[发明专利]自动化超声多普勒测量

说明书

本发明涉及医学诊断超声系统，具体而言，涉及自动执行多普勒波形 测量的超声系统

在血管研究中，要测量和量化患者的许多血流特性。临床医师通过采 集来自心脏或诸如颈动脉的血管的频谱多普勒数据，开始进行检查。在超 声系统显示器上以二维或三维图像显示患者血管的解剖结构，并将取样容 积光标移动到心脏或血管内待测量的点上。随时间从取样容积位置处采集 频谱多普勒数据并显示为频谱波形。一旦产生稳定的频谱显示，临床医师 开始记录连续的频谱波形。在已经采集并存储数分钟的多普勒波形之后， 患者的检查结束，而临床医师回顾、分析并测量采集到的频谱波形。

临床医师通过使用用户界面上的轨迹球对频谱数据进行完整扫描来分 析超声系统的存储器所存储的波形，以查找最初要测量的心跳周 期数据。为了对该心跳周期进行测量，而运行测量程序，这可以在已经定 位心跳周期之前或之后执行。临床医师不得不将光标标记在舒张末期的关 键诊断点处或波形峰值速度处的所选心跳周期上，以便将测量程序调整到 数据中将要用于该测量的具体点。该测量程序然后将计算所选的测量并显 示结果。然后对众多的测量和心跳周期重复这一过程。在典型的血管和心 脏检查中可进行高达100次的这种测量，并且每次必须重复运行测量程序 并为测量建立初始位置的这种操作。这些任务的重复性质给全面检查增加 了大量的时间，并可给临床医师带来重复性压力损伤。因此人们期望将这 一操作自动化使得能够更加快速、精确地进行这些测量，同时减少临床医 师重复性手部运动。

根据本发明的原理，描述了一种能使用户自动计算多普勒波形测量的 诊断超声系统和方法。例如通过峰值速度描迹算法来自动识别波形中的峰 值速度值，这可在所显示的波形上或在背景中执行。识别具有最高峰值速 度的心动周期以及该心动周期波形的各关键点。自动选择的心动周期可由 临床医师进行认可，或者用于各测量的另一开始点可手动选择或由另一自 动心跳周期识别进行选择。然后使用已接受的心动周期和各关键点处的值 自动进行期望的测量并显示结果。可将该过程延展为自动对峰值速度心跳 之前或之后的心跳周期数据进行测量，和/或自动对其他高峰值速度的心动 周期进行测量。在这样自动进行的各测量中有加速/减速时间、峰值收缩速 度、最小舒张速度、舒张末期速度、时间平均峰值速度、阻力指数、搏动 指数、收缩和舒张比、压力梯度、速度时间积分、心率、与心跳周期有关 的斜率和时间。

在各附图中：

图1以方块图的形式示出了根据本发明各原理构造的超声诊断成像系 统；

图2以方块图的形式示出了图1多普勒测量处理器的详细描述；

图3示出了本发明构造实现的触摸屏控制面板；

图4示出了根据本发明各原理的其中已经识别心跳周期的多普勒显示；

图5a、5b和5c示出了多普勒显示中测量心率的显示屏幕；

图6a、6b和6c示出了根据本发明各原理的其中已经识别多普勒显示 中的峰值速度值的显示屏幕；

图7示出了根据本发明使用时间斜率工具进行加速时间的测量；

图8示出了根据本发明使用时间斜率工具进行减速时间的测量；

图9示出了根据本发明的心动周期多普勒波形的描迹；

图10示出了根据本发明的心动周期多普勒波形点对点的描迹；

图11示出了使用2周期平均进行心率的测量；

图12示出了使用4周期平均进行心率的测量。

首先参照图1，以方块图的形式示出了根据本发明各原理所构造的超声 系统。超声探头的换能器阵列10发射超声信号，并且由换能器阵列的各元 件接收生成的回波。由波束形成器14将接收到的回波信号形成单个信号或 波束。回波信号信息通过多普勒探测器16进行探测，多普勒探测器16产 生正交的I和Q信号分量。很多来自被诊断的身体部位的这些信号分量施 加给多普勒处理器18，该多普勒处理器18的一种形式是快速傅立叶变换 (FFT)处理器，它能计算接收信号的多普勒频移。这一基础多普勒数据由 多普勒后置处理器20进行后处理，后置处理器20通过诸如壁滤波、增益 控制和幅度压缩的技术进一步改善所述数据。