超聲檢測血管系統及方法與流程

本發明涉及一種超聲檢測血管系統及方法，屬于超聲成像技術領域。

背景技術：

現在醫院對檢測血管的需求越來越多，尤其是在超聲檢測時，由于超聲沒有ct、x射線等放射性危害，醫生尤其中意于使用超聲對比如頸動脈、心臟、表皮、腎臟等檢查或穿刺時的檢測。而在醫生判斷靜脈或動脈時，醫生一般按照經驗或者通過一些超聲設備上使用一些已有的輔助技術進行判斷動脈或靜脈。例如美國專利us60750651需要使用一個壓力傳感器壓迫檢查者的肢體，來使遠離壓迫的肢體的血管整個或者部分的堵塞血流，這樣來使得通過之前堵塞血管的流動速度的暫時增加，被多普勒超聲探測到，來進行區別動脈和靜脈。例如日本專利jp2014-046557中描述：超聲換能器使用朝向血管發送的超聲波的反射波的接收信號，檢測出血管緊上方掃描線，基于該掃描線的接收信息，檢測出血管的前壁和后壁的候補，從候補中篩選前壁和后壁血管前后的壁對，將篩選出來的血管前后壁看作是一個血管，針對每個血管進行動脈或者靜脈識別。以上兩種辦法要么需要額外的輔助設備，要么方法比較復雜，現在需要發明一種比較簡單，不增加額外壓迫設備情況下也能夠進行自動判斷動脈或靜脈的方法或系統。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種超聲檢測血管系統及方法，通過采樣門計算模塊自動確定采樣門，避免人工設定采樣門的繁瑣操作，簡化醫生的操作，提高工作效率。

按照本發明提供的技術方案，所述超聲檢測血管系統，其特征是：包括處理器模塊、圖像處理模塊、顯示單元和超聲探頭；

所述處理器模塊與超聲探頭連接，處理器模塊用于控制超聲探頭進行黑白成像模式和脈沖多普勒模式的雙模式掃查；

所述圖像處理模塊與處理器模塊連接，圖像處理模塊包括：

位置處理模塊，所述位置處理模塊用于獲取黑白圖像幀的血管壁位置信息；

焦點處理模塊，所述焦點處理模塊與位置處理模塊連接，焦點處理模塊用于獲取與黑白圖像幀對應的多普勒圖像幀下的脈沖多普勒成像下的發射焦點位置，處理器模塊根據血管壁位置信息和發射焦點位置進行下一幀的脈沖多普勒成像；

采樣門計算模塊，所述采樣門計算模塊與焦點處理模塊連接，采樣門計算模塊將確定位置信息的血管壁設定為采樣門，并計算出脈沖多普勒成像下的采樣門位置信息；

血管判斷模塊，所述血管判斷模塊與采樣門計算模塊相連，血管判斷模塊用于判斷采樣門位置的血管類型；

圖像標記模塊，所述圖像標記模塊和血管判斷模塊、顯示單元相連，圖像標記模塊根據血管位置和血管類型信息對當前黑白圖像幀進行標記，并將標記后的黑白圖像幀輸出給顯示單元進行顯示。

進一步的，所述處理器模塊包括第一模式處理器和第二模式處理器，第一模式處理器用于驅動超聲探頭進行黑白成像模式的掃查，第二模式處理器用于驅動超聲探頭進行脈沖多普勒模式的掃查。

進一步的，所述顯示單元包括顯示器、和信息輸入裝置。

進一步的，所述顯示單元包括觸摸屏。

所述超聲檢測血管的方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟(1)、進行雙模式成像掃查，分別獲得黑白模式的黑白圖像幀及脈沖多普勒模式的多普勒圖像幀；

步驟(2)、獲取血管壁位置信息；

步驟(3)、根據血管壁位置信息，獲取與黑白圖像幀實時對應的多普勒圖像幀的脈沖多普勒成像的發射焦點位置，處理器模塊根據血管壁位置信息和發射焦點位置進行下一幀脈沖多普勒成像；

步驟(4)、根據血管壁位置信息，由采樣門計算模塊將確定了位置信息的血管位置設定為采樣門，并計算出脈沖多普勒成像下的采樣門位置信息；

步驟(5)、對采樣門位置的血管類型進行判斷；

步驟(6)、按照識別的血管位置和血管類型信息對當前黑白圖像幀進行標記，將標記后的黑白圖像幀輸出給顯示單元進行顯示。

進一步的，所述步驟(2)血管壁位置信息的獲取步驟為：

(1)獲取當前幀黑白圖像幀以及與當前幀黑白圖像幀連續或間隔的上一幀的黑白圖像幀，通過獲取得到的當前幀和上一幀的兩個黑白圖像幀數據，計算黑白圖像幀的彈性信息strain(x，y)，其中x為圖像軸向坐標，y為圖像橫向坐標，通過maxy＝1～y(sumx＝1～xstrain(x，y))計算出橫向坐標掃描位置ytarget；通過計算彈性信息strain(x，y)最大的橫向掃描位置sortx＝1～xstrain(x，ytarget)，獲得橫向坐標掃描位置ytarget上彈性信息最大的前三點xtarget1，xtarget2，xtarget3；

(2)設定閾值，判斷彈性信息strain(xtarget1～3，ytarget)是否大于閾值；

當存在兩點或三點大于閾值時，在這幾點中尋找軸向位置信息靠近探頭表面的前兩點；

如果不存在兩點或三點大于閾值時，重新獲取連續或間隔的當前幀和上一幀黑白圖像幀數據。

進一步的，所述步驟(5)血管類型判斷的過程為：獲取每個脈沖多普勒圖像下采樣門位置的對應當前幀血流速度信息，設定閾值，將血流速度信息短時平均值的方差與閾值進行比較；

當血流速度信息短時平均值的方差大于閾值時，血管判斷模塊定義此血管類型為動脈；

當血流速度信息短時平均值的方差小于或等于閾值時，血管判斷模塊定義此血管類型為靜脈。

進一步的，所述步驟(6)中對黑白圖像幀進行標記時，將動脈標記為第一色，血流速度越高的位置第一色的飽和度越高；將靜脈標記成第二色。

本發明所述超聲檢測血管系統及方法，首先確定黑白圖像幀中的血管壁位置，再通過采樣門計算模塊將確定位置信息的血管自動設定為采樣門，在采樣門位置處進行血管類型的判斷，避免了人工設定采樣門的繁瑣操作，簡化醫生的操作，提高工作效率。

附圖說明

圖1為本發明所述超聲檢測血管方法的過程示意圖。

圖2為本發明所述超聲檢測血管系統的示意圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖對本發明作進一步說明。

如圖2所示，本發明所述超聲檢測血管系統包括處理器模塊100、圖像處理模塊200、顯示單元300和超聲探頭400；所述處理器模塊100與超聲探頭400連接；處理器模塊100包括第一模式處理器101和第二模式處理器102；當在自動模式下時，處理器模塊100控制第一模式處理器101和第二模式處理器102進行掃查；第一模式處理器101用于驅動超聲探頭400進行黑白成像模式的掃查，第二模式處理器102用于驅動超聲探頭400進行脈沖多普勒模式的掃查；所述超聲探頭400包括換能器401和波束合成器402；所述圖像處理模塊200與處理器模塊100連接，圖像處理模塊200包括位置處理模塊201、焦點處理模塊202、采樣門計算模塊203、血管判斷模塊204和圖像標記模塊205；所述位置處理模塊201用于對連續或間隔的兩個黑白圖像幀數據進行處理以計算出血管壁位置信息；所述焦點處理模塊202與位置處理模塊201連接，焦點處理模塊202根據血管壁位置信息計算出與黑白圖像幀對應的多普勒圖像幀下的脈沖多普勒成像下的發射焦點位置；所述采樣門計算模塊203與焦點處理模塊202連接，采樣門計算模塊203根據血管壁位置信息設定采樣門，并計算出脈沖多普勒成像下的采樣門位置信息；所述血管判斷模塊204與采樣門計算模塊203相連，血管判斷模塊204用于判斷采樣門位置的血管類型；所述圖像標記模塊205和血管判斷模塊204相連，圖像標記模塊205根據血管位置和血管類型信息對當前黑白圖像幀進行標記，并將標記后的黑白圖像幀輸出給顯示單元300，進行顯示。所述顯示單元300可以包括有顯示器、操作面板、鼠標等；當然也可以只包含觸摸屏是顯示器，用來進行圖像及各種信息的輸出與輸入。當顯示單元300進行實時顯示已經標記后的黑白圖像幀時，使用者可以直接在顯示器或者鼠標、鍵盤等設備進行顯示內容的參數的修改、圖像的測量、信息的標記等。

本發明所述超聲檢測血管的方法，如圖1所示，包括以下步驟：

步驟(1)：使用者根據需求選擇手動或者自動的進入動脈、靜脈血管自動識別模式，本發明通過第一模式下的黑白成像模式和第二模式下的脈沖多普勒成像模式進行第一模式及第二模式下的雙模式成像掃查，分別獲得第一模式下黑白模式的黑白圖像幀及在第二模式下脈沖多普勒模式的多普勒圖像幀。

例如在超聲設備的控制面板上設置一個按鍵，當按下按鍵后，手動進入動脈、靜脈血管自動識別模式；也可以在顯示器上設置一個功能啟動區域，當激活這個區域后，手動進入動脈、靜脈血管自動識別模式；也可以使用者使用b模式掃描時，若掃查到血管時，例如速度信息等，系統自動控制第一模式處理器101和第二模式處理器102等進入動脈、靜脈血管自動識別模式。

步驟(2)：血管壁位置處理模塊通過對連續或間隔的黑白圖像幀數據進行處理，計算出血管壁位置信息。

例如，如圖1所示，血管壁位置處理模塊通過獲取黑白幀1及連續的黑白幀2進行處理，或者獲取黑白幀1或者間隔的黑白幀3的圖像幀數據進行處理。

本發明獲取當前幀黑白圖像幀(黑白幀2)以及與當前幀黑白圖像幀連續或間隔的上一幀的黑白圖像幀(黑白幀1)，通過獲取得到的當前幀和上一幀的兩個黑白圖像幀數據，計算黑白圖像幀的彈性信息strain(x，y)，其中x為圖像軸向坐標，取值范圍1至x，y為圖像橫向坐標，取值范圍1至y，通過maxy＝1～y(sumx＝1～xstrain(x，y))計算出橫向坐標掃描位置ytarget；通過計算彈性信息strain(x，y)最大的橫向掃描位置sortx＝1～xstiain(x，ytarget)，獲得橫向坐標掃描位置ytarget上彈性信息最大的前三點xtarget1，xtarget2，xtarget3。

步驟(3)：設定閾值threshold_a，閾值threshold_a根據具體需求進行設定，判斷strain(xtarget1～3，ytarget)是否大于threshold_a；

當xtarget1，xtarget2，xtarget3中的兩點或三點大于閾值threshold_a時，在這幾點中尋找軸向位置信息靠近探頭表面的前兩點xtarget1_refine，xtarget2_refine，計算與黑白圖像幀實時對應的多普勒圖像幀的脈沖多普勒成像的發射焦點位置focus＝mean(xtarget1_refine，xtarget2_refine)；根據橫向坐標掃描位置ytarget和發射焦點位置focus進行下一幀脈沖多普勒成像，獲取多普勒幀3(即根據黑白幀1和黑白幀2獲取的ytarget和發射焦點位置focus，進行多普勒幀3的成像)。

如果不存在兩點或三點大于threshold_a時，重回步驟(2)，重新獲取連續或間隔的當前幀和上一幀黑白圖像幀數據，重復上述計算。

步驟(4)：根據步驟(3)得到的血管壁位置信息，采樣門計算模塊將確定了位置信息的血管位置自動設定為采樣門，以避免人工設定采樣門的繁瑣操作，計算出脈沖多普勒成像下的采樣門位置信息，并更新下一幀脈沖多普勒成像的掃查參數。

步驟(5)：根據步驟(3)得到的黑白圖像幀的位置信息和對應的多普勒圖像幀下的焦點位置信息，每個脈沖多普勒圖像幀可以獲取一個采樣門位置對應當前幀的血流速度信息v，設定閾值threshold_b，定義血流速度信息短時平均值為velocity_avg，計算血流速度信息短時平均值的方差velocity_variance，血管判斷模塊進行判斷：當velocity_variance大于threshold_b時，血管判斷模塊定義此血管類型為動脈，當velocity_variance小于等于threshold_b時，血管判斷模塊定義此血管類型為靜脈。例如在計算血流速度信息短時平均值，取在0-100ms之內的血流速度信息短時平均值。

步驟(6)：血管判斷模塊完成對掃描血管類型識別后，圖像標記模塊205按照識別的血管位置和血管類型等信息對當前黑白圖像幀進行標記，將標記后的黑白圖像幀輸出給顯示單元300，進行顯示。當完成對血管類型的判斷后，可以對動脈或靜脈進行不同顏色的標記。例如可以將動脈標記為紅色，且血流速度越高的位置紅色越明顯，靜脈可以標記成藍色，也可以將動脈或靜脈標記成其他感興趣的顏色。

以上只是本發明特定實施例的描述，應當理解成在本領域的技術人員不脫離本發明的真實精神和范圍下，通過其他各種簡單變化和等同物進行取代修改，達到本發明所述目的，這樣的修改都被所附權利要求的范圍內。