CN1298688A - 脉冲重复频率调节方法和装置以及超声波成像装置 - Google Patents
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Abstract
为了获得一个最佳的PRF,根据超声波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布,再计算出速度分布的轮廓(172),校正轮廓中的反射(174),检测出被校正后轮廓中速度的最大值(176),并据此调节超声波发射的PRF(178)。
Description
本发明涉及一种PRF调节方法和装置、以及一种超声波成像装置。具体地说涉及的是一种根据超声波回波的多普勒频移而获得图像时用来调节PRF(脉冲重复频率)的方法和装置，以及一种包括一PRF调节装置的超声波成像装置。
在超声波成像中，采用反复发射的超声波回波的多普勒频移，可获得血流图像或其它类似图像。血流可显示成一种CFM(彩色血流映射)图、一种DPDI(带方向的功率多普勒成像)图或者一种PFD(脉冲流检测)图，其中CFM图显示的是血流速度的二维分布，DPDI图显示的是血流的出现及其方向，PFD显示的是血流脉冲密度的二维分布。
为了方便地获得CFM图、DPDI图或PFD图，必须适当地设定所发射超声波的重复频率，即PRF，然而由于没有自动设定最佳PRF的技术，所以操作人员必须经过反复试验来进行设定。
本发明的一个目的就是提供一种PRF调节方法和装置以获得最佳的PRF，此外还提供一种包括这种PRF调节装置的超声波成像装置。
为了解决上述问题，本发明的一个方面是一种PRF调节方法，该方法包括以下步骤：根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；计算出所述速度分布的轮廓；校正所述轮廓的反射；检测出被校正轮廓中速度的最大值；并根据最大值调整超声波发射的重复频率。
在发明的这一方面中，PRF是根据速度分布轮廓的最大值调整的，其中轮廓中的反射被校正。这样PRF根据最大速度被自动调整。
为了解决上述问题，本发明的另一个方面是一种PRF调节装置，该装置包括一个速度分布计算装置、一个轮廓计算装置、一个反射校正装置、一个最大值检测装置和一个重复频率调节装置，其中速度分布计算装置根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；轮廓计算装置则计算出速度分布的轮廓；反射校正装置用来校正轮廓中的反射；最大值检测装置用来检测校正轮廓中的速度的最大值；重复频率调节装置根据最大值调整超声波的重复频率。
在发明的这一方面中，PRF是根据速度分布轮廓的最大值由一个反射频率调节装置调整的，其中轮廓中的反射被校正。这样PRF根据最大速度被自动调整。
为了解决上述问题，本发明的另一个方面是一种超声波成像装置，该装置包括一个速度分布计算装置、一个轮廓计算装置、一个反射校正装置、一个最大值检测装置、一个重复频率调节装置和一个显示装置，其中速度分布计算装置根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；轮廓计算装置则计算出速度分布的轮廓；反射校正装置用来校正轮廓中的反射；最大值检测装置用来检测校正轮廓中的速度的最大值；重复频率调节装置根据最大值调整超声波的重复频率；显示装置用来将速度分布显示成图像。
在发明的这一方面中，PRF是根据速度分布轮廓的最大值由反射频率调节装置调整的，其中轮廓中的反射被校正。这样PRF根据最大速度被自动调整。PRF获得的速度分布图像由显示装置显示。因此便得到一个合适的CFM图。
为了解决上述问题，本发明的另一个方面是一种超声波成像装置，该装置包括一个功率分布计算装置、一个速度分布计算装置、一个计算装置、一个反射校正装置、一个最大值检测装置、一个重复频率调节装置和一个显示装置，其中功率分布计算装置根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出一个多普勒信号的功率分布；速度分布计算装置根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；计算装置则计算出速度分布的轮廓；反射校正装置用来校正轮廓中的反射；最大值检测装置用来检测校正轮廓中的速度的最大值；重复频率调节装置根据最大值调整超声波的重复频率；显示装置用来将功率分布显示成图像。
在发明的这一方面中，PRF是根据速度分布轮廓的最大值由反射频率调节装置调整的，其中轮廓中的反射被校正。由该PRF获得的功率分布图像由显示装置显示。因此便得到一个合适的DPDI图。
为了解决上述问题，本发明的另一个方面是一种超声波成像装置，该装置包括一个脉冲密度分布计算装置、一个速度分布计算装置、一个计算装置、一个反射校正装置、一个最大值检测装置、一个重复频率调节装置和一个显示装置，其中脉冲密度分布计算装置根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的脉冲密度分布；速度分布计算装置根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；计算装置则计算出速度分布的轮廓；反射校正装置用来校正轮廓中的反射；最大值检测装置用来检测校正轮廓中的速度的最大值；重复频率调节装置根据最大值调整超声波的重复频率；显示装置用来将脉冲密度分布显示成图像。
在发明的这一方面中，PRF是根据速度分布轮廓的最大值由反射频率调节装置调整的，其中轮廓中的反射被校正。这样，根据最大速度，PRF被自动校正。由该PRF获得的脉冲密度分布图像由显示装置显示。因此便得到一个合适的PFD图。
为了解决上述问题，本发明的另一个方面是一种超声波成像方法。该方法包括以下步骤：根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；计算出速度分布的轮廓；校正轮廓中的反射；检测出校正轮廓中的速度的最大值；并根据最大值调整超声波的重复频率；将速度分布显示成图像。
在发明的这一方面中，PRF是根据速度分布轮廓的最大值调整的，其中轮廓中的反射被校正。这样，根据最大速度PRF被自动调整。由该PRF获得的速度分布图像被显示出来。因此便得到一个合适的CFM图。
为了解决上述问题，本发明的再一个方面是一种超声波成像方法。该方法包括以下步骤：根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出一个多普勒信号的功率分布；根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；计算出速度分布的轮廓；校正轮廓中的反射；检测出校正轮廓中的速度的最大值；并根据最大值调整超声波的重复频率；将功率分布显示成图像。
在发明的这一方面中，PRF是根据速度分布轮廓的最大值调整的，其中轮廓中的反射被校正。这样，根据最大速度PRF被自动调整。由该PRF获得的功率分布图被显示出来。因此便得到一个合适的DPDI图。
为了解决上述问题，本发明的另一个方面是一种超声波成像方法。该方法包括以下步骤：根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出一个回波波源的脉冲密度分布；根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；计算出速度分布的轮廓；校正轮廓中的反射；检测出校正轮廓中的速度的最大值；并根据最大值调整超声波的重复频率；将脉冲密度分布显示成图像。
在发明的这一方面中，PRF是根据速度分布轮廓的最大值调整的，其中轮廓中的反射被校正。这样，根据最大速度PRF被自动调整。由该PRF获得的脉冲密度分布图像被显示出来。因此便得到一个合适的PFD图。
根据本发明，就能实现一种可获得最佳PRF的PRF调节方法和装置，以及包括这种PRF调节装置的超声波成像装置。
结合所示附图，从以下本发明最优实施例的说明中可以进一步了解到本发明的目的和优点。
图1是本发明一个实施例的方块图；
图2是图1所示装置中的一个收发器单元的方块图；
图3是图1所示装置中的一种声线扫描的示意图；
图4是图1所示装置中的一种声线扫描的示意图；
图5是图1所示装置中的一种声线扫描的示意图；
图6是图1所示装置中的一个B模式处理单元的方块图；
图7是图1所示装置中的一个多普勒处理单元部件的方块图；
图8是图1所示装置中的多普勒处理单元部件的方块图；
图9是图1所示装置中的多普勒处理单元部件的方块图；
图10是动脉血的流速和静脉血的流速随着时间变化的一个示意图；
图11是脉冲密度的一个曲线图；
图12是常数m典型特性的一个曲线图；
图13是图1所示装置中图像处理单元的一个方块图；
图14是图13中所示图像处理单元的一个处理器的方块图；
图15是一个CFM图的示意图；
图16是图14中所示处理器动作的图解；
图17是图14中所示处理器动作的图解；
图18是图14中所示处理器动作的图解；
图19是图14中所示处理器部件的一个方块图；
图20是一个CFM图的分解图。
下面，参照附图对本发明进行详细描述。图1是一个超声波成像装置的方块图。该装置是本发明各种实施例中的一个例子。该装置的结构显示了本发明装置的一个实施例。该装置的运行显示了本发明方法的一个实施例。
如图1所示，该装置包括一个超声波探头2。该超声波探头2包括一组未示出的超声波转换器阵列。这些超声波转换器由一种压电材料如PZT(钛(Ti)酸锆(Zr)酸铅)陶瓷组成。超声波探头2用来与成像对象4接触。
超声波探头2与一个收发器单元6相连，收发器单元6通过将驱动信号传给超声波探头2来发送一个超声波。收发器单元6也接收超声波探头2收到的回波信号。
图2是收发器单元6的方块图。如图所示，收发器单元6由发送定时生成单元602组成。该发送定时生成单元602周期性地生成一个发送定时信号并且将该信号输入到一个发送波束成形器604中。发送定时信号的周期由一个控制单元18控制。
该发送波束成形器604用来实现将发送的波束成形，并生成一个波束成形信号，根据发送定时信号来形成一个沿一预定方向的超声波波束。该波束成形信号包括多个驱动信号，驱动信号之间的时间差对应于给定的方向。波束成形是由控制单元18来控制的，这将在后面介绍。发送波束成形器604将发送波束成形信号输入到一个发送/接收转换单元606。
该发送/接收转换单元606将波束成形信号输入到超声波转换器阵列。在这个超声波转换器阵列中，各自有一个发射孔的多个超声波转换器生成超声波，这些超声波具有相应于驱动信号的时差的相位差。将这些超声波的波前合并，一个超声波的波束就沿着一条预定方向的声线形成了。
该发送/接收转换单元606还连着一个接收波束成形器610。发送/接收转换单元606将多个由超声波转换阵列中的接收孔接收到的回波信号输入到接收波束成形器610中。接收波束成形器610用来将接收到的声波相应于发射波的声线进行波束成形，并通过在多个收到的回波上加入时差来实现相位的调整，然后将它们累加起来，沿着一预定方向的声线形成一个回波信号。接收波的波束成形由控制单元18来控制，这将在后面介绍。
超声波波束的发送是根据发送定时生成单元602生成的发送定时信号，按照一个预定的时间间隔重复的。同时，声线的方向由发送波束成形器604和接收波束成形器610做出预定量的改变。结果成像目标4沿着声线被连续扫描。具有此结构的收发器单元6就可如图3中的示例一样完成扫描。特别是，一个扇形的二维区域206按照θ度的方向沿着一声线202被扫描，从而实现所谓的扇形扫描，其中声线202是沿着方向Z从径向原点200伸出的。
当发送和接收孔是由超声波转换器阵列上的部件形成时，扫描可如图4所示来完成，如沿着阵列连续地移动该孔。特别是，沿着一条线性轨迹204移动从径向原点200伸出的方向为Z的声线202，就可实现所谓的线性扫描，这里，一个矩形的二维区域206沿着方向X被扫描。
当超声波转换器阵列是沿着一弧线形成的一个凸形阵列，其中该弧线沿着超声波发送的方向沿伸时，采用如线性扫描一样的方式扫描声线，并使声线202的径向原点200沿着弧形轨迹204移动，如图5中例子所示，沿着角度θ的方向扫描扇形二维区域206，就可实现一种所谓的凸形扫描。208是发射点。
收发器单元6连着一个B模式处理单元10和多普勒处理单元12。从收发器单元6输出的每一条声线的回波信号被输入到B模式处理单元10和多普勒处理单元12中。一个心电图信号检测单元8连着多普勒处理单元12，来自成像对象4的心电图信号被输入到该检测单元。
B模式处理单元10形成B模式图像数据。该B模式处理单元10包括一个对数放大单元102和包络检测单元104，如图6中所示。B模式处理单元10通过对数放大单元102对数放大回波信号；并获得一个代表声线上不同反射点回波密度的信号，即通过包络检测单元104进行包络检测所获得的一个A范围信号；此外还形成B模式图像数据，该数据用作A范围信号瞬时振幅的亮度值。
多普勒处理单元12用来形成多普勒图像数据。该多普勒图像数据包括速度数据、散度数据、功率数据、频率曲线数据和脉冲密度数据，这将在后面介绍。
多普勒处理单元12包括一个矩形波检测单元120、MTI滤波器(活动目标显示滤波器)122、自动校正计算单元124、平均流速计算单元126、散度计算单元128和功率计算单元130，如图7所示。
多普勒处理单元12通过矩形波检测单元120完成对回波信号的矩形波检测，并通过MTI滤波器122进行MTI处理，计算出回波信号的多普勒频移。对来自MTI滤波器122的输出信号的自动校正计算是通过自动校正计算单元124进行的，一平均流速V是自动校正计算结果经平均流速计算单元126的计算出来的，一流速的散度T是自动校正计算结果经散度计算单元108的计算得出来的，一多普勒信号的功率PW是自动校正计算结果经功率计算单元130的计算得出来的。
这样，对于每一条声线，这些分别代表着在成像对象内运动的回波波源，如血液等的平均流速V、流速的散度T和多普勒信号的功率PW的数据都可以获得。该图像数据显示了声线上每一象素的平均流速、散度和功率。速度是作为声线方向上的一个分量而获得的。向着和远离超声波探头2运动的方向也非常清楚。回波波源并非限于血液，也可是一种微球造影剂或其它进入血管的类似物。虽然下面的说明涉及的是血液，但同样也可应用到一种微球造影剂上。
多普勒处理单元12包括低通滤波器152、采样保持单元154、带通滤波器156和频率分析单元158，如图8所示。
低通滤波器152对来自矩形波检测单元120的输出信号进行低通滤波。根据成像对象4中的一个采样体的位置，来自低通滤波器152的输出信号被置于采样保持状态，然后采样保持信号经带通滤波器156进行带通滤波。这样，就可以获得一个表示采样体中的回波的多普勒频移的信号，即一个点的多普勒的信号。这就是经频率分析单元158分析后获得的表示多普勒频移的频率数据。下面，这个表示多普勒频移的数据将被简称为多普勒频率数据。
多普勒处理单元12还包括一个脉冲检测单元132和一个存储器134，如图9所示。该脉冲检测单元132例如可以包括一个DSP(数字信号处理器)或MPU(微处理单元)的装置。
来自平均流速计算单元126的输出数据，即用于每一个像素的速度V，被输入到脉冲检测单元132和存储器134中。来自散度计算单元128的用于每一个像素的散度T和来自心电图信号检测单元8的一个心电图信号的一个R波定时信号R也被输入到脉冲检测单元132中。
存储器134中保存着一帧被输入的声线扫描速度数据V。紧前面的一帧数据从被保存着的速度数据中读出并被输入到脉冲检测单元132中，该紧前面一帧数据所对应的像素与输入的速度数据V的像素相同。这样，速度数据V通过存储器134经一帧的延迟被输入到脉冲检测单元132中。
存储器134保存着并非一帧的速度数据，而是多帧的速度数据，并且数据的读取要经过多帧的延迟。下面，将采用一帧延迟的情况进行论述，但多帧延迟也是一样。而且，存储器134也不必是一个存储设备，也可以是一个延时单元，其延长时间对应于一帧的周期到多帧的周期。下面，所提到的一个存储器的情况同样适用于延时单元的情况。一帧的周期可以是，例如为1/30秒。
脉冲检测单元132根据取自存储器134中的速度数据VO和散度T的计算结果，检测出血流速度的脉冲密度。一个脉冲密度数据P代表着声线上每一个像素的脉冲密度。脉冲密度的检测按下述方式进行。
图10示意性地表示了血流速度的变化，即伴随着心跳，血流速度的脉动。在本图中，(a)显示了一个心电图信号，(b)显示了动脉的血流速度和(c)显示了静脉的血流速度。如(b)中所示，动脉血流速度从心电图信号的R波生成后一点的时刻t1到时刻t2迅速上升，跨过峰值后，从时刻t4到t5又快速下降，然后逐步下降一段时间，接着再重复这种变化。如(c)中所示，静脉血流速度从时刻t2后面的时刻t3开始增加，然而这种速度上的增加很小。
由于流速的这种变化，一个速度数据Vn也如(b)或(c)一样的变化。从存储器134中读取的速度数据VO也以一帧周期的延迟按照同样的方式变化。下面，速度数据Vn被称为当前速度Vn，速度数据VO被称为在先速度VO。
脉冲检测单元132根据下面的公式检测出脉冲密度P，公式中使用了上述输入数据，P=k｜Vn-VO｜ (1)这里k=常数
换句话说，脉冲密度(脉冲特性)是基于当前速度Vn和在先速度VO之间的差检测出来的，如图11所示。脉冲特性越大，差值ΔV也越大。
作为选择，差值ΔV也可除以当前速度Vn，脉冲特性由下面的公式检出：P=m｜Vn-VO｜/Vn (2)这里m=常数
如果采用公式(2)，脉冲特性能被标准地表达出来以方便使用。常数m可以是一个变常数，其随着当前速度Vn而变化，如图12中举例所示，其根据当前速度Vn而被加权。换句话说，当速度低于预定值Vth时，通过减少常数m的值，使得加权降低。这样，速度通常较低的静脉血流的脉冲检测灵敏度会降低，而动脉血流的脉冲检测则能进行的很好。变常数m的特性曲线并非限于图中所示，其可根据需要进行设定。
脉冲检测单元132除了上述公式的计算外，还要参考散度T进行脉冲特性检测。对于动脉血流，其速度散度大于静脉血流的速度散度，这样通过查找散度值T，所进行的脉冲特性检测的可信度会很高。特别是，即使公式(1)或(2)中的P值，例如当很大时，也是可信的。当散度T很小时，P值相应减少，过量的脉冲特性检测被抑制。
B模式处理单元10和多普勒处理单元12连着一个图像处理单元14。该图像处理单元14根据分别来自B模式处理单元10和多普勒处理单元12的数据形成一个B模式图像、多普勒图像、脉冲密度图像和多普勒频率图像。
包括超声波探头2、收发器单元6、多普勒处理单元12和成像处理单元14的部分是本发明速度分布计算装置的一个实施例。它也是功率分布计算装置的一个实施例。而且，它还是脉冲密度分布计算装置的一个实施例。
成像处理单元14包括一个输入数据存储器142、一个数字扫描变换器144、一个图像存储器146和一个通过总线140连接的处理器148。
从B模式处理单元10和多普勒处理单元12来的每一条声线的B模式图像数据和多普勒图像数据都分别存入输入数据存储器142。输入数据存储器142中的数据经数字扫描变换器144扫描变换后存在图像存储器146中。处理器148对来自输入数据存储器142和图像存储器146的数据分别进行预定的数据处理。数据处理的详细内容将在后面介绍。
显示单元16连在图像处理单元14上。该显示单元16是本发明显示装置的一个实施例。显示单元16接收图像处理单元14的图像信号，并据此显示出图像。显示单元16包括，例如一个能显示出彩色的图形显示器。
控制单元18连着前述的收发器单元6、B模式处理单元10、多普勒处理单元12、图像处理单元14和显示单元16。控制单元18通过将控制信号作用在这些单元上来控制它们运行。各种信息信号也从这些被控单元输入到控制单元18中。
在控制单元18的控制下，实现B模式运行和多普勒模式的运行。一个操作单元20连在控制单元18上。操作单元20由操作人员进行操作，并将各种命令和信息输入给控制单元18。操作单元20包括，例如一个键盘、一个定点设备和一个包括其它操作工具的控制板。
现在来介绍本装置的运行操作。操作人员将超声波探头2放在成像对象4的预定位置并保持接触，然后操作操作单元20，例如采用组合起来的B模式和多普勒模式进行成像操作。这样，分时进行B模式成像和多普勒模式成像。如，在混合的B模式/多普勒模式扫描中，当一个多普勒模式扫描进行预定次数时，进行一次B模式扫描。
在B模式中，收发器单元6通过超声波探头2沿着声线连续扫描成像对象4的内部，然后一个一个地接收回波。B模式处理单元10通过对数放大单元102对数放大由收发器单元输入的回波信号，再经包络检测单元104进行的包络检测计算出一个A范围信号，据此，就形成了整条声线的B模式图像数据。图像处理单元14将来自B模式处理单元10的每条声线的B模式图像数据都保存在输入数据存储器142中。结果，在输入数据存储器142中就形成了B模式图像数据的一个声线数据空间。
在多普勒模式中，收发器单元6通过超声波探头2沿着声线连续扫描成像对象4的内部，然后一个一个地接收回波。在此过程中，每一条声线上都要发生多次多个超声波的发送和回波的接收。同一声线上，发送/接收的重复频率就是PRF。在开始成像的时候，一个原先提供的缺省值被用作PRF。
多普勒处理单元12通过矩形波检测单元120对回波信号进行矩形波检测，MTI再通过MTI滤波器122对信号进行处理，之后再经自动校正计算单元124计算出自动校正值，平均流速计算单元126根据自动校正结果计算出一个平均流速，散度计算单元128计算出散度，功率计算单元130计算出一个功率值。如上所述，脉冲密度经脉冲检测单元132也被计算出来。这些计算出来的值，如血流平均速度及速度的散度、多普勒信号的功率和血流的脉冲特性都成为每一条声线和每一个像素的图像数据。
多普勒处理单元12包括低通滤波器152、采样保持单元154、带通滤波器单元156和频率分析单元158，它还要计算出采样体的多普勒频率数据。
图像处理单元14将来自多普勒处理单元12的每一条声线和每一个像素的多普勒图像数据和多普勒频率数据保存在输入数据存储器142中。这样，在输入数据存储器142中分别形成了多普勒图像数据的一个声线数据空间和一个多普勒频率数据空间。
处理器148通过数字扫描变换器144将输入数据存储器142中的B模式图像数据、多普勒图像数据和多普勒频率数据分别进行扫描变换，并写入图像存储器146。在该过程中，多普勒图像数据以CFM数据、功率多普勒(PDI)图像数据和脉冲密度(PFD)图像数据格式写入，其中CFM数据中散度加在速度上。根据多普勒频移的极性，PDI图像数据被给以方向。该PDI图像被称为DPDI(带方向的功率多普勒成像)。
PFD图像数据也可写成CFM相似的图像数据，其中速度被加在脉冲密度上。其还可被写成PDI相似的图像数据，其中PDI图像数据被加在脉冲密度上。多普勒频率数据则被写成曲线图上的坐标，该曲线图的纵轴是频率、横轴是时间。
处理器148将B模式图像数据、CFM图像数据、DPDI图像数据、脉冲密度图像数据和多普勒频率数据写入不同的区。B模式图像显示的是一幅声线扫描面上组织结构的X线断层照片。CFM图像显示的是声线扫描面上一幅二维的血流速度分布图或其它类似参数的分布数。在该图像中，显示的颜色根据血流的方向而不同，所显示的颜色的亮度也根据速度而不同，所显示的颜色的纯度则根据散度值增加预定颜色的混合比来改变。图中140表示总线。
DPDI图像显示的是声线扫描面上血流的出现和方向。在该DPDI图像中，采用两种显示色以区分血流的方向。显示色不同于CFM图像中使用的颜色。显示色的亮度是根据信号的密度而变化的。
脉冲密度图像显示的是声线扫描面上一幅血流或其它类似物的脉冲密度的二维分布图。脉冲密度图像用一种颜色来显示，该显示色不同于CFM或PDI图像中采用的颜色。显示色的亮度根据脉冲密度而变化。
当一幅脉冲密度图像以CFM图像或PDI图像形成时，速度或功率显示色的纯度根据脉冲密度而变化。混合后的颜色无论怎么变化都与散度具有明显区别。
当这些图像显示在显示单元16上时，B模式图像和CFM图像，比如说叠加起来。这样，就能观察到一个与组织结构具有清楚位置关系的血流速度分布图像。作为选择，B模式图像也可与DPDI图像叠加，这时，就能观察到与组织结构具有清楚位置关系的血管运行状态。
B模式图像还可与脉冲密度图像叠加，这时，就能观察到与组织结构具有清楚位置关系的动脉运行状态。这样，只需一眼就能看出血管是否真的是动脉。特别是，当显示一幅类似CFM图像或一幅类似PDI的图像时，一眼就能看出是速度分布和其脉冲特性，还是一个流动的回波波源分布和速度脉冲特性。
如果需要，在同一屏幕中，还可把多普勒频率随时间的变化图显示在前述图像的旁边。这样，就能观察到采样体内多普勒频率随着时间变化的情况。
图14从PRF调节的角度，显示了处理器148的一个方块图。本图中每一个块都可由，比如计算机程序来实现。如图所示，处理器148包括一个轮廓计算单元172。轮廓计算单元172从输入数据存储器142中或图像存储器146中读取一幅CFM图像，并计算出它的轮廓。轮廓计算单元172是本发明轮廓计算装置的一个实施例。
操作人员在屏幕上确定需计算出轮廓的点。特别是，如果显示的是如图15所示的CFM图像时，比如通过定点设备或其它类似设备在屏幕上确定两点A、B，连接A、B两点的直线即被确定为计算轮廓的位置。
轮廓计算单元172沿着线AB计算出CFM图像的一个一维轮廓，即线AB上的流速分布。因此，就可得到一个图16中举例所示的轮廓。图16中所示的轮廓对应于这种情况，即当PRF与最高血流速度不匹配，并且在被变换成多普勒频率的流速中，超过相当于PRF的1/2频率的部分被PRF/2反射的情况。在包括这种反射的图15的CFM中，所显示的血流方向被部分颠倒，因此并未显示出正确的血流状态。
将轮廓输入到一个反射校正单元174中，这个反射校正单元174是本发明中反射校正装置的一个实施例。反射校正单元174检测在轮廓中是否存在一个反射，并对有反射的地方进行校正。这种反射可通过下面的现象检测出来，即AB线上的数据从十变到一，或从一变到十却没有穿过0。在这些地方，通过将对应于PRF的数值加到数据上，来校正反射。因此求得图17所示的轮廓。
反射被校正的轮廓输入到一个最大值检测单元176中。该最大值检测单元176将输入轮廓的一个最大值max输入到一个PRF调节单元178中。PRF调节单元178再根据输入的最大值max来确定一个新的PRF。比如说，这个新的PRF由超过轮廓最大值max的那些数值决定。结果，如图18中举例所示的那样，就获得了一个新的PRF’。
最大值检测单元176是本发明最大数值检测装置的一个实施例。PRF调节单元178是本发明重复频率调节装置的一个实施例。
这个新的PRF’输入到控制单元18中。控制单元18在收发器单元6中设定这个新的PRF’，并据此重复超声波的发送/接收。结果，超声波在一个与最高血流速度相匹配的重复频率下被发送和接收，并能获得一个在方向显示上没有任何颠倒的正确的CFM图像。
PRF调节单元178可包括一个PRF选择单元192和一个存储器194，如图19中举例所示。多个具有不同数值的PRF预存在存储器194中。从存在存储器内的多个PRF中，PRF选择单元192选择一个与最大值max最接近的PRF，其中最大值max是从最大值检测单元176输入的。PRF选择单元192是本发明重复频率选择装置的一个实施例。
在选择的过程中，将选取超过并且最接近最大值max的数值。作为选择，那个与最大值max最靠近的数值在选取时可不考虑其大小。这时，所选取的可能是一个小于最大值max的PRF。在某些情况下，为了观察，可以进行少量反射，这样可以更为方便。为此可选取一个小于并最靠近最大值max的数值。这种要采用的选择方案由操作人员通过操作单元20事先设定。
除了采用AB线确定所要计算轮廓的位置外，也可如图20中举例所示来确定一个二维区域C。当区域C确定后，轮廓计算单元172计算出区域C的一个二维轮廓。
反射校正单元1 74对二维轮廓中的反射部分进行检测并校正，校正后最大值检测单元176计算出二维轮廓的最大值max，PRF调节单元178据此计算出PRF的最大值。当区域C如此确定后，该区域内最大值max就被计算出来，PRF就能被调整到一个更适于获得CPM图像的值。
上述操作不仅可以用于CFM图像，也可用于DPDI图像或PFD图像。对于DPDI图像或PFD)图像，与它们组成一对的CFM图像保存在图像存储器146中。这样，当DPDI图像或PFD图像的轮廓计算位置由线AB或区域C在屏幕上指定后，在同一位置上，计算出相应的CFM图像的轮廓。其后，采用同一方式计算出最优的PRF。由此，从这个最优的PRF便获得一个高精度DPDI图像或PFD图像。
上述计算出来的PRF可用于确定一个多普勒PRF峰值。然而，由于CFM图像表示的流速是一个平均流速，在此基础上调整的PRF将适于平均流速的最大值。另一方面，多普勒峰值随着瞬时流速的多普勒频率一起被显示出来。平均流速和瞬时流速之间有接近两倍的差，因此一个两倍于上述计算出来的PRF的值即被作为多普勒PRF的峰值。这样，多普勒峰值的PRF调节也能自动完成。
从本发明的精髓和内容出发，关于本发明还能构成许多不同的实施例。需要指出的是，本发明并非限于说明书中公开的特定实施例，而是由权利要求进行限定。
Claims (27)
1、一种PRF调节方法，该方法包括以下步骤：
根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；
计算出所述速度分布的轮廓；
校正所述轮廓的反射；
检测出所述被校正轮廓中速度的最大值；
根据所述最大值调整所述超声波发射的重复频率。
2、如权利要求1的PRF调节方法，其中所述反射的校正是采用一个与反射部分轮廓中一个步骤相对应的数值进行的。
3、如权利要求1的PRF调节方法，其中所述轮廓是一个一维轮廓。
4、根据权利要求1的PRF调节方法，其中所述轮廓是一个二维轮廓。
5、如权利要求1的PRF调节方法，其中一个最接近多普勒频移的频率作为所述重复频率，这里的多普勒频移对应于预定的多个频率中的所述最大值。
6、如权利要求5的PRF调节方法，其中所述最接近的频率是从那些超过所述多普勒频移的频率中选取的，这里的多普勒频移对应于所述最大值。
7、如权利要求5的PRF调节方法，其中所述最接近的频率是从那些不超过所述多普勒频移的频率中选取的，这里的多普勒频移对应于所述最大值。
8、一种PRF调节装置，该装置包括：
速度分布计算装置，其根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；
轮廓计算装置，其用来计算出所述速度分布的轮廓；
反射校正装置，其用来校正所述轮廓中的反射；
最大值检测装置，其用来检测所述被校正轮廓中的速度的最大值；和
重复频率调节装置，其根据所述最大值调整所述超声波的重复频率。
9、如权利要求8的PRF调节装置，其中所述反射校正装置是采用一个与反射部分轮廓中一个步骤相对应的数值进行校正的。
10、如权利要求8的PRF调节装置，其中所述轮廓计算装置计算出一个一维轮廓。
11、如权利要求8的PRF调节装置，其中所述轮廓计算装置计算出一个二维轮廓。
12、如权利要求8的PRF调节装置，其中所述重复频率调节装置包括重复频率选择装置，该重复频率选择装置从预定的多个频率中选择一个最接近多普勒频移的频率作为所述的重复频率，这里的多普勒频移对应于所述的最大值。
13、如权利要求12的PRF调节装置，其中所述重复频率选择装置从那些超过所述多普勒频移的频率中选取最接近的频率，所述的多普勒频移对应于所述最大值。
14、如权利要求12的PRF调节装置，其中所述重复频率选择装置从那些不超过所述多普勒频移的频率中选取最接近的频率，所述的多普勒频移对应于所述最大值。
15、一种超声波成像装置，该装置包括：
速度分布计算装置，其根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；
轮廓计算装置，其用来计算出所述速度分布的轮廓；
反射校正装置，其用来校正所述轮廓中的反射；
最大值检测装置，用来检测所述被校正轮廓中的速度的最大值；
重复频率调节装置，其根据所述最大值调整所述超声波的重复频率；和
显示装置，其用来将所述速度分布显示成图像。
16、如权利要求15的超声波成像装置，其中所述反射校正装置是采用一个与反射部分轮廓中一个步骤相对应的数值进行校正的。
17、一种超声波成像装置，该装置包括：
功率分布计算装置，其根据一个反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出一个多普勒信号的功率分布；
速度分布计算装置，其根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；
计算装置，其用来计算出所述速度分布的轮廓；
反射校正装置，其用来校正所述轮廓中的反射；
最大值检测装置，其用来检测所述被校正轮廓中的速度的最大值；
重复频率调节装置，其根据所述最大值调整所述超声波的重复频率；和
显示装置，其用来将所述功率分布显示成图像。
18、如权利要求17的超声波成像装置，其中所述反射校正装置是采用一个与反射部分轮廓中一个步骤相对应的数值进行校正的。
19、如权利要求17中的超声波成像装置，其中所述显示装置通过区分多普勒频移的方向来显示所述功率。
20、一种超声波成像装置，该装置包括：
一个脉冲密度分布计算装置，其根据一个反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出一个回波波源的脉冲密度分布；
速度分布计算装置，其根据反复发射的超声波回波的多普勒频移计算出回波波源的速度分布；
计算装置，其用来计算出所述速度分布的轮廓；
反射校正装置，其用来校正所述轮廓中的反射；
最大值检测装置，其用来检测所述被校正轮廓中的速度的最大值；
重复频率调节装置，其根据所述最大值调整所述超声波的重复频率；和
显示装置，其用来将所述脉冲密度分布显示成图像。
21、如权利要求20的超声波成像装置，其中所述反射校正装置是采用一个与反射部分轮廓中一个步骤相对应的数值进行校正的。
22、如权利要求20的超声波成像装置，其中所述显示装置沿着所述脉冲密度分布来显示所述速度分布。
23、如权利要求15的超声波成像装置，其中所述轮廓计算装置计算出一个一维轮廓。
24、如权利要求15的超声波成像装置，其中所述轮廓计算装置计算出一个二维轮廓。
25、如权利要求15的超声波成像装置，其中所述重复频率调节装置包括重复频率选择装置，该重复频率选择装置从预定的多个频率中选择一个最接近多普勒频移的频率作为所述的重复频率，这里的多普勒频移对应于所述的最大值。
26、如权利要求25的超声波成像装置，其中所述重复频率选择装置从那些超过所述多普勒频移的频率中选取最接近的频率，所述的多普勒频移对应于所述最大值。
27、如权利要求25的超声波成像装置，其中所述重复频率选择装置从那些不超过所述多普勒频移的频率中选取最接近的频率，所述的多普勒频移对应于所述最大值。
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