声探头、处理器和显示器，其特征在于，所述方法包括：

响应于心脏血流评估指令，在灰阶成像模式下，控制所述超声探头向心脏发射第一超声波，并接收所述心脏返回的所述第一超声波的回波，以获得第一超声回波信号；

所述处理器对所述第一超声回波信号进行信号处理，以得到所述心脏的灰阶图像，并识别所述灰阶图像中包含瓣膜的目标区域；

所述处理器控制从灰阶成像模式自动切换到血流成像模式，在所述血流成像模式下，控制所述超声探头基于所述目标区域发射第二超声波，接收所述第二超声波的回波，得到第二超声回波信号；

所述处理器对所述第二超声回波信号进行信号处理，以得到所述目标区域的血流数据，并基于所述血流数据识别所述血流数据中是否存在异常血流区域；

当识别到所述血流数据中存在异常血流区域时，所述处理器基于所述异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制所述显示器显示所述第一测量参数；

所述处理器基于所述血流数据生成血流图像，控制所述显示器显示所述血流图像，并在所述血流图像上标记出所述异常血流区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述血流图像上标记出所述异常血流区域包括：在所述血流图像上显示所述异常血流区域的轮廓线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异常血流区域包括心脏瓣膜的反流区域或心脏瓣膜狭窄处的血流区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述异常血流区域包括心脏瓣膜的反流区域时，所述第一测量参数包括以下至少一项：所述反流区域最狭窄部位的宽度、所述反流区域的最长径、所述反流区域的面积、所述反流区域的面积与在所述灰阶图像中分割出的心房区域的面积的比值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述灰阶图像包括第一灰阶图像，所述血流图像包括第一血流图像，所述第一灰阶图像和所述第一血流图像包括心尖四腔心切面；

所述反流区域的面积是基于所述第一血流图像中的异常血流区域测得的。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述灰阶图像包括第二灰阶图像，所述血流图像包括第二血流图像，所述第二灰阶图像和所述第二血流图像包括胸骨旁长轴切面；

所述反流区域最狭窄部位的宽度是基于所述第二血流图像中的异常血流区域测得的。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述处理器基于所述第一测量参数对血流异常程度进行评估，以得到评估结果；

控制所述显示器显示所述评估结果。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述处理器基于所述异常血流区域设置连续多普勒频谱的取样线；

所述处理器控制从血流成像模式自动切换到连续多普勒频谱成像模式，在所述连续多普勒频谱成像模式下，控制所述超声探头基于所述取样线发射第三超声波，并接收所述第三超声波的超声回波，以获得第三超声回波信号；

所述处理器基于所述第三超声回波信号得到连续多普勒频谱；

所述处理器对所述连续多普勒频谱进行频谱分析，以得到表征血流异常程度的第二测量参数；

所述处理器控制所述显示器显示所述第二测量参数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述处理器基于所述异常血流区域设置连续多普勒频谱的取样线，包括：

在经过所述异常血流区域中血流速度最大的位置处设置所述取样线。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二测量参数包括以下至少一项：最大血流速度和血流速度时间积分。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

所述处理器基于所述第一测量参数和所述第二测量参数对血流异常程度进行评估，以得到评估结果；

控制所述显示器显示所述评估结果。

12.一种基于超声的血流测量方法，用于超声成像系统，所述超声成像系统包括超声探头、处理器和显示器，其特征在于，所述方法包括：

响应于心脏血流评估指令，控制所述超声探头向心脏发射第一超声波，并接收所述心脏返回的所述第一超声波的回波，以获得第一超声回波信号；

所述处理器对所述第一超声回波信号进行信号处理，以得到所述心脏的灰阶图像，并识别所述灰阶图像中包含瓣膜的目标区域；

所述处理器控制所述超声探头基于所述目标区域发射第二超声波，接收所述第二超声波的回波，得到第二超声回波信号；

所述处理器对所述第二超声回波信号进行信号处理，以得到所述目标区域的血流数据，并识别所述血流数据中是否存在异常血流区域；

当识别到所述血流数据中存在异常血流区域时，所述处理器基于所述异常血流区域的血流数据获得表征血流异常程度的第一测量参数，并控制所述显示器显示所述第一测量参数；

所述处理器基于所述血流数据生成血流图像，控制所述显示器显示所述血流图像，并在所述血流图像上标记出所述异常血流区域。

13.一种超声成像系统，其特征在于，所述超声成像系统包括超声探头、发射电路、接收电路、处理器和显示器，其中：

所述发射电路用于控制所述超声探头向心脏发射超声波；

所述接收电路用于控制所述超声探头接收所述心脏返回所述超声波的回波，以获得超声回波信号；

所述处理器用于基于所述超声回波信号进行超声成像；

所述处理器还用于执行权利要求1-12中的任一项所述的基于超声的血流测量方法；

所述显示器用于显示所述处理器输出的数据。

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