[发明专利]最大频率包络曲线的计算方法和装置

说明书

技术领域

 本发明涉及医学超声技术领域，尤其涉及最大频率包络曲线的计算方法和装置。

背景技术

医学超声技术领域中，利用多普勒效应获取频谱图从而测量血流流速的方法近年来得到了迅速发展。

超声多普勒技术测量血流速度的过程中，连续超声多普勒系统经探头发送超声波到人体组织内，并接收血细胞造成的散射回波。由于血细胞的流动性，其散射回波与发射波之间具有一定的频率偏移，且血细胞的运动速度正比于该频率偏移，是为多普勒效应。

测量相应的频偏可以估计到血管内的血流情况。在脉冲多普勒测量血流速度的过程中，测量系统按照一定的时间间隔发送声波脉冲，并于两次脉冲之间接收回波信号，测量回波与某参考信号的相位差，这个相位差与连续多普勒中的频偏一样，变化率正比于血流的流动速度。临床上处理连续和脉冲多普勒的方法是一致的。

回波信号经过正交调制、滤波等处理之后，成为以0频率为中心的音频多普勒信号，其带宽约几千赫兹。血液在人体血管内的流速是不固定的，且不同位置具有不同的速度。一般血管中心的流速较大，而靠近血管壁的地方流速接近0。故多普勒信号频谱具有一定的宽度，其中最大频率正比于血管内的最大血流速度，中心频率（功率最大的频率）代表血管内血液整体的流动趋势，具有此流速的红细胞在血液中占最大比例。受心脏收缩和舒张的影响，系统检测到的多普勒信号频谱也随之变化。将同一时刻的不同频率成分按功率大小调制成灰度，得到该时刻的频谱线，若按一定时间间隔多次截取多普勒信号进行频谱计算，并按时间次序依次显示频谱线，就得到了多普勒信号声谱图。

最大频率包络曲线，是从声谱图中提取得到的。可以通过连接不同时刻多普勒信号频谱的最大频率来得到，该曲线幅度与血管内血流最大流速成正比。所述最大频率是估算平均频率和计算其它多普勒参数的基础，因此准确地估计最大频率在临床应用中具有重要意义。

最初估计最大频率包络曲线的方法是：由操作者在冻结图像中手工确定，再计算相应的其他参数。这种方法缺点很明显，重复性差，精度低，还无法做实时估计。

目前，提取最大频率包络曲线的方法主要有两类：一类是基于图像的处理方法，如边缘检测，分数维调制Z轴法等，这类方法的缺点是计算量太大，在实时条件下难以应用；另一类是利用功率谱密度积分曲线，进行最大频率估计，在实际应用中占主流地位，如百分比法（PM），过阈值法（TCM），几何法（GM）等。

百分比法是设定最大频率为信号加噪声功率总和的一个百分比，计算相对简单，但是，它对信噪比敏感，难以确定一个稳定的百分比，不同时刻的最优百分比也不一致。过阈值法通过设定阈值，寻找连续n个频率点中至少m个功率谱值超过该阈值的点，这种方法的阈值设置很关键，阈值偏大则最大频率曲线偏小，阈值过小则容易检测到噪声。几何法是用三条直线来拟合积分功率谱，它不需要选取阈值，但是，它对功率谱峰值的依赖性比较大，而利用FFT求得的峰值位置具有很大的随机性，影响了最大频率的估计精度。

在这三种方法的基础上，衍生出了一些改进算法，如改进的过阈值法（MTCM），混合法（HM），改进的几何法（MGM），自适应阈值法（ATM）和改进的百分比法（MPM）等，一定程度上提高了算法的效果，但并未有大的进步。

现有技术的缺点：现有百分比算法的准确性受图像信噪比的限制，百分比算法的准确性不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何将声谱图像的信噪比与百分比算法的百分比取值关联起来，提高百分比算法的准确性。

在本发明一实施例中，提出了最大频率包络曲线的计算方法，包括：

S1，计算声谱图的单根频谱线从基线往上所有点能量累加的和sum；

S2，判断sum是否大于第一阈值；是，取百分比值等于β，否则，取百分比值等于α，其中β>α；

S3，计算单根频谱线从基线往上到当前点能量累加的和sum1，判断sum1是否大于sum与S2中所述的百分比值的乘积，是，停止计算sum1，取当前点为该频谱线上能量累加最大的点；否则，计算sum1，直到sum1大于sum与S2中所述的百分比值的乘积；

S4，对声谱图上的逐根频谱线进行计算，获得每根频谱线上能量累加最大的点；

S5，连接声谱图所有频谱线上能量累加最大的点构成最大频率包络曲线。

另外，本发明又一实施例还提供了最大频率包络曲线的计算装置，包括：

线总能量计算单元，用于计算声谱图的单根频谱线从基线往上所有点能量累加的和sum；