本發(fā)明屬于超聲成像，特別是涉及一種基于行列尋址超聲換能器的三維實(shí)時(shí)被動(dòng)聲成像方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、大量臨床研究表明，微泡介導(dǎo)的超聲空化治療技術(shù)能夠有效輔助藥物遞送，改善肝癌和胰腺癌等疾病的治療效果。這種輔助治療方式主要通過(guò)微泡空化活動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)介導(dǎo)發(fā)生期望的生物效應(yīng)。然而，微泡空化活動(dòng)的隨機(jī)性較強(qiáng)。尤其是在相同聲壓下，較大尺寸的微泡更容易發(fā)生瞬態(tài)空化并破裂，這可能在軟組織表面形成高能射流并損傷周圍的健康組織。為確保微泡介導(dǎo)超聲空化在治療中的安全性和有效性，減少對(duì)健康組織的損傷風(fēng)險(xiǎn)，并提高靶向藥物遞送的準(zhǔn)確性，實(shí)時(shí)成像、監(jiān)測(cè)和調(diào)控體內(nèi)微泡的狀態(tài)與分布至關(guān)重要。當(dāng)前，大多數(shù)被動(dòng)聲成像方法僅提供二維切面空化活動(dòng)信息，無(wú)法動(dòng)態(tài)捕捉三維空化活動(dòng)。聚焦超聲波束的焦域是三維橢球形狀，容易引發(fā)成像平面外、非靶區(qū)位置的空化活動(dòng)，只依賴二維成像會(huì)忽視這些額外的空化活動(dòng)，是影響治療安全的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，三維被動(dòng)聲成像對(duì)提供更全面的微泡動(dòng)態(tài)視圖尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于行列尋址超聲換能器的三維實(shí)時(shí)被動(dòng)聲成像方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，用于解決上述問(wèn)題。

2、本發(fā)明提供的基于行列尋址超聲換能器的三維實(shí)時(shí)被動(dòng)聲成像方法，包括：

3、通過(guò)行列尋址超聲換能器被動(dòng)接收三維監(jiān)測(cè)聲空化活動(dòng)的超聲信號(hào)；所述行列尋址超聲換能器由行陣列和列陣列構(gòu)成，所述超聲信號(hào)包括行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)；

4、根據(jù)所述行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)分別重建三維聲場(chǎng)，得到行陣列三維聲場(chǎng)和列陣列三維聲場(chǎng)；

5、在各頻段中選定目標(biāo)頻段，通過(guò)對(duì)目標(biāo)頻段內(nèi)各頻率上的行陣列三維聲場(chǎng)和列陣列三維聲場(chǎng)進(jìn)行互相關(guān)疊加，得到行列陣列的三維被動(dòng)空化圖像。

6、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)所述行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)分別重建三維聲場(chǎng)，得到行陣列三維聲場(chǎng)和列陣列三維聲場(chǎng)，包括：

7、基于所述行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)，分別確定行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)；

8、通過(guò)復(fù)制或旋轉(zhuǎn)所述行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)，分別得到行陣列三維聲場(chǎng)和列陣列三維聲場(chǎng)。

9、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，基于所述行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)，分別確定行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)，包括：

10、將行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)分別在時(shí)間方向上進(jìn)行一維傅里葉變換，得到第一變換結(jié)果；

11、分別將所述第一變換結(jié)果和延遲傳播算子相乘，各自得到第一乘積；

12、基于所述第一乘積，沿著通道方向求和，確定行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)。

13、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，基于所述行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)，分別確定行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)，包括：

14、分別將行陣列信號(hào)和所述列陣列信號(hào)在時(shí)間方向和橫向方向上進(jìn)行一維傅里葉變換，得到第二變換結(jié)果；

15、分別將行陣列和列陣列的所述第二變換結(jié)果和空間域傳播算子相乘，各自得到第二乘積；

16、基于所述第二乘積，沿著行陣列排布方向或列陣列排布方向進(jìn)行傅里葉逆變換，確定行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)。

17、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，基于所述行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)，分別確定行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)，包括：

18、構(gòu)造至少兩組變跡函數(shù)；

19、基于所述超聲信號(hào)和各組所述變跡函數(shù)，分別得到行陣列子孔徑信號(hào)和列陣列子孔徑信號(hào)；

20、將各所述行陣列子孔徑信號(hào)和列陣列子孔徑信號(hào)分別在時(shí)間方向和橫向方向上進(jìn)行一維傅里葉變換，得到第三變換結(jié)果；

21、分別將行陣列子孔徑信號(hào)和列陣列子孔徑信號(hào)的所述第三變換結(jié)果和空間域傳播算子相乘，各自得到第三乘積；

22、將行陣列和列陣列的各所述第三乘積，分別沿著通道方向求和，得到行陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)和列陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)；

23、分別基于各所述行陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)和各列陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)，確定行陣列矩陣和列陣列矩陣各自的空間權(quán)重系數(shù)；

24、根據(jù)行陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)、列陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)和空間權(quán)重系數(shù)，確定所述行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)。

25、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，基于所述行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)，分別確定行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)，包括：

26、構(gòu)造至少兩組變跡函數(shù)；

27、基于所述超聲信號(hào)和各組所述變跡函數(shù)，分別得到行陣列子孔徑信號(hào)和列陣列子孔徑信號(hào)；

28、將各所述行陣列子孔徑信號(hào)和列陣列子孔徑信號(hào)分別在時(shí)間方向上進(jìn)行一維傅里葉變換，得到第四變換結(jié)果；

29、分別將行陣列子孔徑信號(hào)和列陣列子孔徑信號(hào)的所述第四變換結(jié)果和延遲傳播算子相乘，各自得到第四乘積；

30、將行陣列和列陣列的各所述第四乘積，分別沿著通道方向求和，得到行陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)和列陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)；

31、分別基于各所述行陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)和各列陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)，確定行陣列矩陣和列陣列矩陣各自的空間權(quán)重系數(shù)；

32、根據(jù)行陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)、列陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)和空間權(quán)重系數(shù)，確定所述行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)。

33、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)行陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)、列陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)和空間權(quán)重系數(shù)，確定所述行陣列二維聲場(chǎng)和列陣列二維聲場(chǎng)，包括：

34、將各所述行陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)相加，將各所述列陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)相加，分別得到行陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)的第一總和以及列陣列子孔徑頻域聲場(chǎng)的第二總和；

35、將所述第一總和與行陣列矩陣的空間權(quán)重系數(shù)相乘，得到所述行陣列二維聲場(chǎng)，將所述第二總和與列陣列矩陣的空間權(quán)重系數(shù)相乘，得到所述列陣列二維聲場(chǎng)。

36、本發(fā)明提供的基于行列尋址超聲換能器的三維實(shí)時(shí)被動(dòng)聲成像裝置，包括：

37、信號(hào)接收模塊，用于通過(guò)行列尋址超聲換能器被動(dòng)接收三維監(jiān)測(cè)聲空化活動(dòng)的超聲信號(hào)；所述行列尋址超聲換能器由行陣列和列陣列構(gòu)成，所述超聲信號(hào)包括行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)；

38、處理模塊，根據(jù)所述行陣列信號(hào)和列陣列信號(hào)分別重建三維聲場(chǎng)，得到行陣列三維聲場(chǎng)和列陣列三維聲場(chǎng)；

39、成像模塊，在各頻段中選定目標(biāo)頻段，通過(guò)對(duì)目標(biāo)頻段內(nèi)各頻率上的行陣列三維聲場(chǎng)和列陣列三維聲場(chǎng)進(jìn)行互相關(guān)疊加，得到行列陣列的三維被動(dòng)空化圖像。

40、本發(fā)明提供的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：

41、一個(gè)或多個(gè)處理器；

42、存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)所述的基于行列尋址超聲換能器的三維實(shí)時(shí)被動(dòng)聲成像方法。

43、本發(fā)明提供的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序被計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行時(shí)，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述的基于行列尋址超聲換能器的三維實(shí)時(shí)被動(dòng)聲成像方法。

44、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明中利用行列陣列的特性，在聲場(chǎng)重建過(guò)程中可以應(yīng)用當(dāng)前傳統(tǒng)的線陣二維超聲被動(dòng)聲成像技術(shù)，通過(guò)復(fù)制和旋轉(zhuǎn)操作構(gòu)建行陣列和列陣列的三維聲場(chǎng)，最終通過(guò)計(jì)算兩個(gè)三維聲場(chǎng)的互相關(guān)，顯著降低偽影。相比于傳統(tǒng)的三維超聲成像，該方法具備更低的計(jì)算復(fù)雜度。此外，行列陣列被動(dòng)聲成像能夠與現(xiàn)有的b模式超聲診斷成像相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)雙模態(tài)的體積成像，從而實(shí)現(xiàn)更精確的定位和監(jiān)測(cè)。這一技術(shù)有助于優(yōu)化聲空化治療技術(shù)的可視化監(jiān)測(cè)方案，減少影響治療安全和效率的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素。。

45、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術(shù)。