一种超声波回波信号采集方法与超声波诊断设备

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种超声波回波信号采集方法与超声波诊断设备。

背景技术

超声波诊断设备基于多普勒技术发展出来的超声血流成像技术,探头垂直多次发射超声波,利用同一位置的不同回波之间的信号相位差来计算得到该位置的血流移动速度，通过超声血流图像来展示血流的速度和方向。

目前，医疗人员用超声探头检测时,由于人体组织的柔软性以及血管的曲线状结构,一般需要多次调整超声探头的角度,使得其发出的超声波能垂直射到血管中,这样得到的反射信号最强，从而得到最清晰的血管影像。

然而，现有的超声波诊断设备，如图1所示，医疗人员用超声探头1检测时，由于超声波的方向性，操作复杂，只有经过专业培训的医务人员才能对超声设备进行较好的应用，即非医务人员在使用超声波诊断设备时，存在着检测精度较低，检测结果不准确等问题，则不利于该超声波诊断设备在居家场景的推广和使用。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种超声波回波信号采集超声波回波信号采集方法与超声波诊断设备，能够使所采集的超声波回波信号的精度较高。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种超声波回波信号采集超声波回波信号采集方法,所述方法应用于超声波诊断设备，所述超声波诊断设备包括超声探头，所述超声探头内设置有姿态测量单元，所述方法包括：

分别获取所述超声探头在不同姿态下所接收的超声波回波信号，以及所述姿态测量单元检测的所述超声探头的姿态信息，其中，所述超声波回波信号为所述超声探头用于检测有血液流过的待检测部位时，所述超声探头所产生的超声波信号的回波信号；

基于所述超声波回波信号，在不同时间点所对应的不同姿态信息中确定所述超声探头的预设姿态信息；

基于所述预设姿态信息，确定所述预设姿态信息对应的预设姿态信息范围；

获取所述姿态测量单元检测的所述超声探头的当前姿态信息；

若所述当前姿态信息不在所述预设姿态信息范围内，根据所述当前姿态信息和所述预设姿态信息范围输出调整信号，所述调整信号用于调整所述当前姿态信息；

若所述当前姿态信息在所述预设姿态信息范围内，获取所述当前姿态信息对应的超声波回波信号，所述超声波回波信号用于确定血流速度。

在一种可选的方式中，所述基于所述超声波回波信号，在不同时间点所对应的不同姿态信息中确定所述超声探头的预设姿态信息，包括：

对所述超声波回波信号进行短时傅里叶变换，获得血流功率谱波形；

基于所述血流功率谱波形，在不同时间点所对应的不同姿态信息中确定所述超声探头的预设姿态信息。

在一种可选的方式中，所述基于所述血流功率谱波形，在不同时间点所对应的不同姿态信息中确定所述超声探头的预设姿态信息，包括：

获取预设时长内所述超声探头以所述待检测部位所在垂直轴为转动轴进行转动时的转动圈数，其中，所述所述垂直轴与所述待检测部位的血流方向垂直；

基于所述预设时长以及所述转动圈数，计算所述超声探头转动一圈的旋转时长；

基于所述旋转时长，将所述预设时长划分为多个时间段；

获取各个时间段内所述血流功率谱波形的最大值；

获取各个所述最大值对应的时间点所对应的姿态信息；

基于所述各个所述最大值对应的时间点所对应的姿态信息，确定所述超声探头的预设姿态信息。

在一种可选的方式中，所述基于所述各个所述最大值对应的时间点所对应的姿态信息，确定所述超声探头的预设姿态信息，包括：

计算所有所述最大值对应的时间点所对应的姿态信息中的各个方位的平均值；

基于所述各个方位的平均值确定所述超声探头的预设姿态信息。

在一种可选的方式中，所述基于所述血流功率谱波形，在不同时间点所对应的不同姿态信息中确定所述超声探头的预设姿态信息，包括：

确定所述血流功率谱波形为零值时对应的时间点所对应的姿态信息；

基于所述零值时对应的时间点所对应的姿态信息，确定所述超声探头与水平位置的第一夹角；

基于所述第一夹角，以及所述超声探头与用户被检测部位间的预设夹角确定所述超声探头的预设姿态信息。

在一种可选的方式中，所述基于所述第一夹角与预设夹角确定所述超声探头的预设姿态信息，包括：

计算所述第一夹角与预设夹角的和，记为第二夹角；

计算所述第二夹角与直角的差值；

基于所述差值确定所述超声探头的预设姿态信息。

在一种可选的方式中，在根据所述当前姿态信息和所述预设姿态信息输出调整信号之后，所述方法还包括：

根据所述调整信号输出语音调整信息；

若所述当前姿态信息在所述预设姿态信息内，输出语音确认信息。

第二方面，本发明实施例还提供一种超声波诊断设备，所述设备包括：

超声探头，所述超声探头用于产生超声波信号，与接收超声波回波信号；

姿态测量单元，所述姿态测量单元设置于所述超声探头内，所述姿态测量单元用于检测所述超声探头的姿态信息；

控制单元，所述控制单元用于对所述超声波回波信号与所述姿态信息进行处理，所述控制单元包括：

至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的方法。

在一种可选的方式中，所述设备还包括：

语音单元，所述语音单元用于基于所述控制单元的输出指令，输出相应语音信息；

和/或，

LED单元，所述LED单元用于基于所述控制单元的输出指令，输出灯光提示。

第三方面，本发明实施例还提供一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被超声波诊断设备执行时，使所述超声波诊断设备执行如上所述的方法。

本发明实施例的有益效果是：本发明提供的超声波回波信号采集方法与超声波诊断设备，该方法应用于超声探头，超声探头内设置有姿态测量单元，首先，分别获取超声探头在不同姿态下接收的超声波回波信号，以及姿态测量单元检测的超声探头的姿态信息，再根据超声波回波信号，在不同时间点所对应的不同姿态信息中确定超声探头的预设姿态信息并基于预设姿态信息确定预设姿态信息对应的预设姿态信息范围，再获取姿态测量单元检测的当前姿态信息，若当前姿态信息不在预设姿态信息范围内，根据当前姿态信息和预设姿态信息范围输出调整信号，调整信号用于调整当前姿态信息；当当前姿态信息在预设姿态信息范围内时，获取当前姿态信息对应的超声波回波信号，预设姿态信息范围为检测效果较佳的检测姿态的范围，由于此时超声波诊断设备的检测姿态与预设的较佳的检测姿态的范围相匹配，则能够使所采集到的超声波回波信号能更准确地反映血流速度，从而在根据该超声波回波信号确定血流速度，也能够使所确定的血流速度的精度较高，结果较为准确。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为现有技术中的超声波诊断设备；

图2为本发明实施例提供的一种应用场景示意图；

图3为本发明实施例提供的超声波诊断设备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的超声波诊断设备的硬件结构示意图；

图5为本发明另一实施例提供的超声波诊断设备的硬件结构示意图；

图6为本发明实施例提供的滤波放大电路的电路结构示意图；

图7为本发明实施例提供的信号激励单元与压电陶瓷连接的电路结构示意图；

图8为本发明实施例提供的电源单元的电路结构示意图；

图9为本发明实施例提供的超声波回波信号采集方法的流程示意图；

图10a为本发明实施例提供的确定预设姿态信息的方法的流程示意图；

图10b为本发明另一实施例提供的确定预设姿态信息的方法的流程示意图；

图11为本发明实施例提供的超声探头旋转的示意图；

图12为本发明实施例提供的姿态信息与水平位置以及血流速度的夹角的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在人体中，外周动脉包括除心脏及脑以外四肢、躯干的中、小动脉，是动脉循环系统的重要组成部分，大动脉从心脏发出后反复分支，到达外周后血管口径由大到小，数目逐渐增多，如树枝状遍布全身，形成庞大的血管网络。外周动脉血管随着年龄的增长会出现不可逆的退行性变，包括管壁增厚、变硬，失去弹性，管腔狭小，血液流动受阻，使得血流动力学发生显著改变，引起局部灌注不足、远端缺血等，从而引发外周动脉疾病，出现诸如下肢间歇性跛行等临床表现，严重者血管闭塞，血流不通，引发坏疽、截肢。

由于在心血管疾病中尤其是外周动脉疾病中血流动力学的改变早于临床症状的出现，所以外周动脉血流动力学的无创监测对快速筛查和早期诊断外周动脉疾病具有较高的临床实用价值，用于常规检查可以明显提高外周动脉疾病的检出率，对识别无症状的患者尤其有意义。

因此，彩色多普勒超声对外周动脉血流动力学监测已经广泛应用于临床，其基本原理为：首先，超声换能器发射端在高频电压的作用下，通过逆压电效应产生超声波，继而，超声波入射人体血管遇到血液中运动的散射体(主要是红细胞)时会发生散射，此时红细胞将成为新的声源，最后，换能器接收端接收散射回波，通过正压电效应将超声波转换成高频电压信号。根据多普勒效应原理，此时接收到的声波信号频率与发射波信号频率之间有一个差值，称为多普勒频移f

基于此，本申请实施例提供了一种超声波回波信号采集方法，通过该方法能够确定一个最佳的检测位置，即在该检测位置下，超声探头与血流方向的夹角为较佳的检测夹角，使得采集到的超声波回波信号能够更为准确地反映血流速度，从而在利用该超声波回波信号确定血流速度时，能够得到更为准确的结果。

为了便于理解本申请，首先介绍下本申请可以适用的应用场景，请参照图2，图2是本发明实施例的一种示例性的检测血流速度的超声波诊断设备，超声波诊断设备可以以任何合适的产品形式存在，例如，超声波诊断设备可以是具有检测功能的圆柱结构，同时，超声波诊断设备还可以设置于家用设备或者医疗设备中，用以检测血流速度，例如，图2示例性的给出将超声波诊断设备100设置于按摩椅上的实施方式。

具体实现中，请一并参阅图3，当用户将手放置于超声波诊断设备100上时，超声波诊断设备100内部的超声探头10即开始启动检测工作，此时，超声探头10中的压电陶瓷11能够发出超声波信号，当超声波信号在空气中传播途中碰到障碍物(即用户的有血液流过的待检测部位)时，会立即返回，并产生一个回波信号，该回波信号由压电陶瓷11接收，且，压电陶瓷11能够产生回波电信号，通过分析该回波电信号则可得到血流速度；同时，超声探头10中的姿态测量单元30能够实时检测超声探头10在该时间点的姿态信息，该姿态信息即为与该回波电信号或血流速度对应的姿态信息。

通过改变用户的待检测部位与超声探头10的相对夹角，例如，使超声探头10相对用户的待检测部位旋转一圈，可获得不同姿态下的回波电信号或血流速度。因此，超声波诊断设备100根据所获得的不同姿态下的回波电信号，以及其对应的姿态信息，可确定一个较佳的参考测量姿态。

然后，若再次改变用户的待检测部位与超声探头10的相对夹角，则在对超声探头10进行调整的过程中，当检测的当前姿态信息在参考测量姿态对应的范围内时，可提示用户固定保持当前姿态，以在当前姿态下进行检测，继而，超声波诊断设备100还可将该检测结果反馈给用户，例如，该检测结果可以通过WiFi模块上传到云端，用户可以使用手机上的APP来查看血流速度的相关信息。在另一些实施例中，超声波诊断设备100也可以以其他产品形式存在，例如具有血流速度检测功能的带状结构。当然，超声波诊断设备100也可以不依附于带状结构，而以单独的产品形式存在，在这种情况下，在用于检测人体的血流速度时，将其放置于人体的待检测部位上即可。

如图4所示，超声波诊断设备100包括超声探头10、控制单元20以及姿态测量单元30。

其中，控制单元20可以采用微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或者数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)控制器等。

控制单元20包括至少一个处理器21以及存储器22，其中，存储器22可以内置在控制单元20中，也可以外置在控制单元20外部，存储器22还可以是远程设置的存储器，通过网络连接控制单元20。

存储器22作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。存储器22可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器22可选包括相对于处理器22远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

处理器21通过运行或执行存储在存储器22内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器22内的数据，执行终端的各种功能和处理数据，从而对终端进行整体监控，例如实现本发明任一实施例所述的超声波回波信号采集方法。

处理器21可以为一个或多个，图4中以一个处理器21为例。处理器21和存储器22可以通过总线或者其他方式连接。处理器21可包括中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、控制器、现场可编程门阵列(FPGA)设备等。处理器21还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或多个微处理器、或者任何其它此类配置。

控制单元20输出控制信号控制超声探头10产生超声波信号，当超声波信号，碰到障碍物(即用户的被测部位)后返回，生成超声波回波信号，超声探头10可接收该超声波回波信号，并传输至控制单元20。

姿态测量单元30设置于所述超声探头10内，姿态测量单元30用于检测超声探头10的姿态信息。

姿态测量单元30是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统，它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据，利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据，则姿态测量单元30能够实时检测超声探头10的三维姿态方位信息，并将所检测到的三维姿态方位信息传输至控制单元20，继而控制单元20能够提取到最佳的检测姿态。

可选地，如图5所示，超声波诊断设备100还包括信号处理单元40，信号处理单元40用于根据超声探头10基于超声波回波信号所输出回波电信号，输出含有血流信息的信号并传输至控制单元20，控制单元20能够根据含有血流信息的信号确定血流速度。

其中，信号处理单元40包括信号解调电路41与滤波放大电路42，滤波放大电路42分别与信号解调电路41以及控制单元20连接。

具体地，信号解调电路41用于对超声波信号的回波信号进行解调，以得到含有血流信息的信号，滤波放大电路42对含有血流信息的信号进行放大与滤波处理，并传输至控制单元20。

在一实施例中，信号解调电路41可采用乘法电路芯片MC1596实现乘法解调，即能够对超声探头10接收的超声波的回波信号进行解调，从而得出含有血流速度的多普勒频移信号。

滤波放大电路42则对解调后的信号进行放大与滤波处理，通过选择0-2000HZ滤波频率通频带进行滤波处理，可提高信号的信噪比。示例性地，以选用三个比较器组成滤波放大电路42进行说明，其中，将比较器U1组成增益可调电路421，增益可调电路421用于对含有血流信息的信号进行放大处理；比较器U2与比较器U3则组成了二阶低通滤波电路422，二阶低通滤波电路422则用于对放大处理后的含有血流信息的信号进行滤波处理。

请结合图5参照图6，将比较器U1组成增益可调电路421，经过解调后的信号通过接线IN1从比较器U1的同向输入端输入，而比较器U1的反向输入端的输入信号由MOS管Q2以及MOS管Q3决定，则通过端口GAIN1与端口GAIN2所输入的不同信号以控制MOS管Q2以及MOS管Q3的导通与关断，从而可实现了比较器U1的输出端的信号的增益可调节，因此能够避免比较器U1的输出端的信号的幅度过小或过大，而影响检测结果，例如，比较器U1的输出端的信号的幅度过大会导致削顶失真的现象出现。比较器U2与比较器U3则组成了二阶低通滤波电路422，截止频率为2000HZ的二阶低通滤波电路422将经过增益调整之后的信号进行滤波，并获得含有血流信息的信号，继而控制单元20可对解调之后的回波信号进行AD采样，采样频率可设置为4KHz，并将采样数据进行算法处理，计算出血流速度等血流动力学参数。

在另一实施例中，请再次参阅图5，超声波诊断设备100还包括信号激励单元50，信号激励单元50分别与超声探头10以及控制单元20连接，信号激励单元50用于基于控制单元20的控制信号输出激励信号，以使超声探头10产生超声波信号。

示例性地，请结合图5参照图7，以通过信号激励单元50通过MOS管Q1的导通与关断，以产生激励信号至超声探头10中的压电陶瓷T1为例进行说明。

其中，控制单元20的控制信号输出端通过输入端I1连接至第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端与MOS管Q1的栅极连接，第一二极管D1的阳极与MOS管Q1的栅极连接，第一二极管D1的阴极分别与MOS管Q1的源极以及工作电源V1连接，第一电阻R1与第一二极管D1并联连接，第二电容C2与第三电容C3并联连接，且第二电容C2的一端与工作电源V1连接，第二电容的另一端接地，MOS管Q1的漏极与压电陶瓷T1的一端连接，压电陶瓷T1的另一端接地。

具体地，第一电容C1用于滤除控制信号中的尖端脉冲；第一电阻R1能够使MOS管Q1的栅极与源极之间有电压差，从而实现MOS管Q1的导通；第一二极管D1则用于防止MOS管Q1的栅极与源极之间因为电压过大而被击穿，起到保护MOS管Q1的作用；由于电容的通交流阻直流的特性，第二电容C2与第三电容C3均用于使工作电源V1的交流电源通过，因此流向MOS管Q1的电流为工作电源V1中的直流电流。

实际应用中，控制单元20输出控制信号通过输入端I1输入至MOS管Q1的栅极，MOS管Q1选用P沟道的MOS管,当控制信号为高电平时，此时有MOS管Q1的栅源极的当前电压值Vgs>MOS管Q1的栅源极的开启电压值Vgs(TH)，则MOS管Q1处于截止状态；相反，若激励信号为低电平，此时有Vgs

在一实施方式中，请再次参阅图5，超声波诊断设备100还包括语音单元60a，语音单元60a与控制单元20连接，语音单元60a用于基于控制单元20的输出指令，输出相应语音信息。

例如，在当前姿态信息与确定的最佳检测姿态匹配时，语音单元60a输出指令为姿态确认指令，此时用以提示用户保持当前姿态进行检测；当当前姿态信息与确定的最佳检测姿态不匹配时，语音单元60a输出指令为姿态调整指令，用以提示用户调整超声探头10与用户被检测部位之间的角度。

进一步的，还可以设置为自动的调整方式，例如设置与超声探头10连接的电机升降装置，在超声探头10需要进行姿态调整时，通过驱动电机升降装置可调整超声探头10的姿态，当调整至姿态信息与确定的最佳检测姿态匹配时，则停止驱动电机升降装置，使超声探头10保持当前姿态进行检测。

可选地，超声波诊断设备100还包括LED单元60b，LED单元60b与控制单元20连接，LED单元60b用于基于控制单元20的输出指令，输出相应灯光提示。

例如，在当前姿态信息与确定的最佳检测姿态匹配时，此时输出指令为姿态确认指令，则LED单元60b根据控制单元20的姿态确认指令变成常亮状态，以提示用户保持当前姿态进行检测；当当前姿态信息与确定的最佳检测姿态不匹配时，LED单元60b则为常灭状态，此时用户需要不断调整超声探头10与用户被检测部位之间的角度，直至点亮LED单元60b。同样的，也可以设置为自动调整的模式，控制过程与采用语音单元60a时的控制过程类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。

应理解，超声波诊断设备100可以同时包括语音单元60a与LED单元60b，也可以为了节省成本，而只选择语音单元60a或LED单元60b中的一个。

可选地，超声波诊断设备100还包括存储单元70，存储单元70与控制单元20连接，存储单元70用于存储控制单元20所接收到的数据。

例如，当控制单元20从信号处理单元60接收到含有血流信息的信号，则可以先将含有血流信息的信号的相关数据存储在存储单元70，然后再对数据进行分析，可以防止突然掉电等情况而导致数据的丢失。

可选地，超声波诊断设备100还包括通信单元80，通信单元80与控制单元20连接，通信单元80用于实现控制单元20与终端的数据通信。

其中，通信单元80采用可实现无线通信的单元即可，比如使用WIFI、蓝牙、NFC或线圈载波。通过通信单元80可将数据直接传输至终端，由终端进行显示，可直观的了解到具体的检测结果。

应理解，在本申请中，可以将终端称为智能终端设备、终端设备、终端装置或电子设备等等。电子设备又可称之为用户设备(user equipment，UE)、移动台(mobile station，MS)、移动终端(mobileterminal，MT)等。例如，具有无线连接功能的手持式设备、车载设备或车载设备等。电子设备还可包括但不限于搭载安卓、微软或者其它操作系统的便携式电子设备。上述便携式电子设备也可以是诸如具有触敏表面(例如触控面板)的膝上型计算机(laptop)等。目前，一些终端的举例为：手机(mobile phone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(mobile internet device，MID)、可穿戴设备，虚拟现实(virtualreality，VR)设备、增强现实(augmented reality，AR)设备、工业控制(industrialcontrol)中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程手术(remotemedical surgery)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端等。

可选地，超声波诊断设备100还包括电源单元90，电源单元90与超声波诊断设备100中的各个单元连接，电源单元90用于为超声波诊断设备100中的各个单元提供工作电压。

其中，电源单元90分别与控制单元20、信号激励单元50、信号处理单元60、存储单元70以及通信单元80连接，电源单元90能够将外部输入的电源转化为各个单元所需的稳定电压，用以实现各个单元的稳定工作。

其中，在一实施方式中，如图8所示，电源单元90由可充电电池91、电压转换电路92和充电电路93组成，可充电电池91用于通过电压转换电路92为超声波诊断设备100中的各个单元提供工作电压，以及通过充电电路93获得充电电压。

即电压转换电路92用于将可充电电池91所提供的电压转换为超声波诊断设备100中的各个单元正常工作时所需电压，可充电电路93则通过USB端口输入5V电压对可充电电池91进行充电，或者通过无线充电的方式对可充电电池91进行充电。

需要说明的是，如图4或图5所示的超声波诊断设备100的硬件结构仅是一个示例，并且，超声波诊断设备100可以具有比图中所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置，图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。例如，上述通信单元80可以作为控制单元20的其中一个功能单元，也可以整合在控制单元20中，控制单元20可采用Ambiq Micro的Apollo微控制器。

图9为本发明实施例提供的超声波回波信号采集方法的流程示意图，所述方法可以由图2或图3或图4或图5所示的超声波诊断设备执行，如图9所示，所述方法包括：

901：分别获取所述超声探头在不同姿态下所接收的超声波回波信号，以及所述姿态测量单元检测的所述超声探头的姿态信息，其中，所述超声波回波信号为所述超声探头用于检测有血液流过的待检测部位时，所述超声探头所产生的超声波信号的回波信号。

本发明实施例的超声波回波信号采集方法除用于图2或图3或图4或图5所示的超声波诊断设备外，也可以用于其他诊断设备或医疗设备。当超声探头中的压电陶瓷处在电场中时，其在电场力的作用下发生形变，利用的是超声探头的逆压电效应，即为实现发射超声波的过程；当超声波发现缺陷引起缺陷振动，其中一部分沿原路返回，由于超声波具有一定的能量，再作用到压电陶瓷上，使压电陶瓷在交变拉力与压力的作用下产生交变电场，则利用的是超声探头的正压电效应，即为实现接收超声波的过程。

则在用于超声波诊断设备时，可以先对超声探头输入电能，超声探头中的压电陶瓷在交变电场力的作用下，产生超声波信号，在超声波信号碰到障碍物后返回，为超声波回波信号，超声波回波信号作用于超声探头，超声探头在交变拉力与压力的作用下输出对应的电信号。同时，姿态测量单元会实时测量超声探头的姿态信息，超声探头的姿态信息即超声探头相对于地平线的方向和位置，以用于后续对超声探头的姿态进行调整，获得最佳的检测姿态。

902：基于所述超声波回波信号，在不同时间点所对应的不同姿态信息中确定所述超声探头的预设姿态信息。

903：基于所述预设姿态信息，确定所述预设姿态信息对应的预设姿态信息范围。

904：获取所述姿态测量单元检测的当前姿态信息。

在本实施例中，将姿态信息记为g＝[R P Y]，其中，R、P、Y为姿态信息g的三个具体方位，R、P、Y分别对应姿态测量单元的Roll轴、pitch轴以及yaw轴上的具体方位数据，其中，yaw轴为竖直方向上的轴，Roll轴与pitch轴为水平方向上的轴，且Roll轴、pitch轴以及yaw轴两两之间相互垂直。

则根据所接收的多个时间点所对应的超声波回波信号，可从已经获取到的多个姿态信息中提取到超声探头的预设姿态信息，并进一步根据提取到的预设姿态信息设置一个对应的预设姿态信息范围，例如，预设姿态信息记为g0＝[R0 P0 Y0]，则可将预设信息范围设定为g0±x0＝[R0±X1 P0±X2 Y0±X2],X1、X2与X3为对应的具体方位数据可波动的范围，±分别代表正向波动与反向波动。

应理解，X1、X2与X3可设置为相同的数值，也可以不同，并且具体的数值可根据用户的需求进行不同的设置，这里不做限制。

当超声探头的当前姿态信息处于预设姿态信息范围时，使用超声探头所检测到的血流速度更加的精确，此时预设姿态信息方位与最佳的检测姿态的范围相匹配。

在一实施方式中，首先对所述超声波回波信号进行短时傅里叶变换，获得血流功率谱波形之后，再基于血流功率谱波形以及姿态信息，在不同时间点所对应的不同姿态信息中确定所述超声探头的预设姿态信息，其中，短时傅里叶变换采用滑动窗口机制，设定窗口大小和步长，让窗口在时域信号上滑动，分别计算每个窗口的短时傅里叶变换，形成了不同时间窗口对应的频域信号，拼接起来就成为了频率随时间变化的数据，即血流功率谱波形。

进一步地，在一实施例中，如图10a所示，图10a为确定超声探头的预设姿态信息的一种具体的实施方式，包括：

9021a：获取预设时长内所述超声探头以所述待检测部位所在垂直轴为转动轴进行转动时的转动圈数，其中，所述垂直轴与所述待检测部位的血流方向垂直。

9022a：基于所述预设时长以及所述转动圈数，计算所述超声探头转动一圈的旋转时长。

请一并参照图11，假设超声探头10与用户的待检测部位之间的接触位置为N点，则以经过N点的垂直轴作为转动轴，即曲线s轴为转动轴，s轴与待检测部位的血流方向a垂直，超声探头10可沿着s轴转动，转动方向可以为如箭头所示的逆时针方向，因此，在将超声探头转动过程中，姿态测量单元能够检测到超声探头的不同位置的姿态信息。可理解，在其他实施例中，也可以将超声探头顺时针方向转动。

需要说明的是，在图11中，由于血流方向a为水平方向，因此s轴为竖直方向的转动轴，而在其他的实施例中，若血流方向a与水平方向之间存在夹角，则为了保持s轴与血流方向a垂直，s轴同样会与竖直方向之间存在夹角。

当进行超声波回波信号采集时，需先设置一个转动时间，即预设时长，在转动时间内，通过手动控制或者自动控制的方式控制超声探头沿着S轴转动，例如，在自动控制的方式下，可以将超声探头与电机连接，即电机的转轴所在的竖直轴即为转动轴S轴，通过电机的转轴的旋转带动超声探头的自动转动，在转动停止后，读取到超声探头的实际转动圈数，根据超声探头的转动时间与转动圈数的比值可计算得超声探头转动一圈的旋转时长。

例如，设定每次总转动时长为9秒，当超声探头开始转动时，计时同时开启，在计时到9秒的时刻，停止转动超声探头，并获取超声探头的实际转动圈数，假设为3圈，则可得超声探头每转动一圈的时间为9/3＝3秒。

9023a：基于所述旋转时长，将所述预设时长划分为多个时间段。

9024a：获取各个时间段内所述血流功率谱波形的最大值。

以预设时长为9秒为例进行说明，则可以将9秒平均分成多段，比如1-3秒为第一段、4-6秒为第二段、7-9秒为第三段；也可以将9秒采用滑动窗口处理，比如1-3秒为第一段、2-4秒为第二段、3-5秒为第三段…，以此类推，将9秒分为多段，也可以采用其他分段方式，如均分成不等分的多个时间段。

再对每一时间段中的血流功率谱波形进行搜索，例如，在一些实施例中，在每一时间段中的血流功率谱波形上从左到右进行数值的查询，在某个数值比其左右两端都大时则将该值确定为一个最大值，然后继续对下个时间段进行数值查询，直至查询完整个血流功率谱波形结束，从而可得出该预设时长内的所有最大值。

9025a：获取各个所述最大值对应的时间点所对应的姿态信息。

9026a：基于所述各个所述最大值对应的时间点所对应的姿态信息，确定所述超声探头的预设姿态信息。

由于功率谱的定义为单位频带内的信号功率，它表示了信号功率随着频率的变化情况，即信号功率在频域的分布状况，因此选择获取血流功率谱波形的最大值，此时信号功率最大，则所检测出的结果更加精确。在一实施方式中，可以任选任意一个旋转时长内血流功率谱波形的最大值，并将该最大值对应的时间点所对应的姿态信息作为预设姿态信息。

进一步的，为了更好的规避出现偶然现象而导致检测结果异常的情况出现，例如，假设在检测过程中，某个旋转时长内血流功率谱波形的最大值出现了较大误差，此时若直接采用该最大值对应的时间点所对应的姿态信息作为预设姿态信息，则检测结果也会跟着出现误差。

为了解决上述情况，则可以对所有旋转时长内的血流功率谱波形均进行处理。例如，在另一实施方式中，采用均值处理的方式，即在获取各个最大值对应的时间点所对应的姿态信息之后，将所有最大值对应的时间点所对应的姿态信息中的每一个对应方位均分别进行求平均值，通过该平均值确定超声探头的预设姿态信息。

同样地，假设总转动时长为9秒，在9秒内超声探头的实际转动圈数为3圈，则超声探头每转动一圈的时间为9/3＝3秒，将9秒采用滑动窗口的方式进行处理，即将9秒的转动时长分别划分为(1-3秒)、(2-4秒)、(3-5秒)、(4-6秒)、(5-7秒)、(6-8秒)以及(7-9秒)，再分别提取在(1-3秒)内血流功率谱波形的最大值，记为最大值max1；在(2-4秒)内血流功率谱波形的最大值，记为最大值max2；在(3-5秒)内血流功率谱波形的最大值，记为最大值max3…，依次类推，(1-3秒)、(2-4秒)、(3-5秒)、(4-6秒)、(5-7秒)、(6-8秒)以及(7-9秒)中的最大值分别为max1、max2、max3、max4、max5、max6、以及max7。

根据最大值max1对应的时间点，获得该时间点所对应的姿态信息为g1＝[R1 P1Y1]；根据最大值max2对应的时间点，获得该时间点所对应的姿态信息为g2＝[R2 P2 Y2]；根据最大值max3对应的时间点，获得该时间点所对应的姿态信息为g3＝[R3 P3 Y3]…根据最大值max7对应的时间点，获得该时间点所对应的姿态信息为g7＝[R7 P7 Y7]，对姿态信息g1-g7中的各个方位信息进行求平均值

应理解，还可以通过其他处理方式以减小误差的出现概率，这里不做限制。例如，还可以采用一种中值的处理方式，在获取各个最大值对应的时间点所对应的姿态信息之后，将所获取到的所有姿态信号进行大小的比较，若姿态信号的总数为单数，则以代表同一方位的所有值取中间值作为预设姿态信息中的一个方位；若姿态信号的总数为双数，则在代表同一方位的所有值中取位于中间的两个值，并计算这两个值的平均值作为预设姿态信息中的一个方位。

而在另一实施例中，请参照图10b，图10b为确定超声探头的预设姿态信息的另一种具体的实施方式，包括：

9021b：确定所述血流功率谱波形为零值时对应的时间点所对应的姿态信息。

9022b：基于所述零值时对应的时间点所对应的姿态信息，确定所述超声探头与水平位置的第一夹角。

9023b：基于所述第一夹角，以及所述超声探头与用户被检测部位间的预设夹角确定所述超声探头的预设姿态信息。

由多普勒频移的公式可知，超声探头与血流方向的夹角为90°时，多普勒频移为0，因此可以利用这一种特殊情况来确定预设姿态信息。

如图12所示，其中，虚线a1为血流方向；直线L表示水平位置；姿态信息g0表示当超声探头与血流方向的夹角为90°时，超声探头的姿态信息，且，此时也为零值时对应的时间点所对应的姿态信息；姿态信息g表示超声探头的任一姿态信息。夹角R0为姿态信息g0与直线L之间的夹角，即夹角R0为第一夹角。

可选地，将夹角θ记为预设夹角，由图11可得：θ＝90°-(R0-R)，即R＝θ+R0-90°，因此在夹角R0一定的情况下，夹角R由夹角θ确定，即夹角R由预设夹角确定，而夹角R则确定的是超声探头的姿态信息g，因此此时的姿态信息g即为预设姿态信息。

综上，首先计算第一夹角R0与预设夹角θ的和，再将该和减去90°可得到夹角R，根据夹角R可直接查找到对应的姿态信息，该姿态信息即为预设姿态信息。

应理解，预设夹角θ的值可根据不同的应用场景进行不同设置，这里不做限制。例如，为了在得到较为精准的超声波回波信号的同时，能够使操作更加的简便，则可以将预设夹角θ设置为45°，而在另一些实施方式中，为了检测到更加的精准的超声波回波信号，则可进一步减小预设夹角θ，从而得到更加精准的血流速度

通过图10a或图10b的方式均可获得较为准确的预设姿态信息，从而能够使最终的检测结果较为准确，同时操作简单，即使未经过专业培训的人员也能够进行较好的应用，用户体验较佳。

进一步地，在另一实施方式中，还可以将图10a与图10b的方式进行结合来获得预设姿态信息，例如，将利用图10a的方式所获得的预设姿态信息记为第一预设姿态信息，将利用图10b的方式所获得的预设姿态信息记为第二预设姿态信息，以第一预设姿态信息与第二预设姿态信息之间的平均值作为最终的预设姿态信息，则可以进一步降低误差出现的概率，提高检测的准确度。而在其他实施方式中，还可以采用其他的结合方式，例如，在获取到第一预设姿态信息与第二预设姿态信息之后，取两者之间的大值作为最终的预设姿态信息等，这里不做限制。

905：若所述当前姿态信息不在所述预设姿态信息范围内，根据所述当前姿态信息和所述预设姿态信息范围输出调整信号，所述调整信号用于调整所述当前姿态信息。

906：若所述当前姿态信息在所述预设姿态信息范围内，获取所述当前姿态信息对应的超声波回波信号，所述超声波回波信号用于确定血流速度。

应理解，在实际应用中，姿态测量单元以一定的频率检测姿态信息，或者控制器以一定的频率接收姿态测量单元检测的姿态信息，以及在调整超声探头的过程中，虽然存在一个最佳检测姿态，但为了更加便于用于操作，增加可操作性，设置当前姿态信息在预设姿态信息范围内，能够较大程度保证检测精度的基础上，降低操作难度，则可适用于更多的用户。

则当所述当前姿态信息不在预设姿态信息范围内，根据当前姿态信息和预设姿态信息范围的上限值或下限值之间的差值输出调整信号，以调整超声探头的逐渐往预设位置移动，直至移动到预设位置的附近，使姿态测量单元所检测的姿态信息在预设姿态信息范围内则停止移动超声探头，此时的超声波回波信号能较好地反映血流速度，并且，通过当前的超声波回波信号中能够提取到血流速度的相关数据，然后将相关数据输出，以供用户参考。

进一步地，在一实施方式中，在根据当前姿态信息和预设姿态信息范围输出调整信号之后，还可以根据调整信号输出语音调整信息，语音调整信息用于提醒用户如何调整超声探头，例如输出语音信息“当前超声探头与待检测部位的夹角较小，请往夹角增大的方向调整”，则用户可根据语音调整信息对超声探头进行位置调整。直至当前姿态信息在预设姿态信息范围内，再输出语音确认信息，提醒用户将超声探头保持固定于当前姿态进行检测，可获得较为精确的检测结果。

本发明提供的超声波回波信号采集方法与超声波诊断设备，超声波回波信号采集方法应用于超声探头，超声探头内设置有姿态测量单元，首先，分别获取超声探头在不同姿态下接收的超声波回波信号，以及所述姿态测量单元检测的超声探头的姿态信息，再根据所述超声波回波信号，在不同时间点所对应的不同姿态信息中确定超声探头的预设姿态信息，并获取姿态测量单元检测的当前姿态信息，同时，基于预设姿态信息确定预设姿态信息对应的预设姿态信息范围，若当前姿态信息不在预设姿态信息范围内，根据当前姿态信息和预设姿态信息范围输出调整信号，调整信号用于调整当前姿态信息；当当前姿态信息在预设姿态信息范围内时，获取当前姿态信息对应的超声波回波信号，，预设姿态信息范围为检测效果较佳的检测姿态的范围，由于此时超声波诊断设备的检测姿态与预设的较佳的检测姿态的范围相匹配，使得采集到的超声波回波信号能够更为准确地反映血流速度，从而在利用该超声波回波信号确定血流速度时，能够得到更为准确的结果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。