专利名称：一种彩色血流增益调整的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声成像领域，具体涉及一种用于超声成像系统的彩色血流增益调整的方法和装置。
背景技术：
彩色血流成像(CFM，Color Flow Mapping)技术被广泛用于人体血流的无损检测和测量，它可以观察人体特定区域的血流动力学特性，得到血流速度、强度、紊乱度及其空间分布。典型的彩色血流成像系统的原理性示意框图如图1所示。换能器发射一系列超声信号进入人体，经人体的组织、血流等散射后被换能器接收，换能器将接收到的超声信号转变为电信号，通过低噪声放大、波束合成、正交解调后，得到I (in-phase) ,Q(quadrature) 两路正交基带信号。该正交基带信号可以经过包络检测形成人体组织的二维黑白图像信号；也可以对该正交基带信号进行壁滤波处理，以滤除极低频率的组织和管壁回波信号，从而得到仅包含血流运动信息的多普勒信号。对滤波后的信号进行自相关估计处理，获得多普勒信号的平均速度值、能量、及方差信息。经数字扫描转换器(DSC)处理后，将血流的速度、能量和方差等动力学信息根据其二维分布实时显示出来，即得到二维彩色血流图像。在彩色血流成像过程中，图1所示的增益控制单元用于调节彩色增益，其目的在于提高血流信号检测的灵敏度。由于不同患者的个体差异，在实际的临床诊断过程中，彩色增益是临床医生调节最多的参数。临床医生通过调节彩色增益，尽可能提高彩色血流灵敏度的同时，尽可能多地抑制因增益抬高而出现的本底噪声。传统的彩色多普勒超声诊断仪器的操作面板上，都设有调节彩色增益的旋钮，每拨动一次旋钮，增益档位会增加或减少一定数值而到达系统预设的下一个档位。这种操作方法虽然稳定性较好，但比较费时，特别是当前档位和目标档位之间相差较多时，操作者需要多次手动调节旋钮才能达到预期的参数值。因此，如何通过对一定时间段内的彩色血流图像进行处理，自动判断出合理无噪声同时又保证血流灵敏度的最佳显示的档位，这种自动增益优化技术已经成为彩超设备必备的一项重要技术。一般地，具有自动增益优化功能的彩色血流成像系统如图2所示，其在图1的基础上增加了参数调整单元。如果用户使能了彩色血流成像系统的自动增益优化功能，则触发参数调整单元，参数调整单元获取一定时间的彩色血流图像，经过分析，得到调整后的彩色增益档位，反馈给增益控制单元。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是，提供一种彩色血流增益调整的方法和装置， 通过对彩色血流成像增益参数进行自动优化，从而简化临床医生的手工增益调整，加快诊断效率。根据本发明实施例的一个方面，提供一种彩色血流增益调整的方法，包括存储预定时间内的超声图像数据；计算所述存储的超声图像数据中选定区域内的非正常像素点的比率；基于所述非正常像素点的比率与预设门限的比较结果调整彩色增益。
根据本发明实施例的另一个方面，提供一种彩色血流增益调整的装置，包括存储模块，用于存储预定时间内的超声图像数据；逻辑模块，用于计算所述存储的超声图像数据中选定区域内的非正常像素点的比率；调整模块，用于基于所述非正常像素点的比率与预设门限的比较结果调整彩色增益。根据本发明实施例的又一个方面，提供一种彩色超声成像系统，包括换能器、信号处理装置，所述换能器用于发射超声信号并接收超声回波信号，所述信号处理装置用于对换能器接收到的超声回波信号进行信号处理以获得超声图像数据，还包括上述的彩色血流增益调整的装置。本发明实施例的有益效果在于根据预定时间内存储的超声图像数据分析处理得到非正常像素点的比率，根据该比率与预设门限的比较结果调整彩色增益，简化了临床医生的手工调整增益，加快诊断效率。
图1是典型的彩色血流成像系统的原理性示意图；图2是典型的彩色血流成像增益自动优化系统的原理性；图3是具有外溢点和噪声点的颈动脉血流图像示意图；图4是本发明一种实施例中彩色血流增益调整装置的原理性示意图；图5是本发明一种实施例中彩色血流增益调整方法的流程示意图；图6是图5所示实施例中仅抑制外溢的流程示意图；图7是图5所示实施例中仅抑制噪声的流程示意图；图8是图5所示实施例中同时抑制外溢和噪声的流程示意图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。为后续描述方便，需要了解如下基本概念(1)心动周期根据人体血流的运动特征，为完整获得血流的运动状态，至少需要一个心动周期的时间。一个心动周期内一般有多帧彩色图像。(2)血流一般地，认为能量大、速度大的为正常血流。(3)噪声一般地，认为能量小、方差大的是图像的本底噪声。(4)外溢一般地，在二维黑白图像上存在有较强的组织回波信号的位置是不太可能会有较强的血流信号，例如颈动脉的上下侧管壁强回声位置，对于出现在这些位置的血流，称为外溢。为更形象的说明，如图3所示为颈动脉血流图像，图中的平行四边形框301 表示取样框，不规则形状框302表示的是正常血流，长方形框303表示的是噪声，长方形框 304表示的是外溢。(5)增益档位的能量门限其根据系统内置的每个增益档位，计算出对应该增益档位所能显示出来的多普勒信号的能量，该能量即为该增益档位的能量门限。本发明通过分析预定时间内存储的经过信号处理的超声图像数据，得到非正常像素点的比率，根据该比率与预设门限的比较结果确定彩色增益到一个合适的档位，以达到自动调整彩色增益的目的。
图4是本发明彩色血流成像增益调整装置一种实施例的原理性示意图，如图所示，包括存储模块410、逻辑模块420和调整模块430。其中，存储模块410用于存储预定时间内的超声图像数据；逻辑模块420用于计算所述存储的超声图像数据中选定区域内的非正常像素点的比率，该选定区域可以是用户设定的取样框的区域也可以其他如系统设定的取样区域；调整模块430用于基于所述非正常像素点的比率与预设门限的比较结果调整彩色增益，具体来说，即将所述非正常像素点的比率与预设门限进行比较，从比所述预设门限小的非正常像素点的比率中选择最大的非正常像素点的比率，根据该最大的非正常像素点的比率对应的增益档位进行彩色增益调整。逻辑模块420包括分析单元421和计算单元 422，其中，分析单元421用于基于所述超声图像数据，在系统内置的每个增益档位下，根据预定阈值判断所述超声图像数据中选定区域内的非正常像素点；计算单元422用于根据判断出的非正常像素点计算非正常像素点的比率，得到系统内置的每个增益档位对应的非正常像素点的比率。实施例中分析单元421又包括获取子单元425和判断子单元426，其中获取子单元425用于确定所述超声图像数据中选定区域内的每个像素点的速度、能量和亮度和/或方差；判断子单元4 用于将所述每个像素点的速度、能量、亮度和/或方差分别与所述速度阈值、能量阈值、亮度阈值和/或方差阈值比较，根据比较结果判断所述每个像素点是否为非正常像素点。相应地，本发明还提供了一种彩色超声成像系统，包括换能器、信号处理装置、彩色血流增益调整装置，其中，换能器用于发射超声信号并接收超声回波信号，信号处理装置用于对换能器接收到的超声回波信号进行信号处理以获得超声图像数据，彩色血流增益调整装置为图4所示的彩色血流增益调整装置。信号处理装置可以采用现有技术方案实现对换能器接收到的超声回波信号进行信号处理。基于上述彩色血流增益调整装置的方法实施例的流程如图5所示，包括如下步骤步骤S510，存储预定时间内的超声图像数据；此时说明彩色增益自动优化功能已启动，在该功能启动后，系统自动将能量门限设置为0，等效于彩色增益档位被设置到最大；然后统计并存储预定时间内的超声图像数据。本实施例中，超声图像数据包括彩色血流图像数据和二维黑白图像数据，其中，彩色血流图像数据包括但不限于速度图、能量图、方差图等，即，存储器中存储的是至少一帧彩色血流图像数据(包括但不限于速度图、能量图、方差图等)和至少一帧二维黑白图像数据； 其存储在存储器中的形式可以是彩色血流运动参数(即速度、能量、方差等)和黑白亮度值。存储的预定时间可以是1个心动周期，也可以是根据实际需要设定的一个时间；本实施例中存储的预定时间为1个心动周期。系统中还存储着预定阈值，这些预定阈值是指事先设定的、可以对血流与噪声点及外溢点进行聚类分析用的各种阈值，包括但不限于与速度、能量、方差、二维图像亮度值以及与其他参数相关的阈值。本实施例参考正常血流参数范围确定这些预定阈值，具体是 与速度相关的阈值为当前速度档位的(0. 2-1)倍，与方差相关的阈值为当前系统最大方差的(0-0.4)倍，与能量相关的阈值为当前系统的最大能量的(0. 25-1)倍。二维黑白图像的亮度值的阈值范围则受具体的系统与应用模式影响，视具体情况而定。步骤S520，计算非正常像素点的比率；
该步骤具体包括步骤S521，基于步骤S510的超声图像数据，在系统内置的每个增益档位下，根据预定阈值判断超声图像中选定区域内的非正常像素点，一般地，该选定区域为设定的取样框的区域；步骤S522，根据判断出的非正常像素点计算非正常像素点的比率，得到系统内置的每个增益档位对应的非正常像素点的比率，得到系统内置的每个增益档位对应的非正常像素点的比率。其中，预定阈值包括速度阈值、能量阈值、亮度阈值和/或方差阈值；速度阈值、能量阈值、以及方差阈值可以采用步骤S510中确定预定阈值的方法来确定，而亮度阈值受具体的系统和应用模式影响，视具体情况而定。在步骤S521中，首先确定超声图像数据中选中区域内的每个像素点的速度、能量和亮度和/或方差，将每个像素点的速度、能量和亮度和/或方差分别与速度阈值、能量阈值、亮度阈值和/或方差阈值比较，根据比较结果判断所述每个像素点是否为非正常像素点，或者判断其是否为正常像素点。非正常像素点包括外溢点和/或噪声点，非正常像素点的比率包括外溢比率和/ 或噪声比率，而正常像素点包括非外溢点和/或血流点，正常像素点的比率包括非外溢点比率和/或血流比率；本领域技术人员可以理解，此时至少有如下六种情况1)非正常像素点包括外溢点；2)非正常像素点包括噪声点；3)非正常像素点包括外溢点和噪声点；4)正常像素点包括非外溢点；5)正常像素点包括血流点；6)正常像素点包括非外溢点和血流点；对于上述情况，非正常像素点的比率可以采用如下两种方式进行计算方式一、非正常像素点的比率为』如
权利要求
1.一种彩色血流增益调整的方法，其特征在于，包括 存储预定时间内的超声图像数据；计算所述存储的超声图像数据中选定区域内的非正常像素点的比率； 基于所述非正常像素点的比率与预设门限的比较结果调整彩色增益。
2.如权利要求1所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述计算所述存储的超声图像数据中选定区域内的非正常像素点的比率包括基于所述超声图像数据，在系统内置的每个增益档位下，根据预定阈值判断所述超声图像数据中选定区域内的非正常像素点；根据判断出的非正常像素点计算非正常像素点的比率，得到系统内置的每个增益档位对应的非正常像素点的比率；所述基于所述非正常像素点的比率与预设门限的比较结果调整彩色增益包括将所述非正常像素点的比率与预设门限进行比较，从比所述预设门限小的非正常像素点的比率中选择最大的非正常像素点的比率，根据该最大的非正常像素点的比率对应的增益档位进行彩色增益调整。
3.如权利要求2所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述预定阈值包括速度阈值、能量阈值、亮度阈值和/或方差阈值；所述根据预定阈值判断所述超声图像数据中的非正常像素点包括确定所述超声图像数据中选定区域内的每个像素点的速度、能量和亮度和/或方差； 将所述每个像素点的速度、能量、亮度和/或方差分别与所述速度阈值、能量阈值、亮度阈值和/或方差阈值比较，根据比较结果判断所述每个像素点是否为非正常像素点。
4.如权利要求3所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述非正常像素点包括外溢点和/或噪声点，所述非正常像素点的比率包括外溢比率和/或噪声比率。
5.如权利要求4所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述速度阈值包括外溢速度阈值，所述能量阈值包括外溢能量阈值，以及如果像素点的速度大于外溢速度阈值、能量大于外溢能量阈值、且亮度大于亮度阈值， 则判定该像素点为外溢点。
6.如权利要求4所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述速度阈值包括噪声速度阈值，所述能量阈值包括噪声能量阈值，所述方差阈值包括噪声方差阈值，以及如果像素点的速度大于噪声速度阈值、能量小于噪声能量阈值、且方差大于噪声方差阈值，则判定该像素点为噪声点。
7.如权利要求4所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述非正常像素点的比率包括外溢比率和噪声比率，所述预设门限包括外溢门限和噪声门限；所述基于所述非正常像素点的比率与预设门限的比较结果调整彩色增益包括将外溢比率与外溢门限进行比较，从比所述外溢门限小的外溢比率中选择最大的外溢比率，将该外溢比率对应的增益档位作为最佳增益档位的下限；将噪声比率与噪声门限进行比较，从比所述噪声门限小的噪声比率中选择最大的噪声比率，将该噪声比率对应的增益档位作为最佳增益档位的上限；在所述最佳增益档位的下限和所述最佳增益档位的上限之间选择增益档位进行彩色增益调整。
8.如权利要求1至7任意一项所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述非正常像素点的比率为Ζ—-—。= ^^其中，Abnomalratio为非正常像素点的比率，Ntotal为所述选定区域内的像素点总数， Nablmmal为所述选定区域内非正常像素点的总数。
9.如权利要求3至7任意一项所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，还包括 将所述每个像素点的速度、能量、亮度和/或方差分别与所述速度阈值、能量阈值、亮度阈值和/或方差阈值比较，根据比较结果判断所述每个像素点是否为正常像素点；根据判断出的非正常像素点和正常像素点计算非正常像素点的比率，得到系统内置的每个增益档位对应的非正常像素点的比率。
10.如权利要求9所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述非正常像素点的比率为=~ 或者处如臓=其中，Abnomal_tetid^rMal ,Μ ΤΜαΙ ,ratio为非正常像素点的比率，Ntotal为所述选定区域内的像素点总数，Nnarmal为所述选定区域内正常像素点的总数，Nabnomal为所述选定区域内非正常像素点的总数。
11.如权利要求9所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述正常像素点包括非外溢点和/或血流点，所述速度阈值包括外溢速度阈值和/或噪声速度阈值，所述能量阈值包括外溢能量阈值和/或噪声能量阈值，所述方差阈值包括噪声方差阈值，以及如果像素点的速度大于外溢速度阈值、能量大于外溢能量阈值、且亮度小于亮度阈值， 则判定该像素点为非外溢点；和/或如果像素点的速度大于噪声速度阈值、且方差小于噪声方差阈值，则判定该像素点为血流点。
12.一种彩色血流增益调整的装置，其特征在于，包括 存储模块，用于存储预定时间内的超声图像数据；逻辑模块，用于计算所述存储的超声图像数据中选定区域内的非正常像素点的比率； 调整模块，用于基于所述非正常像素点的比率与预设门限的比较结果调整彩色增益。
13.如权利要求12所述的彩色血流增益调整的装置，其特征在于，所述逻辑模块包括 分析单元，用于基于所述超声图像数据，在系统内置的每个增益档位下，根据预定阈值判断所述超声图像数据中选定区域内的非正常像素点；计算单元，用于根据判断出的非正常像素点计算非正常像素点的比率，得到系统内置的每个增益档位对应的非正常像素点的比率；所述调整模块在基于比较结果调整彩色增益时，将所述非正常像素点的比率与预设门限进行比较，从比所述预设门限小的非正常像素点的比率中选择最大的非正常像素点的比率，根据该最大的非正常像素点的比率对应的增益档位进行彩色增益调整。
14.如权利要求13所述的彩色血流增益调整的方法，其特征在于，所述预定阈值包括速度阈值、能量阈值、亮度阈值和/或方差阈值；所述分析单元包括获取子单元，用于确定所述超声图像数据中选定区域内的每个像素点的速度、能量和亮度和/或方差；判断子单元，用于将所述每个像素点的速度、能量、亮度和/或方差分别与所述速度阈值、能量阈值、亮度阈值和/或方差阈值比较，根据比较结果判断所述每个像素点是否为非正常像素点。
15.如权利要求14所述的彩色血流增益调整的装置，其特征在于，所述非正常像素点包括外溢点和/或噪声点，所述非正常像素点的比率包括外溢比率和/或噪声比率。
16.如权利要求15所述的彩色血流增益调整的装置，其特征在于，所述速度阈值包括外溢速度阈值，所述能量阈值包括外溢能量阈值，以及所述判断子单元在比较得到像素点的速度大于外溢速度阈值、能量大于外溢能量阈值、且亮度大于亮度阈值时，判定该像素点为外溢点。
17.如权利要求15所述的彩色血流增益调整的装置，其特征在于，所述速度阈值包括噪声速度阈值，所述能量阈值包括噪声能量阈值，所述方差阈值包括噪声方差阈值，以及所述判断子单元在比较得到像素点的速度大于噪声速度阈值、能量小于噪声能量阈值、且方差大于噪声方差阈值时，判定该像素点为噪声点。
18.如权利要求15所述的彩色血流增益调整的装置，其特征在于，所述非正常像素点的比率包括外溢比率和噪声比率，所述预设门限包括外溢门限和噪声门限；所述调整模块包括确定下限单元，用于将外溢比率与外溢门限进行比较，从比所述外溢门限小的外溢比率中选择最大的外溢比率，将该外溢比率对应的增益档位作为最佳增益档位的下限；确定上限单元，用于将噪声比率与噪声门限进行比较，从比所述噪声门限小的噪声比率中选择最大的噪声比率，将该噪声比率对应的增益档位作为最佳增益档位的上限；确定调整单元，用于在所述最佳增益档位的下限和所述最佳增益档位的上限之间选择增益档位进行彩色增益调整。
19.如权利要求12至18任意一项所述的彩色血流增益调整的装置，其特征在于，所述非正常像素点的比率为
20.如权利要求14至18任意一项所述的彩色血流增益调整的装置，其特征在于所述分析单元还用于将所述每个像素点的速度、能量、亮度和/或方差分别与所述速度阈值、能量阈值、亮度阈值和/或方差阈值比较，根据比较结果判断所述每个像素点是否为正常像素点；所述计算单元还用于根据判断出的非正常像素点和正常像素点计算非正常像素点的比率，得到系统内置的每个增益档位对应的非正常像素点的比率。
21.如权利要求20所述的彩色血流增益调整的装置，其特征在于，所述非正常像素点的比率为
22.如权利要求20所述的彩色血流增益调整的装置，其特征在于，所述正常像素点包括非外溢点和/或血流点，所述速度阈值包括外溢速度阈值和/或噪声速度阈值，所述能量阈值包括外溢能量阈值和/或噪声能量阈值，所述方差阈值包括噪声方差阈值，以及所述判断子单元在比较得到像素点的速度大于外溢速度阈值、能量大于外溢能量阈值、且亮度小于亮度阈值时，判定该像素点为非外溢点；和/或所述判断子单元在比较得到像素点的速度大于噪声速度阈值、且方差小于噪声方差阈值时，判定该像素点为血流点。
23. 一种彩色超声成像系统，包括换能器、信号处理装置，所述换能器用于发射超声信号并接收超声回波信号，所述信号处理装置用于对换能器接收到的超声回波信号进行信号处理以获得超声图像数据，其特征在于，该系统还包括如权利要求12-18任一项所述的彩色血流增益调整的装置。
全文摘要
本发明公开了一种彩色血流增益调整的方法、装置、及使用该装置的彩色超声成像系统；其中，该方法包括存储预定时间内的超声图像数据；计算所述存储的超声图像数据中选定区域内的非正常像素点的比率；基于所述非正常像素点的比率与预设门限的比较结果调整彩色增益。本发明根据预定时间内存储的超声图像数据分析处理得到非正常像素点的比率，根据该比率与预设门限的比较结果调整彩色增益，从而简化了临床医生的手工调整增益，加快诊断效率。
文档编号A61B8/06GK102551811SQ201010615840
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者王彦, 董永强, 郑祥作 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司