【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗设备，具体涉及一种多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法、设备及存储介质。
技术介绍
1、在经颅聚焦超声治疗中，聚焦方法的精确性是确保治疗效果和安全性的关键。在实际应用中，声波在通过头骨时可能会发生不同程度的偏移，导致聚焦点出现误差，从而影响治疗效果。因此，经颅聚焦超声在治疗过程中，必须克服颅骨的影响，尤其是颅骨对超声波的散射和衰减作用。
2、现有的主流聚焦调节方式有两种，焦点反馈校正技术和时间反转技术。
3、焦点反馈校正技术，依赖于实时mri成像技术来监控超声波的传播路径和聚焦位置。通过实时获取治疗区域的反馈信息，系统可以根据实际情况动态调整超声波的发射参数，如波束的强度、方向、频率等，以确保超声波聚焦在目标脑区。这一技术的优势在于可以在治疗过程中实时调整，避免了由于颅骨结构差异或个体差异所带来的误差，从而实现更高精度的治疗。但由于算法和硬件的固有限制，并且需要等待mri成像时间，导致校准时间过长，并且对设备要求较高。
4、时间反转技术，利用阵列超声换能器发送超声波并接收反射信号。系统通过记录接收到的反射信号，并通过计算机算法反转时间，将接收到的信号传播回去。这一过程相当于在时间上“倒流”，使得声波能够精确地聚焦在治疗目标区域。这种方法的优势在于不需要实时的图像反馈，而是通过对接收到的回波信号进行反转计算。这使得时间反转方法在某些情况下更为高效，尤其是在实时成像难以实施的场合。但是该方法需要依托精确的声波传播模型，计算复杂，计算时间较长，难以实现多阵元相控聚焦超声焦点的快速调整
5、因此，目前的主流聚焦调节方式，处理时间均较长，聚焦调节的实时性不足，亟需开发新的、不依托反馈调节和复杂声学模型的多阵元相控经颅聚焦超声快速聚焦方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法、设备及存储介质，以解决现有技术中主流聚焦调节方式，处理时间均较长，聚焦调节的实时性不足的问题。
2、根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，包括：
3、获取患者的脑部三维mri和ct图像数据并配准，确定焦点位置坐标和经颅聚焦超声各阵元位置坐标；
4、根据脑部三维mri和ct图像数据中的体素值，确定颅骨和各部分脑组织中的声传播速度；
5、根据焦点位置坐标和各阵元位置坐标，得出各阵元发射的超声波到焦点位置的直线形式的传播路径；
6、根据颅骨和各部分脑组织中的声传播速度，对各阵元的传播路径进行积分计算，得出每条传播路径的总传递时间；
7、从各传播路径的总传递时间中得出最大传递时间，计算最大传递时间与其他传播路径的总传递时间的差值；
8、根据所述差值，计算得到对应阵元的相位差，根据所述相位差调整对应阵元超声相位的输入。
9、优选的，所述的多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，所述获取患者的脑部三维mri和ct图像数据并配准，包括：
10、在患者的头皮部位标记各阵元位置，所述患者佩戴头盔式相控聚焦超声换能器；
11、对患者进行脑部三维mri和ct图像数据采集；
12、根据脑部三维mri和ct图像数据，将标记的各阵元位置作为参考点进行配准，得出三维立体图像矩阵。
13、优选的，确定焦点位置坐标和经颅聚焦超声各阵元位置坐标，包括：
14、根据所述三维立体图像矩阵构建三维坐标系，根据图像像素点之间的距离和切片厚度确定每个像素值的坐标；
15、根据标记的各阵元位置确定焦点位置坐标和各阵元位置坐标。
16、优选的，根据脑部三维mri和ct图像数据中的体素值，确定颅骨和各部分脑组织中的声传播速度，包括：
17、根据ct图像中像素点的亨氏值h计算颅骨的声传播速度为
18、1500+1400(h/hmax)；
19、根据mri图像中的灰度值确定各部分脑组织中的声传播速度，其中，灰度值为0的位置声传播速度为1500m/s，灰度值在1到9之间的位置声传播速度为1475m/s，灰度值在10到20之间的位置声传播速度为1540m/s，灰度值在21到39之间的位置声传播速度为1546.3m/s，灰度值在40到50之间的位置声传播速度为1552.5m/s，灰度值在51到78之间的位置声传播速度为1546.3m/s，灰度值在81到220之间的位置声传播速度为1500m/s，灰度值大于221的位置声传播速度为3476m/s。
20、优选的，根据颅骨和各部分脑组织中的声传播速度，对各阵元的传播路径进行积分计算，得出每条传播路径的总传递时间，包括：
21、根据焦点位置坐标和各阵元位置坐标计算得出各阵元的传播路径的总距离；
22、对于每条传播路径：以传播路径中声波的最小波长的一半作为间隔，将所述传播路径等分为n段；根据颅骨和各部分脑组织中的声传播速度计算每段路径的平均声速，根据平均声速计算得出每段距离的声传播时间；将该传播路径上每段距离的声传播时间进行累加，得到该传播路径的总传递时间。
23、根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦设备，包括：
24、头盔式多阵元相控聚焦超声换能器，用于发射超声波信号；
25、mri和ct图像数据采集模块，用于获取患者的脑部三维mri和ct图像数据并配准，确定焦点位置坐标和经颅聚焦超声各阵元位置坐标；
26、聚焦计算模块，用于根据脑部三维mri和ct图像数据中的体素值，确定颅骨和各部分脑组织中的声传播速度；根据焦点位置坐标和各阵元位置坐标，得出各阵元发射的超声波到焦点位置的直线形式的传播路径；根据颅骨和各部分脑组织中的声传播速度，对各阵元的传播路径进行积分计算，得出每条传播路径的总传递时间；从各传播路径的总传递时间中得出最大传递时间，计算最大传递时间与其他传播路径的总传递时间的差值；根据所述差值，计算得到对应阵元的相位差，根据所述相位差调整对应阵元超声相位的输入。
27、根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述任一项所述的方法。
28、本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
29、可以理解的是，本专利技术示出的技术方案，能够根据三维mri和ct图像确定焦点和各阵元的坐标，计算颅骨和各部分脑组织中的声传播速度；根据坐标得到各阵元发射的超声波的传播路径；进而计算得出每条传播路径的总传递时间；计算最大传递时间与其他传播路径的总传递时间的差值；根据差值，计算得到对应阵元的相位差，从而调整对应阵元超声相位的输入。可以理解的是，本专利技术示出的技术方案，不需要进行反馈校正，有效提高了多阵元相控聚焦换能器的经颅聚焦效果，减少了计算时间，提高了相控焦点控制的实时性。
30、应当理解的是，以上的一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，其特征在于，所述获取患者的脑部三维MRI和CT图像数据并配准，包括：
3.根据权利要求2所述的多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，其特征在于，确定焦点位置坐标和经颅聚焦超声各阵元位置坐标，包括：
4.根据权利要求1所述的多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，其特征在于，根据脑部三维MRI和CT图像数据中的体素值，确定颅骨和各部分脑组织中的声传播速度，包括：
5.根据权利要求1所述的多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，其特征在于，根据颅骨和各部分脑组织中的声传播速度，对各阵元的传播路径进行积分计算，得出每条传播路径的总传递时间，包括：
6.一种多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦设备，其特征在于，包括：
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1～5任一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，其特征在于，所述获取患者的脑部三维mri和ct图像数据并配准，包括：
3.根据权利要求2所述的多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，其特征在于，确定焦点位置坐标和经颅聚焦超声各阵元位置坐标，包括：
4.根据权利要求1所述的多阵元相控聚焦超声经颅快速聚焦方法，其特征在于，根据脑部三维mri和ct图像数据中...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：声动医疗科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：
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