[发明专利]一种估算流体速度的系统和方法

说明书

技术领域

本申请涉及医疗超声成像技术，尤其涉及一种估算流体速度的系统和方法。

背景技术

医疗超声成像技术是一种基于超声波的影像技术。随着医学、材料、计算机、电子工程等技术的飞速发展，医疗超声成像设备的性能不断提高、功能不断完善、用途不断扩展。超声成像诊断具有高空间分辨率、实时快速成像、操作方法简便、无禁忌、无损伤、可重复、可提携和经济等特点，已经广泛的用于各种医学应用当中。它与CT和MRI一起构成了临床医学中必不可少的影像诊断技术。

大量临床研究表明，人体主要血管的血流动力学参数能够直接反映人体的生理功能，可以作为辅助临床诊断的重要测量指标。血流速度的检测，无论是对于血管疾病的早期诊断、治疗方案的确定、疗效的评估，还是对人体器官的生理、病理研究都具有十分重要的意义。

流经血管的血液流速可以用各种方法进行估计，一种以简便而著称的最流行的技术就是通过B型超声成像确定血管位置，然后用脉冲多普勒测出血管中间位置的血流速度，如图1所示，其中1为血管壁，2为血管内的血液，3为换能器。超声脉冲多普勒采用共用式的换能器，换能器受高压脉冲激励向血管发射频率为                                                的超声，血管内血细胞的运动速度为v，超声脉冲发射完换能器即转换为接收状态，由于血液的相对运动，换能器接收到的超声波频率会产生多普勒频率偏移。超声换能器接收到的多普勒频移方程为：

                           (1)

其中c是超声在人体软组织中的传播速度，为超声波束与血液流动方向之间的夹角。

现有技术通常采用如图2所示的模拟解调过程对换能器所接收到的回波信号进行解调，然后经过滤波并使用采样保持器将数据送至模数转换器将解调得到的模拟采样信号变成数字信号，经过频谱分析得到，最后通过公式(1)计算出速度v。

传统的模拟解调过程使用的混频器、采样保持器以及滤波器会引入额外噪声，并且解调器只针对特定的换能器和给定的频率范围，灵活性差。现有技术设备只能对血管内固定采样容积的速度进行测量，以血管中间位置的血流速度来代替血管内的血流速度，测量的血液速度不够精确，且不能实时测得血管内血流速度剖面。如果要得到血管内速度剖面，通常是根据血管中间位置的流速通过时域相关算法对血流速度剖面做出假设，对外周血管选用抛物线型，对高流速血管如主动脉弓则选用钝型，从而进行运算得到速度剖面，不仅算法复杂、运算量大，且不是血管内血流情况的真实反映。

发明内容

本申请提供一种估算流体速度的系统及方法。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种估算流体速度的系统，包括定位装置、换能器、脉冲发生器、接收电路和处理器；

所述定位装置，用于通过超声成像确定待检测流体的位置，确定待检测速度剖面，在所述剖面上选取多个信号采样点；

所述换能装置，包括换能器，所述换能器用于在所述处理器的控制下，向流体发射超声波并接收脉冲回波信号；

所述处理器，还用于对所述脉冲回波信号进行处理，计算出所述多个信号采样点的流体速度，并对所述多个信号采点的流体速度值进行曲线拟合，得到流体速度的剖面曲线。

上述系统中，所述换能装置还包括脉冲发生器和接收电路；

所述脉冲发生器，用于在所述处理器的控制下，向所述换能器发出电气脉冲激励；

所述接收电路，用于接收所述脉冲回波信号，并将所述脉冲回波信号发送给所述处理器。

上述系统中，所述接收电路包括依次连接的放大器、滤波器和模数转换器；

所述放大器，用于对所述脉冲回波信号进行放大；

所述滤波器，用于对所述放大后的脉冲回波信号进行滤波；

所述模数转换器，用于对滤波后的脉冲回波信号进行模数转换，将经过放大和滤波的脉冲回波信号转换为数字信号。

上述系统中，所述处理器包括依次连接的数字滤波器、正交解调器、选通模块和频谱提取模块；

所述数字滤波器，用于对所述数字信号进行滤波；

所述正交解调器，用于对滤波处理后的信号进行解调以获取同相和正交的解析信号;

所述选通模块，用于从所述解析信号中提取不同流体深度的信号数据;

所述频谱提取模块，用于根据所述不同流体深度的信号数据计算流体多普勒频移信息以获取流体速度。

上述系统中，所述正交解调模块包括希尔伯特变换单元和低通滤波单元。