顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統的製作方法

2023-04-29 15:33:46

專利名稱：顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及醫療設備領域，特別涉及顱內外血流信號檢測系統和利用該檢測系統實現顱內或顱外及同時對顱內和顱外血流信號顯示的方法，以及對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統。
背景技術：
腦中風是一組以腦組織缺血或出血性損傷症狀和體徵為主要臨床表現的急性腦血管病，具有發病率高、致殘率高和死亡率高的特點，是世界上最重要的致死性疾病之一。2008年公布的我國居民第三次死因抽樣調查結果顯示，腦血管病已成為我國國民第一位的死亡原因，死亡率高於歐美國家4-5倍，是日本的3. 5倍，甚至高於泰國、印度等發展中國家。在腦血管病中，尤以腦中風造成的健康損害和生命威脅為重。它不僅嚴重危害著患者的生命和健康，還影響其生活質量，同時也給患者及其家庭和社會帶來沉重的醫療、 經濟和社會負擔。缺血性腦血管疾病是導致腦卒中(中風)的主要原因。缺血性腦血管疾病中有三分之一為頸動脈疾病，三分之二為顱內血管疾病，故臨床神經科檢查時需要同時檢測顱內及顱外段血管(如頸動脈及鎖骨下動脈等)的血流信息。目前，診斷和預防缺血性中風最方便、最有效和低成本的方法是用彩色都卜勒超聲診斷儀(簡稱「彩超」)檢測顱外血管和用經顱都卜勒血流分析儀(簡稱「經顱」)檢查顱內動脈血管。通過對頸動脈及顱內主要動脈狀況的篩查，既可對狹窄不甚嚴重的患者及早的給以行為指導或藥物幹預延緩其狹窄進展，又可對狹窄嚴重的患者採取介入或手術治療， 去除其發生中風的病源，減少中風發生及其後傷殘的機率。彩色都卜勒超聲診斷儀是用來檢查人體組織病變和血管血流狀況的有效工具。但骨頭對超聲波有很大的衰減，所以常規的彩色都卜勒主要用來檢查心臟、腹部器官、頸部等沒有骨頭遮擋的部位。二十世紀八十年代發明了用低頻超聲波通過顱骨透聲窗檢測顱內主要動脈血流的裝置一經顱都卜勒。該設備在常規彩超的基礎上做出的改進為探頭由多陣元改為單陣元，增加了發射及接收的靈敏度，但損失了二維成像功能。因此，在檢查顱內外血管血流時，彩色都卜勒超聲診斷儀使用高頻線陣探頭檢測頸動脈，使用凸陣探頭檢測頸動脈顱內段和鎖骨下動脈。經顱都卜勒血流分析儀使用低頻脈衝波探頭檢查顱內一級動脈，如大腦前動脈、中動脈、後動脈、基底動脈和椎動脈等。目前，一個病人的檢查需要彩超和經顱兩臺設備共同完成，在使用兩臺設備的情況下，病人和醫生都要從一臺設備旁移動到另一臺設備旁，操作起來極不方便。特別是對老年重症患者的檢查更加困難。另外，絕大部分醫院由於場地和經費的限制，只給神經科配置了經顱，患者的頸部彩超檢查需要去功能科或超聲科進行，使得檢查的準確性和效率都受到很大影響。而且兩臺設備的檢測數據、病例報告等也是獨立的，不便於臨床會診、綜合分析及教學演示。
另外，在頸動脈剝脫術等一些手術中，需要對顱內血管進行長程監護，同時需要用線陣探頭隨時檢測頸部手術狀況，需要能同步記錄兩處的血流信息，給手術提供及時指導。 由於術中床旁的空間非常有限，所以採用兩臺設備很不方便，致使有的檢查項目無法實現。而且，彩超大都具有腹部、婦產科等檢測軟體和配套的硬體，但這些功能在腦血管病的檢查中無需使用，而彩超的價格與功能的多少密切相關，多餘功能的閒置導致很大的浪費。隨著彩超技術的迅速發展，國外部分高檔彩超增加了低頻相控陣探頭(或凸陣探頭)來檢查顱內血管，並配有經顱軟體。這種彩超的探頭均為1 陣元以上，除了能看到顱內都卜勒血流信息外，還能看到顱內的二維組織結構，在歐洲已經有些醫院用這種彩超來替代經顱檢查。但上述的彩超在實現經顱的部分功能的同時，還存在以下不足
1、上述彩超的相控陣探頭成像一般為1 個以上的陣元，每個陣元的單位面積都很小，發射功率也較小，而經顱探頭為單個陣元，每個陣元的單位面積大，發射功率也大。所以相控陣探頭的綜合接收靈敏度遠小於經顱探頭，發射功率也沒有經顱探頭高，故採用該彩超的檢出率遠低於經顱。由於患有顱內血管疾病的人大都是中老年人，骨頭鈣化加劇，顱骨的超聲透聲窗比年輕人差很多，所以相控陣探頭檢測顱內血管的方法只適用於年輕人等透聲窗非常好的部分特殊人群。2、上述彩超上無專業的經顱都卜勒血流分析軟體，顱內血流的數據量和信息量遠少於經顱都卜勒。3、上述彩超不能做長時間的腦血流監護。譬如，對於某些特殊手術，需要長時間進行顱內血管監護，經顱配有專門的監護探頭及頭架，可以實現腦血流的長程監護，但彩超不能實現該功能。4、該方案必須在高檔彩超上實現，高檔彩超的成本價格是經顱的十倍以上，經濟上超出大多數醫院的承受能力，難以大量推廣。因而現有技術還有待改進和提高。

發明內容
鑑於上述現有技術的不足之處，本發明的目的在於提供一種顱內外血流信號檢測系統，該系統既能檢測彩色都卜勒血流信號，又能檢測經顱都卜勒信號。本發明的另一目的是，提供一種採用顱內外血流信號檢測系統實現顱內血流信號顯示的方法。本發明的又一目的是，提供一種採用顱內外血流信號檢測系統實現顱外血流信號顯示的方法。本發明的第四目的是提供一種採用顱內外血流信號檢測系統實現顱內和顱外血流信號顯示的方法。本發明的第五目的是，提供一種對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統。為了達到上述目的，本發明採取了以下技術方案
一種顱內外血流信號檢測系統，包括信號採集系統、用於傳輸數據的第一通訊接口和第二通訊接口、及用於對信號採集系統採集到的信號進行處理和顯示的信號處理系統，其中，所述信號採集系統包括用於獲取經顱都卜勒信號的經顱探頭；用於獲取彩色都卜勒血流信號的彩超探頭；用於接收經顱都卜勒信號，並對該經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理的經顱模塊；用於接收彩色都卜勒血流信號，並對該彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換和數字濾波處理的彩超模塊；所述經顱探頭與經顱模塊連接，經顱模塊通過第一通訊接口與信號處理系統相連；所述彩超探頭與彩超模塊連接，彩超模塊通過第二通訊接口與信號處理系統相連；所述信號處理系統包括用於讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據或者讀取數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，將該經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據緩存輸出給數據處理模塊的採樣模塊；用於對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊的數據處理模塊；用於顯示所述後處理數據的數據顯示模塊；所述採樣模塊和數據顯示模塊分別與數據處理模塊連接。所述的顱內外血流信號檢測系統，其中，所述採樣模塊，還用於讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊。所述的顱內外血流信號檢測系統，其中，所述信號處理系統還包括用於對所述後處理數據進行分片存儲和回放的數據存儲及回放模塊，所述數據存儲及回放模塊與數據處理模塊連接。所述的顱內外血流信號檢測系統，其中，所述數據存儲及回放模塊包括分片存儲單元，用於將所述後處理數據按預定長度進行分片存儲；關聯單元，用於將分片存儲的同一後處理數據進行並聯；數據回放單元，用於回放分片存儲單元中的數據。所述的顱內外血流信號檢測系統，其中，所述採樣模塊包括數據讀取單元，用於讀取所述第一通訊接口和/或第二通訊接口分別傳輸的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據；數據緩存單元，用於對所述經顱都卜勒信號數據和/或彩色都卜勒血流信號數據進行緩存；速率匹配單元，用於將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據傳輸給數據上傳單元；所述速率匹配單元，還用於將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步；數據上傳單元，用於將速率匹配單元輸出的數據上傳給數據處理模塊。所述的顱內外血流信號檢測系統，其中，所述經顱探頭包括1. OMHz至2. OMHz的單陣元低頻脈衝波探頭。所述的顱內外血流信號檢測系統，其中，所述彩超探頭包括線陣探頭和凸陣探頭， 所述線陣探頭和凸陣探頭分別與彩超模塊連接。一種採用顱內外血流信號檢測系統實現顱內血流信號顯示的方法，其中，包括 接收經顱都卜勒信號，並將該經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理後，傳輸給採
樣模塊；
由採樣模塊讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據，將該經顱都卜勒信號數據緩存輸出給數據處理模塊；
由數據處理模塊對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊顯示。
一種採用顱內外血流信號檢測系統實現顱外血流信號顯示的方法，其特徵在於， 包括
接收彩色都卜勒血流信號，並將該彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換和數字濾波處理後，傳輸給採樣模塊；
由採樣模塊讀取數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，將彩色都卜勒血流信號數據緩存輸出給數據處理模塊；
由數據處理模塊對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊顯示。一種採用顱內外血流信號檢測系統實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其特徵在於，包括
接收經顱都卜勒信號和彩色都卜勒血流信號，將所述經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理，同時將所述彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換和數字濾波處理，並傳輸給採樣模塊；
由採樣模塊讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊；
由數據處理模塊對採樣模塊輸出的同步數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊同步顯示。所述的實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其中，所述的方法還包括由數據存儲及回放模塊對所述後處理數據進行分片存儲。所述的實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其中，所述由數據存儲及回放模塊對所述後處理數據進行分片存儲的步驟具體包括
採用分片算法將所述後處理數據按預定長度進行分片存儲； 將分片存儲的同一後處理數據進行並聯。所述的實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其中，所述由採樣模塊讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊的步驟具體包括
讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據；
對所述經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存； 將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步；
將同步輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據上傳給數據處理模塊。一種對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統，信號處理系統具有第一通訊接口和第二通訊接口，其特徵在於，所述信號處理系統包括
用於讀取第一通訊接口傳輸的經顱都卜勒信號數據或者讀取第二通訊接口傳輸的彩色都卜勒血流信號數據，將該經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據緩存上傳給數據處理模塊的採樣模塊；
用於對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊的數據處理模塊；
用於顯示所述後處理數據的數據顯示模塊； 所述採樣模塊和數據顯示模塊分別與數據處理模塊連接。所述的對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統，其中，所述採樣模塊，還用於讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊。所述的實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其中，還包括用於對所述後處理數據進行分片存儲和回放的數據存儲及回放模塊，所述數據存儲及回放模塊與數據處理模塊連接。所述的實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其中，所述數據存儲及回放模塊包括
分片存儲單元，用於將所述後處理數據按預定長度進行分片存儲； 關聯單元，用於將分片存儲的同一後處理數據進行並聯； 數據回放單元，用於回放分片存儲單元中的數據。所述的實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其中，所述採樣模塊包括
數據讀取單元，用於讀取所述第一通訊接口和/或第二通訊接口分別傳輸的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據；
數據緩存單元，用於對所述經顱都卜勒信號數據和/或彩色都卜勒血流信號數據進行緩存；
速率匹配單元，用於將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據傳輸給數據上傳單元；所述速率匹配單元，還用於將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步；
數據上傳單元，用於將速率匹配單元輸出的數據上傳給數據處理模塊。本發明的有益效果為1、本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統，對腦血管病的檢測只需使用一臺設備就可以完成，患者不用更換檢查室或病床，方便了醫生和患者；而且節省了設備和配套病床佔用的空間。2、本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統可以在監測顱內血管的同時，檢測顱外頸動脈等部位，實現了顱內外血管的同步檢測、記錄、回放顱內外不同部位血管的血流信息，能在同一份病例報告中涵蓋完整的顱內外血管血流信息。3、本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統專用於腦血管和外周血管疾病的檢測，產品臨床用途明確、針對性強。4、本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號處理系統可省去彩色都卜勒超聲中電路硬體及軟體與顱內、頸部及外周血管檢測無關的電路及軟體(如腹部檢測軟體、婦產科檢測軟體及相關探頭接口等)，其購置成本遠低於同質量的一臺全身彩超(目前無專用血管彩超)加一臺經顱都卜勒的購置成本，經濟效益顯著，無多餘浪費的功能。總之，本發明提高了檢查效率、增加系統的穩定性、節省設備的使用空間、降低了設備成本，同時還提供現有經顱和彩超所沒有的新的臨床價值，是現有技術的極大進步。


圖1為本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統的原理框圖。圖2為本發明實施例提供的經顱模塊的結構框圖。圖3為本發明實施例提供的彩超模塊的結構框圖。圖4為本發明實施例提供的顱內血流信號顯示的方法流程圖。圖5為本發明實施例提供的顱外血流信號顯示的方法流程圖。圖6為本發明實施例提供的顱內和顱外血流信號顯示的方法流程圖。
具體實施例方式本發明提供一種顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明提供一種既具有二維影像結合彩色都卜勒檢測顱外血管，又能方便檢測出顱內主要血管的血流狀況，還能同步提供顱內血管的血流和顱外血管的血流及二維組織狀況的顱內外血流信號檢測系統。為了實現彩色都卜勒血流信號的檢測或者經顱都卜勒信號的檢測或者彩色都卜勒血流信號和經顱都卜勒信號的同步檢測，本發明採用如圖1所示的顱內外血流信號檢測系統，其包括信號採集系統和信號處理系統兩大部分，信號處理系統通常採用PC(Personal Computer,個人計算機)系統實現，信號採集系統與信號處理系統通過第一通訊接口和第二通訊接口連接。所述信號採集系統採集彩色都卜勒血流信號、或者經顱都卜勒信號、或者同時採集彩色都卜勒血流信號和經顱都卜勒信號，並將彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換和數字濾波處理得到彩色都卜勒血流信號數據和/或對經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理得到經顱都卜勒信號數據，然後分別通過第一通訊接口和第二通訊接口將經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據傳輸給信號處理系統。所述信號處理系統用於對信號採集系統採集到的信號進行處理和顯示。請參閱圖1，所述信號採集系統包括經顱探頭、彩超探頭、經顱模塊和彩超模塊，所述經顱探頭與經顱模塊連接，經顱模塊通過第一通訊接口與信號處理系統相連；彩超探頭與彩超模塊連接，彩超模塊通過第二通訊接口與信號處理系統相連。其中，經顱探頭用於獲取經顱都卜勒信號，所述經顱模塊用於接收經顱探頭獲取的經顱都卜勒信號，並對該經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換及採樣保持等處理。所述第一通訊接口為USB接口，通過該USB接口將經顱模塊處理的數據傳輸給信號處理系統進行處理。請參閱圖2，在具體實施時，所述經顱模塊包括第一放大單元和第一模數轉換單元，所述第一放大單元分別與經顱探頭和第一模數轉換單元連接，用於將經顱都卜勒信號進行放大處理，第一模數轉換單元用於對放大後的經顱都卜勒信號進行模數轉換得到經顱都卜勒信號數據。所述經顱模塊用於檢測顱內動脈血管，該經顱模塊可以連接多個經顱探頭，其經顱探頭可以使用頻率為1. OMHz至2. OMHz的單陣元低頻脈衝波探頭；還可選配其他探頭，如 4MHz/8MHz的連續波/脈衝波探頭、16MHz/20MHz的脈衝波探頭等。所述彩超探頭用於獲取彩色都卜勒血流信號，彩超模塊用於接收彩超探頭獲取的彩色都卜勒血流信號，並對該彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換、數字濾波及採樣保持等處理。所述第二通訊接口為1394 口，通過該1394 口將彩超模塊處理的數據傳輸給信號處理系統進行處理。本實施例中，所述彩超模塊用於檢測頸動脈等顱外血管，與該彩超模塊連接的彩超探頭包括線陣探頭和凸陣探頭，所述線陣探頭為高頻線陣探頭，其頻率範圍可在5MHz至 12MHz之間；凸陣探頭的頻率範圍在2MHz至5MHz之間；還可選配頻率範圍在IMHz至4MHz 之間的相控陣探頭；還可選配其他探頭。請參閱圖3，所述彩超模塊包括第二放大單元、第二模數轉換單元和數字濾波單元，所述第二放大單元通過第二模數轉換單元與數字濾波單元連接。所述第二放大單元與彩超探頭連接，用於將彩色都卜勒血流信號進行放大處理，所述第二模數轉換單元用於將放大後的彩色都卜勒血流信號進行模數轉換得到彩色都卜勒血流信號數據，所述數字濾波單元用於將所述彩色都卜勒血流信號數據進行高低通數字濾波處理。本發明在顱內外血流信號檢測系統在實現彩色都卜勒血流信號檢測時只需啟動至少一個彩超探頭工作，在實現經顱都卜勒信號檢測時，只需啟動至少一個經顱探頭工作， 在實現彩色都卜勒血流信號和經顱都卜勒信號的同步檢測功能時，由至少一個經顱探頭和至少一個彩超探頭同時檢測或者監護患者的不同部位血管血流信息。請繼續參閱圖1，所述信號處理系統包括採樣模塊、數據處理模塊和數據顯示模塊；所述採樣模塊和數據顯示模塊分別與數據處理模塊連接。當本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統只使用經顱檢測功能時，所述採樣模塊用於讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據，將該經顱都卜勒信號數據緩存輸出給數據處理模塊，當本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統只使用彩超檢測功能時，所述採樣模塊用於讀取數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，將該彩色都卜勒血流信號數據緩存輸出給數據處理模塊。所述數據處理模塊為一控制晶片，用於對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊。當本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統同時使用經顱檢測和彩超檢測功能時，所述採樣模塊還用於讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊。所述數據處理模塊中設置有數據處理加速單元，在數據處理模塊同時對經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的數據進行處理時，通過該數據處理加速單元提高數據處理的速度，以滿足信號處理的速度要求。除此之外，數據處理模塊處理經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的過程與單獨的處理經顱都卜勒信號數據或者彩色都卜勒血流信號數據的過程相同，此處不再詳述。所述數據顯示模塊可採用液晶顯示器和CRT顯示器，用於顯示所述後處理數據， 該數據顯示模塊不僅以單獨顯示經顱信號(即經顱都卜勒信號數據)的處理結果(如血流頻譜、血流速度指數等)和彩超信號(即彩色都卜勒血流信號數據)的處理結果(如彩超陣元成像結果顯示，控制參數顯示等)，還可同時顯示經顱信號處理結果和彩超信號處理結果，便於醫生對檢測結果進行判斷。為了方便後續處理，本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統還包括數據存儲及回放模塊和報告模塊。所述數據存儲和回放模塊提供了數據存儲及回放功能，可以離線加載數據進行後續的測量以及重分析。報告模塊可以列印彩超圖片、統計檢測數據等， 將經顱模塊和彩超模塊檢測或監護的數據輸出到在同一個檢測報告上，形成綜合的圖文報告，也可以單獨列印經顱檢測和彩超檢測的數據。為了克服作業系統對單個文件容量的限制，所述數據存儲及回放模塊包括分片存儲單元、關聯單元和數據回放單元。其中，所述分片存儲單元用於將所述後處理數據按預定長度進行分片存儲；關聯單元用於將分片存儲的同一後處理數據進行並聯；數據回放單元用於回放分片存儲單元中的數據。本實施例中，所述分片存儲單元採用文件分片算法來進行大容量數據的存儲。該分片存儲單元確立了一種新的文件數據結構，同一數據的多個分片文件通過關聯單元進行關聯。例如，在數據處理系統的記錄過程中，設定單個文件的容量為100MB，當正在存儲的文件超過100MB時，關閉當前文件，並自動新建文件來進行數據的存儲，同時將歷史文件和當前文件建立關聯。這種關聯機制克服了作業系統對單個文件容量的限制，而且還有效提高了數據回放時的有序加載效率。本發明提供的顱內外血流信號檢測系統通過在系統中增加了採樣模塊，實現了經顱信號和彩超採集的同步處理。該採樣模塊是一個實時性較高的工作線程，其實際為軟體模塊，它不同於現有技術通過硬體模塊來實現同步，該採樣模塊相對硬體模塊來說，具有可升級性好、可維護性好和成本低等特點。在本實施方式中，所述採樣模塊實時將數據傳輸接口(即USB 口和1394 口)傳送過來的經顱信號和彩超信號進行緩存、同步處理、在對準時序後，將數據上傳給數據處理模塊進行後續處理。所述採樣模塊包括數據讀取單元、數據緩存單元、速率匹配單元和數據上傳單元。所述顱內外血流信號檢測系統同時使用設備的經顱和彩超功能時，先由數據讀取單元讀取所述第一通訊接口和第二通訊接口分別傳輸的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據，通過數據緩存單元對所述經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存，之後由速率匹配單元將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，然後由數據上傳單元將速率匹配單元輸出的數據上傳給數據處理模塊進行數據後處理。所述顱內外血流信號檢測系統使用設備的經顱功能或者彩超功能時，所述速率匹配單元僅充當數據傳輸的角色，直接將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據傳輸給數據上傳單元，然後由數據上傳單元將數據上傳給數據處理模塊進行數據後處理。本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統的三種功能(即經顱、彩超、經顱和彩超同步檢測的功能)，可根據具體檢測需要，由醫師進行選擇。請參閱圖4，本發明實施例對應提供一種採用顱內外血流信號檢測系統實現顱內或者顱外血流信號顯示的方法。所述的方法包括以下步驟
S110、接收經顱都卜勒信號，並將該經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理後，傳輸給採樣模塊；
S120、由採樣模塊讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據，將該經顱都卜勒信號數據緩存輸出給數據處理模塊；
S130、由數據處理模塊對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊顯示。本實施例採用顱內外血流信號檢測系統實現顱內血流信號檢測的功能與現有單獨的經顱的檢測功能相似，此處不再詳細說明。請參閱圖5，本發明實施例還對應提供一種採用顱內外血流信號檢測系統實現顱外血流信號顯示的方法。所述的方法包括以下步驟
S210、接收彩色都卜勒血流信號，並將該彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換和數字濾波處理後，傳輸給採樣模塊；
S220、由採樣模塊讀取數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，將彩色都卜勒血流信號數據緩存輸出給數據處理模塊；
S230、由數據處理模塊對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊顯示。本實施例採用顱內外血流信號檢測系統實現顱外血流信號檢測的功能與現有單獨的彩超機的檢測功能相似，此處不再詳細說明。請參閱圖6，本發明實施例還對應提供一種採用顱內外血流信號檢測系統實現顱內和顱外血流信號顯示的方法。所述的方法包括以下步驟
S310、接收經顱都卜勒信號和彩色都卜勒血流信號，將所述經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理，同時將所述彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換數字濾波處理，並傳輸給採樣模塊；
S320、由採樣模塊讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、 速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊；
S330、由數據處理模塊對採樣模塊輸出的同步數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊同步顯示。在進一步的實施例中，所述的方法還包括由數據存儲及回放模塊對所述後處理數據進行分片存儲。在數據分片存儲時，先通過分片存儲單元採用分片算法將數據處理模塊處理的數據按預定長度進行分片存儲，之後將分片存儲的同一後處理數據進行並聯。在進一步的實施例中，所述的方法還包括在需要數據回放時，直接調用分片存儲的文件依序進行回放。
本發明實現顱內和顱外血管血流信號同時檢測的方法的重點在於通過步驟S220 中來實現經顱信號和彩超信號的同步顯示，其包括第一步、讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據；第二步、由數據緩存單元對所述經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存；第三步、由速率匹配單元將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步；第四步、數據上傳單元將同步輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據上傳給數據處理模塊。以下例舉一個具體的實施例對採樣模塊同步數據的方法進行詳細描述
當經顱模塊和彩超模塊處理過的數據傳輸到數據傳輸接口時，先由數據讀取單元從數據傳輸接口處讀取數據，其讀取方式為中斷方式，即當數據傳輸接口有數據時，作業系統會觸發數據讀取單元來啟動數據讀取。在數據讀取後，將數據在緩衝區裡進行緩存，之後交由速率匹配模塊進行處理。由於經顱信號的採樣率和彩超信號的採樣率比較高，但數據處理模塊處理數據的粒度為一段數據。對於經顱信號而言，其處理粒度為8ms的數據，相當於處理頻率為125Hz ；對於彩超信號而言，處理粒度為一幀圖像，處理頻率一般為25Hz (即一秒 25幀圖像)。在具體實施時，速率匹配單元以經顱信號的處理頻率125Hz作為參考信號，來同步彩超信號，即每5幀經顱信號的時間長度和1幀彩超圖像的時間相當，使經顱信號和彩超信號同步輸出。經同步處理後的數據上傳給數據上傳單元發送給數據處理模塊做後續的處理。本發明實施例還對應提供一種對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統，信號處理系統具有第一通訊接口和第二通訊接口，所述信號處理系統包括採樣模塊、數據處理模塊和數據顯示模塊。該系統可以通過將模塊化結構的彩超模塊和經顱模塊外掛在該信號處理系統上來實現經顱信號的檢測或者彩超信號的檢測或者經顱信號和彩超信號同時檢測。由於該信號處理系統的結構、功能及該信號處理系統處理數據的方法在上文已進行了詳細描述，此時不再詳述。目前，腦血管疾病的超聲檢測主要有常規檢查、床旁檢測、術中監測、大規模人群篩查等方面應用，以下以本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統，分別在這些領域應用時能取得的有益效果進行詳細說明
對於常規檢查目前在醫院的常規檢查需要配置彩超和經顱兩套設備，兩張病床。病人完成一項檢測後，要換到另一個檢查床上去接受另一項檢測。而且大部分醫院的彩超和經顱不在一個科室，更不在一個房間。由於腦血管病患者大都年老行動不便，需要家屬或護士攙扶，更換檢查床和檢測場地非常不方便，完成一次檢查的效率低，而且兩套設備配套帶來的附加設備、場地和人員成本也非常高。通過採用顱內外血流信號檢測系統或者外掛經顱模塊和彩超模塊的信號處理系統，只需一個操作醫生、一臺設備、一張病床就能完成顱內外所有主要動脈的檢測，病人不再需要移動換床，提高了檢查效率，降低了設備、人員和場地成本。對於床旁檢測目前對住院重症腦血管病患者進行超聲檢測，需要分別分時推兩臺設備到病床旁，然後連接電源、開機，設備開機的時間加倍，而且操作非常麻煩。通過採用顱內外血流信號檢測系統或者外掛經顱模塊和彩超模塊的信號處理系統，只需要一臺設備、一次連接電源、一次開機就能完成顱內外所有主要動脈的檢測，大幅度提高了檢查效率。對於術中監測在頸動脈內膜剝脫術等手術過程中，不僅需要用經顱都卜勒探頭對患者的大腦中的動脈進行監護，還需要隨時用彩超的線陣探頭去觀察患者頸動脈的狀況，目前這些工作需要兩臺設備來完成。由於術中床旁空間非常有限，兩臺設備位置需要頻繁挪動，給手術帶來了不便。通過採用顱內外血流信號檢測系統或者外掛經顱模塊和彩超模塊的信號處理系統，只需要一臺設備就能完成上述所有工作，大幅度節省了空間並降低了操作複雜度。2009年衛生部啟動了「腦卒中篩查與防控工程」，擬在全國建立百餘家省級和部分地、市級腦卒中篩查與防治基地，並形成國家、省級、地市、縣和社區的腦卒中篩查防控網絡，該項目的主要篩查工作就是檢測頸動脈和顱內動脈。由於地、市、縣和社區級醫療機構在人員、場地和資金上都受到限制，如果需要分別購買彩超和經顱，並有足夠的場地和人員來開展防控工程存在很大困難。通過採用顱內外血流信號檢測系統或者外掛經顱模塊和彩超模塊的信號處理系統，能減少購置設備的成本，減少對場地和人員的要求，為項目在基層醫療機構的開展提供大力支持。綜上所述，本發明的有益效果為1、本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統，對腦血管病的檢測只需使用一臺設備就可以完成，患者不用更換檢查室或病床，方便了醫生和患者；而且節省了設備和配套病床佔用的空間； 可以在監測顱內血管的同時，檢測顱外頸動脈等部位，實現了同步檢測。2、本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統可以在監測顱內血管的同時，檢測顱外頸動脈等部位，實現了顱內外血管的同步檢測、記錄、回放顱內外不同部位血管的血流信息，能在同一份病例報告中涵蓋完整的顱內外血管血流信息。3、本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統可較好的完成從常規檢測到監護的無縫切換。當用常規線陣探頭檢測發現頸部血管病變 (如頸動脈狹窄或有不穩定斑塊)時，為進一步觀察病情發展，可啟用長程監護模式。4、本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統專用於腦血管和外周血管疾病的檢測，產品臨床用途明確、針對性強。5、本發明實施例提供的顱內外血流信號檢測系統和信號處理系統可省去彩色都卜勒超聲中電路硬體及軟體與顱內、頸部及外周血管檢測無關的電路及軟體(如腹部檢測軟體、婦產科檢測軟體及相關探頭接口等)，其購置成本遠低於同質量的一臺全身彩超(目前無專用血管彩超)加一臺經顱都卜勒的購置成本，經濟效益顯著，無多餘浪費的功能。應當理解的是，本發明對經顱信號的檢測或者彩超信號的檢測或者對經顱信號和彩超信號的同步檢測的描述比較具體，但並不能因此理解為對本發明的專利保護範圍的限制，對本領域普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種顱內外血流信號檢測系統，包括信號採集系統、用於傳輸數據的第一通訊接口和第二通訊接口、及用於對信號採集系統採集到的信號進行處理和顯示的信號處理系統， 其特徵在於，所述信號採集系統包括 用於獲取經顱都卜勒信號的經顱探頭； 用於獲取彩色都卜勒血流信號的彩超探頭；用於接收經顱都卜勒信號，並對該經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理的經顱模塊；用於接收彩色都卜勒血流信號，並對該彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換和數字濾波處理的彩超模塊；所述經顱探頭與經顱模塊連接，經顱模塊通過第一通訊接口與信號處理系統相連；所述彩超探頭與彩超模塊連接，彩超模塊通過第二通訊接口與信號處理系統相連； 所述信號處理系統包括用於讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據或者讀取數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，將該經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據緩存輸出給數據處理模塊的採樣模塊；用於對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊的數據處理模塊；用於顯示所述後處理數據的數據顯示模塊； 所述採樣模塊和數據顯示模塊分別與數據處理模塊連接。
2.根據權利要求1所述的顱內外血流信號檢測系統，其特徵在於，所述採樣模塊，還用於讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊。
3.根據權利要求1所述的顱內外血流信號檢測系統，其特徵在於，所述信號處理系統還包括用於對所述後處理數據進行分片存儲和回放的數據存儲及回放模塊，所述數據存儲及回放模塊與數據處理模塊連接。
4.根據權利要求3所述的顱內外血流信號檢測系統，其特徵在於，所述數據存儲及回放模塊包括分片存儲單元，用於將所述後處理數據按預定長度進行分片存儲； 關聯單元，用於將分片存儲的同一後處理數據進行並聯； 數據回放單元，用於回放分片存儲單元中的數據。
5.根據權利要求1所述的顱內外血流信號檢測系統，其特徵在於，所述採樣模塊包括 數據讀取單元，用於讀取所述第一通訊接口和/或第二通訊接口分別傳輸的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據；數據緩存單元，用於對所述經顱都卜勒信號數據和/或彩色都卜勒血流信號數據進行緩存；速率匹配單元，用於將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據傳輸給數據上傳單元；所述速率匹配單元，還用於將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步；數據上傳單元，用於將速率匹配單元輸出的數據上傳給數據處理模塊。
6.根據權利要求1所述的顱內外血流信號檢測系統，其特徵在於，所述經顱探頭包括 1. OMHz至2. OMHz的單陣元低頻脈衝波探頭。
7.根據權利要求1所述的顱內外血流信號檢測系統，其特徵在於，所述彩超探頭包括線陣探頭和凸陣探頭，所述線陣探頭和凸陣探頭分別與彩超模塊連接。
8.一種採用權利要求1所述的顱內外血流信號檢測系統實現顱內血流信號顯示的方法，其特徵在於，包括接收經顱都卜勒信號，並將該經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理後，傳輸給採樣模塊；由採樣模塊讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據，將該經顱都卜勒信號數據緩存輸出給數據處理模塊；由數據處理模塊對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊顯示。
9.一種採用權利要求1所述的顱內外血流信號檢測系統實現顱外血流信號顯示的方法，其特徵在於，包括接收彩色都卜勒血流信號，並將該彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換和數字濾波處理後，傳輸給採樣模塊；由採樣模塊讀取數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，將彩色都卜勒血流信號數據緩存輸出給數據處理模塊；由數據處理模塊對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊顯示。
10.一種採用權利要求1所述的顱內外血流信號檢測系統實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其特徵在於，包括接收經顱都卜勒信號和彩色都卜勒血流信號，將所述經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理，同時將所述彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換和數字濾波處理，並傳輸給採樣模塊；由採樣模塊讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊；由數據處理模塊對採樣模塊輸出的同步數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊同步顯示。
11.根據權利要求10所述的實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其特徵在於，所述的方法還包括由數據存儲及回放模塊對所述後處理數據進行分片存儲。
12.根據權利要求11所述的實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其特徵在於，所述由數據存儲及回放模塊對所述後處理數據進行分片存儲的步驟具體包括採用分片算法將所述後處理數據按預定長度進行分片存儲；將分片存儲的同一後處理數據進行並聯。
13.根據權利要求10所述的實現顱內和顱外血流信號顯示的方法，其特徵在於，所述由採樣模塊讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊的步驟具體包括讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據；對所述經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存； 將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步；將同步輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據上傳給數據處理模塊。
14.一種對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統，信號處理系統具有第一通訊接口和第二通訊接口，其特徵在於，所述信號處理系統包括用於讀取第一通訊接口傳輸的經顱都卜勒信號數據或者讀取第二通訊接口傳輸的彩色都卜勒血流信號數據，將該經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據緩存上傳給數據處理模塊的採樣模塊；用於對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並將後處理數據發送給數據顯示模塊的數據處理模塊；用於顯示所述後處理數據的數據顯示模塊； 所述採樣模塊和數據顯示模塊分別與數據處理模塊連接。
15.根據權利要求14所述的對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統，其特徵在於，所述採樣模塊，還用於讀取模數轉換處理後的經顱都卜勒信號數據和數字濾波處理後的彩色都卜勒血流信號數據，對該經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行緩存、速率匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步，並上傳給數據處理模塊。
16.根據權利要求14所述的對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統，其特徵在於，還包括用於對所述後處理數據進行分片存儲和回放的數據存儲及回放模塊，所述數據存儲及回放模塊與數據處理模塊連接。
17.根據權利要求16所述的對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統，其特徵在於，所述數據存儲及回放模塊包括分片存儲單元，用於將所述後處理數據按預定長度進行分片存儲； 關聯單元，用於將分片存儲的同一後處理數據進行並聯； 數據回放單元，用於回放分片存儲單元中的數據。
18.根據權利要求14所述的對顱內外血流信號進行處理的信號處理系統，其特徵在於，所述採樣模塊包括數據讀取單元，用於讀取所述第一通訊接口和/或第二通訊接口分別傳輸的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據；數據緩存單元，用於對所述經顱都卜勒信號數據和/或彩色都卜勒血流信號數據進行緩存；速率匹配單元，用於將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據傳輸給數據上傳單元；所述速率匹配單元，還用於將緩存輸出的經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據進行匹配處理，使經顱都卜勒信號數據和彩色都卜勒血流信號數據的輸出同步；數據上傳單元，用於將速率匹配單元輸出的數據上傳給數據處理模塊。
全文摘要
本發明公開了顱內外血流信號檢測系統和信號顯示方法及信號處理系統，其顱內外血流信號檢測系統包括信號採集系統和信號處理系統，信號採集系統包括經顱探頭、彩超探頭、用於接收經顱信號，並對經顱都卜勒信號進行放大和模數轉換處理的經顱模塊和用於接收彩超信號，並該彩色都卜勒血流信號進行放大、模數轉換和數字濾波處理的彩超模塊；信號處理系統包括用於讀取經顱都卜勒信號數據或者讀取彩色都卜勒血流信號數據，將該經顱都卜勒信號數據或彩色都卜勒血流信號數據緩存輸出給數據處理模塊的採樣模塊；用於對採樣模塊輸出的數據進行後處理，並發送給數據顯示模塊顯示的數據處理模塊。本發明通過一臺設備實現了對經顱信號或者彩超信號的檢測。
文檔編號A61B8/06GK102274049SQ20111011849
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月9日 優先權日2011年5月9日
發明者羅春華 申請人:深圳市德力凱電子有限公司