[发明专利]一种实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法

权利要求书

1.一种实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、首先对体外仿体进行HIFU辐射，并采用B超图像采集器观测并记录仿体中空化气泡群的时空行为；

步骤二、对B超图像采集器采集的关于空化气泡群时空行为的视频图像进行处理；

步骤三、在处理后的每一帧B超图像中选取感兴趣区和参考区；

步骤四、将每一帧B超图像中感兴趣区与参考区进行比较，计算反映每一帧图像声空化强度的相对p值p_relative；具体为：

1)计算每一帧B超图像中感兴趣区和参考区中每条扫描线上每N个周期的次谐波信号的均方根值；

2)将感兴趣区和参考区中每条扫描线上次谐波信号的均方根值与参考区进行比较，得到每条扫描线上次谐波信号的分布差异度值；

3)计算感兴趣区中扫描线上次谐波信号的分布差异度值的算术平均值，计算参考区中扫描线上次谐波信号的分布差异度值的算术平均值；

4)根据公式(一)计算反映每一帧图像声空化强度的相对p值p_relative：

上式中，p_ROI表示感兴趣区中扫描线上次谐波信号的分布差异度值的算术平均值，p_RR表示参考区中扫描线上次谐波信号的分布差异度值的算术平均值；

步骤五、根据所述步骤四得到的各帧B超图像对应的相对p值p_relative，由此判断空化气泡群的时空行为。

2.根据权利要求1所述的实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法，其特征在于，所述步骤二中，对每一帧B超图像进行处理，处理过程包括带通滤波处理。

3.根据权利要求1所述的实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法，其特征在于，所述步骤三中，根据HIFU治疗方案设定的治疗区域，在处理后的每一帧B超图像中选取包含空化气泡的区域为感兴趣区，在感兴趣区附近选取等面积的矩形区为参考区。

4.根据权利要求1所述的实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法，其特征在于，所述步骤一 中：

根据公式(二)计算每一帧B超图像中感兴趣区和参考区中每条扫描线上每N个周期的次谐波信号的均方根值，

上式中，n表示感兴趣区或参考区中第n条扫描线，表示感兴趣区或参考区中第n条扫描线上每N个周期的次谐波信号的均方根值，p_0.5f(x)表示感兴趣区或参考区中第n条扫描线上次谐波信号每N个周期对应的次谐波信号幅值，f_s表示B超图像采集器的扫描频率，f_0.5表示感兴趣区中第n条扫描线上的次谐波信号频率。

5.根据权利要求4所述的实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法，其特征在于，所述步骤二 中：根据Shapiro-Wilk检验计算得到感兴趣区和参考区中每条扫描线上次谐波信号的分布差异度值。

6.根据权利要求5所述的实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法，其特征在于，所述步骤五中，根据设定的统计学显著性水平α以及通过步骤四得到的各帧B超图像对应的相对p值p_relative，当B超图像对应的相对p值p_relative小于α时，认为该帧B超图像对应的时间点为发生声空化的时间阈值。

7.根据权利要求2所述的实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法，其特征在于，通滤波处理中滤波带宽设定为B超图像采集器中心工作频率的50％-80％。

8.根据权利要求1所述的实时监测高强聚焦超声治疗声空化的方法，其特征在于，该方法提供实时监测高强聚焦超声治疗声空化的系统，该系统包括任意波形发生器(1)、与任意波形发生器(1)连接的功率放大器(2)、与功率放大器(2)连接的阻抗匹配电路(3)、与阻抗匹配电路(3)连接的强聚焦换能器(4)、仿体(5)、超声探头(7)、与超声探头(7)连接的三维计算机控制运动系统(8)以及与三维计算机控制运动系统(8)连接的B超图像采集器(9)，其中强聚焦换能器(4)和仿体(5)均置于水槽(6)中，强聚焦换能器(4)置于仿体(5)一侧，该水槽(6)注满除气水，用于将仿体(5)浸没在其中；所述功率放大器(2)将任意波形发生器(1)输出的波形信号放大，经阻抗匹配电路(3)后驱动强聚焦换能器(4)激发声场，所述B超图像采集器(9)控制三维计算机控制运动系统(8)带动超声探头(7)对仿体(5)辐射，利用B超图像采集器(9)观测并记录空化气泡群的时空行为。