CN113117268B - 用于检测空化效应的装置及超声治疗设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供用于检测空化效应的方法，包括：针对每个预设时间段，控制聚焦换能器在该预设时间段内的多个时刻向焦点区域发射检测信号；获取所述聚焦换能器在该预设时间段内接收到的回波信息，该预设时间段对应的所述回波信息包括该预设时间段内每个时刻对应的、经由所述焦点区域反射产生的所述检测信号对应的回波信号；根据该预设时间段内每个时刻对应的所述回波信号，生成该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息；至少根据该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应。本公开还提供了用于检测空化效应的装置及超声治疗设备。

Description

用于检测空化效应的装置及超声治疗设备

技术领域

本公开实施例涉及超声治疗技术领域，特别涉及一种用于检测空化效应的方法及装置、超声治疗设备。

背景技术

目前，高强度聚焦超声(HIFU)治疗技术主要通过将超声波聚焦在人体内很小的焦点区域处，在焦点区域对应的组织(病变组织、靶区组织)上形成高强度、连续超声能量，从而产生瞬态高温效应、空化效应、机械效应和声化效应，使细胞膜、核膜破裂、蛋白质凝固，进而可以选择性地使焦域点区域的组织发生凝固性坏死，以使焦点区域的组织失去增殖、浸润和转移的能力，从而达到治疗的效果。高强度聚焦超声治疗技术作为一种***和其他疾病的新技术已经得到临床的认可，且在临床上广泛应用于多种肿瘤和非肿瘤疾病的治疗。

空化效应是高强度超声作用下影响治疗结果的重要因素。在治疗过程中，在焦点区域处产生空化时，可能使焦斑发生不可控的扩散，影响治疗的准确性，并且空化泡所产生的声遮挡效应会影响声束聚集，使损伤变得更宽同时向换能器方向移动，导致损伤形状发生改变。因此，空化的不可控性和破坏性决定了空化检测在HIFU治疗过程中的重要性。但现有技术中缺少一种行之有效的空化效应的检测方法。

发明内容

本公开实施例提供一种用于检测空化效应的方法及装置、超声治疗设备，能够有效检测HIFU治疗过程中产生的空化效应。

第一方面，本公开实施例提供了一种用于检测空化效应的方法，包括：

针对每个预设时间段，控制聚焦换能器在该预设时间段内的多个时刻向焦点区域发射检测信号，每个时刻发射一次所述检测信号，所述检测信号为N个周期的聚焦脉冲信号，1≤N≤3，所述预设时间段为从当前HIFU治疗回合结束时刻至下一HIFU治疗回合开始时刻的时间段；

获取所述聚焦换能器在该预设时间段内接收到的回波信息，该预设时间段对应的所述回波信息包括该预设时间段内每个时刻对应的、经由所述焦点区域反射产生的所述检测信号对应的回波信号；

根据该预设时间段内每个时刻对应的所述回波信号，生成该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息；

至少根据该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应。

在一些实施例中，所述根据该预设时间段内每个时刻对应的所述回波信号，生成该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，包括：

针对该预设时间段内的每个时刻，从该时刻对应的回波信号中，获取该回波信号的回波幅值，该时刻对应的所述回波特征信息包括该时刻对应的该回波信号的回波幅值。

在一些实施例中，所述至少根据该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应，包括：

根据该预设时间段内每个时刻对应的回波幅值，生成该预设时间段对应的回波幅值曲线；

确定该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率；

当该斜率大于预设斜率阈值时，检测出所述焦点区域内产生空化效应。

在一些实施例中。针对每个预设时间段，在该预设时间段内的多个时刻中，每相邻两个时刻的时间间隔范围可以为50微秒至400微秒。

在一些实施例中，所述方法还包括：

在第一个HIFU治疗回合开始之前，控制所述聚焦换能器向焦点区域发射初始检测信号，所述初始检测信号为N个周期的初始聚焦脉冲信号，1≤N≤3；

获取所述聚焦换能器在第一个HIFU治疗回合开始之前接收到的初始回波信息，所述初始回波信息包括在第一个HIFU治疗回合开始之前经由所述焦点区域反射产生的所述初始检测信号对应的初始回波信号；

根据所述初始回波信号，生成初始回波特征信息；

所述至少根据该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应，包括：根据所述初始回波特征信息和所有预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应。

第二方面，本公开实施例提供了一种用于检测空化效应的装置，包括：

控制单元，用于针对每个预设时间段，控制聚焦换能器在该预设时间段内的多个时刻向焦点区域发射检测信号，每个时刻发射一次所述检测信号，所述检测信号为N个周期的聚焦脉冲信号，1≤N≤3，所述预设时间段为从当前HIFU治疗回合结束时刻至下一HIFU治疗回合开始时刻的时间段；

获取单元，用于获取所述聚焦换能器在该预设时间段内接收到的回波信息，该预设时间段对应的所述回波信息包括该预设时间段内每个时刻对应的、经由所述焦点区域反射产生的所述检测信号对应的回波信号；

生成单元，用于根据该预设时间段内每个时刻对应的所述回波信号，生成该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息；

检测单元，用于至少根据该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应。

在一些实施例中，所述生成单元具体用于针对该预设时间段内的每个时刻，从该时刻对应的回波信号中，获取该回波信号的回波幅值，该时刻对应的所述回波特征信息包括该时刻对应的该回波信号的回波幅值。

在一些实施例中，所述检测单元具体用于根据该预设时间段内每个时刻对应的回波幅值，生成该预设时间段对应的回波幅值曲线；确定该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率；当该斜率大于预设斜率阈值时，检测出所述焦点区域内产生空化效应。

在一些实施例中，所述控制单元还用于在第一个HIFU治疗回合开始之前，控制所述聚焦换能器向焦点区域发射初始检测信号，所述初始检测信号为N个周期的初始聚焦脉冲信号，1≤N≤3；

所述获取单元还用于获取所述聚焦换能器在第一个HIFU治疗回合开始之前接收到的初始回波信息，所述初始回波信息包括在第一个HIFU治疗回合开始之前经由所述焦点区域反射产生的所述初始检测信号对应的初始回波信号；

所述生成单元还用于根据所述初始回波信号，生成初始回波特征信息；

所述检测单元具体用于根据所述初始回波特征信息和所有预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应。

第三方面，本公开实施例提供了一种超声治疗设备，包括：聚焦换能器和用于检测空化效应的装置，该装置包括上述任一实施例所提供的装置。

本公开实施例所提供的用于检测空化效应的方法及装置、超声治疗设备中，针对每个HIFU治疗回合间隙(预设时间段)，检测在该HIFU治疗回合间隙内在每个时刻经由焦点区域反射产生的回波信号对应的回波特征信息，并至少基于该HIFU治疗回合间隙内的每个时刻对应的回波特征信息，检测焦点区域内是否产生空化效应。在本实施例中，通过分析HIFU治疗回合间隙内在每个时刻经由焦点区域反射产生的回波信号的回波特征信息，能够有效地、准确地检测在HIFU治疗过程中在焦点区域内产生的空化效应，进而有助于医生及时有效地进行应对措施。

附图说明

图1为本公开实施例提供的一种用于检测空化效应的方法的流程图；

图2为图1中步骤13的一种具体实现方式的流程图；

图3为图1中步骤14的一种具体实现方式的流程图；

图4为图1中步骤14的另一种具体实现方式的流程图；

图5为本公开实施例所提供的另一种用于检测空化效应的方法的流程图；

图6为本公开实施例提供的一种用于检测空化效应的装置的结构框图；

图7为本公开实施例提供的一种超声治疗设备的结构框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本公开实施例的技术方案，下面结合附图对本公开实施例提供的用于检测空化效应的方法及装置、超声治疗设备进行详细描述。

在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

将理解的是，虽然本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件/结构，但这些元件/结构不应当受限于这些术语。这些术语仅用于区分一个元件/结构和另一元件/结构。

除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。

在本公开实施例中，HIFU治疗过程通常包括多个HIFU治疗回合，在每个HIFU治疗回合中，通常利用聚焦换能器向焦点区域内的组织连续发射聚焦超声信号，连续的超声波(聚焦超声信号)在焦点区域处聚焦，产生热效应，从而达到治疗的效果。在HIFU治疗过程中，在焦点区域，由于高强度的超声能量的聚焦，使得焦点区域内容易产生空化效应。

为了能够有效地检测出在HIFU治疗过程中产生的空化效应，本公开实施例提出了一种用于检测空化效应的方法，利用聚焦换能器在HIFU治疗回合间隙向焦点区域发射聚焦脉冲信号，当焦点区域内产生空化效应时，空化泡的存在将使得焦点区域反射的信号明显加强，因此，通过分析经由焦点区域反射产生的回波信号，能够有效地反映出在HIFU治疗过程中在焦点区域内产生的空化效应。

图1为本公开实施例提供的一种用于检测空化效应的方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤11、针对每个预设时间段，控制聚焦换能器在该预设时间段内的多个时刻向焦点区域发射检测信号。

在本公开实施例中，聚焦换能器作为HIFU治疗设备，其能够连续发射聚焦超声信号，聚焦超声信号可以用作治疗信号，其还能够发射聚焦脉冲信号，聚焦脉冲信号可以用作检测空化效应的检测信号，且用作检测信号的聚焦脉冲信号的能量远低于的用作治疗信号的聚焦超声信号的能量。这是为了使焦点区域内的组织在受到治疗信号时能够产生凝固性坏死，以使焦点区域内的组织能够被治疗，而受到检测信号时不会产生变化，以避免影响治疗效果，同时保障检测的安全性。

在本公开实施例中，每个时刻发射一次(个)检测信号，即在步骤11中，针对每个预设时间段，控制聚焦换能器在该预设时间段内的每个时刻，向焦点区域发射一个(次)检测信号。其中，每次发射的检测信号为N个周期的聚焦脉冲信号，1≤N≤3，预设时间段为从当前HIFU治疗回合结束时刻至下一HIFU治疗回合开始时刻的时间段。

由于检测信号是在HIFU治疗回合间隙(即预设时间段)发射，使得检测信号能够与聚焦换能器在HIFU治疗回合中发射的治疗信号完全区分开，以避免治疗信号对空化检测造成干扰。

在本公开实施例中，针对每个预设时间段，在该预设时间段内的多个时刻中，每相邻两个时刻的时间间隔范围可以为50微秒(us)至400微秒(us)，例如，每相邻两个时刻的时间间隔为250微秒(us)。步骤12、获取聚焦换能器在该预设时间段内接收到的回波信息，该预设时间段对应的回波信息包括该预设时间段内每个时刻对应的、经由焦点区域反射产生的检测信号对应的回波信号。

在本公开实施例中，检测信号传播到焦点区域后，被焦点区域内的组织等反射，产生相应的回波信号，而聚焦换能器为收发一体的聚焦换能器，因此，被焦点区域反射产生的回波信号能够被聚焦换能器接收，同时在每次发射检测信号后，聚焦换能器还能够接收到其他频率的信号以及噪声信号，其他频率的信号是指频率与检测信号的频率不同的信号。

在步骤12中，针对每个预设时间段，在聚焦换能器接收到回波信息后，获取聚焦换能器在该预设时间段内接收到的回波信息。其中，针对每个预设时间段，该预设时间段对应的回波信息包括该预设时间段内每个时刻对应的、经由焦点区域反射产生的检测信号对应的回波信号。可以理解的是，由于每个时刻内发射了一次检测信号，因此，回波信息中包括该预设时间段内每个时刻对应的一个回波信号。此外，回波信息中还包括经由焦点区域反射、散射产生的其他频率的信号以及噪声信号等，该其他频率的信号以及噪声等可以通过滤波、降噪等信号处理算法进行滤除，本公开实施例只关注回波信息中经由焦点区域反射产生的每个检测信号对应的回波信号，其中，检测信号对应的回波信号的频率与该检测信号的频率相同。

在本公开实施例中，由于检测信号是在HIFU治疗回合间隙发射，因此在步骤12中所获取的回波信息能够与聚焦换能器在HIFU治疗回合中发射的治疗信号(聚焦超声信号)完全区分开，而且检测信号为N个周期的聚焦脉冲信号，其非线性效应较弱，因此基本不会产生高次谐波，所以在步骤12中获取的回波信息中也基本不会包含高次谐波信号，而只包含经由焦点区域反射产生的与检测信号对应的回波信号。

步骤13、根据该预设时间段内每个时刻对应的回波信号，生成该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息。

如上所述，针对每个预设时间段，该预设时间段内每个时刻发射一次检测信号，因此，每个时刻对应的、经由焦点区域反射产生的回波信号为一个。

图2为图1中步骤13的一种具体实现方式的流程图，在一些实施例中，在每个时刻发射一次检测信号的情形下，如图2所示，步骤13包括：步骤131a、针对该预设时间段内的每个时刻，从该时刻对应的回波信号中，获取该回波信号的回波幅值，该时刻对应的回波特征信息包括该时刻对应的该回波信号的回波幅值。

在步骤131a中，针对该预设时间段内的每个时刻，对该时刻对应的回波信号进行信号处理，以从该时刻对应的回波信号中提取出该回波信号对应的回波幅值。由此，可以获取该预设时间段内每个时刻对应的回波幅值，从而获得该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息。

步骤14、至少根据该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测焦点区域内是否产生空化效应。

在本公开实施例中，在HIFU治疗过程中，当焦点区域的组织附近或组织内产生空化效应时，检测信号传播至空化泡处会有一个强反射，将使得聚焦换能器接收到的回波信号相比于未产生空化效应时接收到的回波信号发生明显变化。因此，在本公开实施例中，针对每个预设时间段，在获取聚焦换能器在该预设时间段内每个时刻对应的回波信号后，通过对该预设时间段内的各个时刻所对应的回波信号进行分析，从而检测焦点区域内是否产生空化效应。

具体而言，通过对该预设时间段内每个时刻对应的回波信号进行分析，得到该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，回波特征信息能够用于表征该预设时间段每个时刻对应的经由焦点区域反射产生的回波信号的情况，故本公开实施例中，至少基于该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，能够分析检测焦点区域内的空化情况。

因此，在步骤14中，至少可以根据该预设时间段内的每个时刻对应的回波特征信息，检测焦点区域内是否产生空化效应。

在一些实施例中，根据该预设时间段内的每个时刻对应的回波特征信息，确定该预设时间段内回波特征信息的变化情况，然后根据该预设时间段内回波特征信息的变化情况，检测焦点区域内是否产生空化效应。例如，在某一时刻后，回波特征信息发生明显增强时，则表明焦点区域反射产生的回波信号的明显增强，从而可以检测出焦点区域内产生空化效应。

图3为图1中步骤14的一种具体实现方式的流程图，如图3所示，在一些实施例中，在每个时刻发射一次检测信号的情形下，在上述步骤13包括上述步骤131a的情形下，步骤14可以包括：

步骤141a、根据该预设时间段内每个时刻对应的回波幅值，生成该预设时间段对应的回波幅值曲线。

例如，在步骤141a中，可以在二维坐标系中，基于该预设时间段内的每个时刻对应的回波幅值，利用预设的拟合曲线模型，绘制出该预设时间段内回波幅值随时间变化的回波幅值曲线，其中，横坐标表示该预设时间段内的每个时刻，纵坐标表示该预设时间段内的每个时刻对应的回波幅值。

步骤141b、确定该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率。

在步骤141b中，针对每相邻两个时刻，根据该相邻两个时刻分别对应的回波幅值的差值和该相邻两个时刻的差值的比值，计算得到该相邻两个时刻对应的斜率，该斜率能够反映出每个时刻的回波幅值的变化情况。

步骤141c、当该斜率大于预设斜率阈值时，检测出焦点区域内产生空化效应。

在产生空化效应前后，回波信号的变化可以体现在回波信号的幅值的变化，即与未产生空化效应时聚焦换能器接收到的回波信号的幅值相比，产生空化效应时聚焦换能器接收到的回波信号的幅值明显较大。因此，在一些实施例中，针对每个预设时间段，可以通过获取该预设时间段每个时刻对应的回波幅值，基于该预设时间段内每个时刻对应的回波幅值即能够分析出焦点区域的回波幅值的变化情况，从而能够有效地、准确地检测在HIFU治疗过程中在焦点区域内产生的空化效应，进而有助于医生及时有效地进行应对措施。

具体而言，在一些实施例中，通过构建该预设时间段对应的回波幅值曲线，并计算该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率，该回波幅值曲线能够反映出在该预设时间段内检测到的回波幅值的变化情况，而该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率能够有效反映出每个时刻的回波幅值的变化情况，故，通过判断每相邻两个时刻对应的斜率是否大于预设斜率阈值，即可检测出焦点区域内是否产生空化效应。

在步骤141c中，当检测出相邻两个时刻对应的斜率大于预设斜率阈值时，表明从该相邻两个时刻中的一个时刻到另一个时刻，回波幅值明显提高，从而可知，焦点区域反射产生的回波信号的明显增强，进而检测出焦点区域内产生空化效应。其中，预设斜率阈值可以根据实际需要设置，例如，可以设置为大于0的数值。

而当检测出相邻两个时刻对应的斜率小于或等于预设斜率阈值时，表明从该相邻两个时刻中的一个时刻到另一个时刻，回波幅值不变或微降，即焦点区域反射产生的回波信号的强度不变或微降，从而检测出焦点区域内未产生空化效应。

通过上述步骤141a～步骤141c描述的内容可知，上述空化效应的检测方式，是针对每个预设时间段，基于该预设时间段的每个时刻所对应的回波幅值进行检测，即在获取该预设时间段内每个时刻对应的回波幅值后，即可分析检测焦点区域内的空化情况，从而实现在每个HIFU治疗回合结束后，均对焦点区域内的空化情况进行分析检测。而在一些实施例中，还可以是在获取所有预设时间段内每个时刻对应的回波幅值后，进行焦点区域内的空化情况的分析检测，即在整个HIFU治疗过程结束后，对焦点区域内的空化情况进行分析检测。

图4为图1中步骤14的另一种具体实现方式的流程图，如图4所示，在一些实施例中，在每个时刻发射一次检测信号的情形下，在上述步骤13包括上述步骤131a的情形下，步骤14可以包括：

步骤142a、根据所有预设时间段内每个时刻对应的回波幅值，生成所有预设时间段对应的回波幅值曲线。

例如，在步骤142a中，可以在二维坐标系中，基于所有预设时间段内的每个时刻对应的回波幅值，利用预设的拟合曲线模型，绘制出所有预设时间段中，回波幅值随时间变化的回波幅值曲线，其中，横坐标表示所有预设时间段内的每个时刻，纵坐标表示所有预设时间段内的每个时刻对应的回波幅值。

步骤142b、确定该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率。

在步骤142b中，针对每相邻两个时刻，根据该相邻两个时刻分别对应的回波幅值的差值和该相邻两个时刻的差值的比值，计算得到该相邻两个时刻对应的斜率，该斜率能够反映出每个时刻的回波幅值的变化情况。

步骤142c、当该斜率大于预设斜率阈值时，检测出焦点区域内产生空化效应。

在产生空化效应前后，回波信号的变化可以体现在回波信号的幅值的变化，即与未产生空化效应时聚焦换能器接收到的回波信号的幅值相比，产生空化效应时聚焦换能器接收到的回波信号的幅值明显较大。因此，在一些实施例中，可以通过获取所有预设时间段每个时刻对应的回波幅值，基于所有预设时间段内每个时刻对应的回波幅值即能够分析出焦点区域的回波幅值的变化情况，从而能够有效地、准确地检测在HIFU治疗过程中在焦点区域内产生的空化效应，进而有助于医生及时有效地进行应对措施。

具体而言，在一些实施例中，通过构建所有预设时间段对应的回波幅值曲线，并计算该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率，该回波幅值曲线能够反映出在所有预设时间段内检测到的回波幅值的变化情况，而该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率能够有效反映出每个时刻的回波幅值的变化情况，故，通过判断每相邻两个时刻对应的斜率是否大于预设斜率阈值，即可检测出焦点区域内是否产生空化效应。

在步骤142c中，当检测出相邻两个时刻对应的斜率大于预设斜率阈值时，表明从该相邻两个时刻中的一个时刻到另一个时刻，回波幅值明显提高，从而可知，焦点区域反射产生的回波信号的明显增强，进而检测出焦点区域内产生空化效应。其中，预设斜率阈值可以根据实际需要设置，例如，预设斜率阈值可以设置为大于0的数值。

而当检测出相邻两个时刻对应的斜率小于或等于预设斜率阈值时，表明从该相邻两个时刻中的一个时刻到另一个时刻，回波幅值不变或微降，即焦点区域反射产生的回波信号的强度不变或微降，从而检测出焦点区域内未产生空化效应。

图5为本公开实施例所提供的另一种用于检测空化效应的方法的流程图，如图5所示，与前述图1所示的实施例的区别在于，在步骤11之前，该方法还包括：步骤101至步骤103。

步骤101、在第一个HIFU治疗回合开始之前，控制聚焦换能器向焦点区域发射初始检测信号。

在步骤101中，在第一个HIFU治疗回合开始之前即在HIFU治疗开始之前，控制聚焦换能器向焦点区域发射初始检测信号。由于初始检测信号在第一个HIFU治疗回合开始之前发射，从而不会对治疗过程中的治疗信号造成干扰。且为了避免影响治疗效果，初始检测信号可以为低能量的N个周期的初始聚焦脉冲信号，1≤N≤3，从而在向焦点区域发射初始检测信号时，不会产生治疗作用。

在一些实施例中，在第一个HIFU治疗回合开始之前，初始检测信号的发射次数可以为1次。

步骤102、获取聚焦换能器在第一个HIFU治疗回合开始之前接收到的初始回波信息，初始回波信息包括在第一个HIFU治疗回合开始之前经由焦点区域反射产生的初始检测信号对应的初始回波信号。

在步骤102中，初始检测信号传播到焦点区域后，被焦点区域内的组织等反射，产生相应的初始回波信号，而聚焦换能器为收发一体的聚焦换能器，因此，被焦点区域反射的初始回波信号能够被聚焦换能器接收，同时在每次发射初始检测信号后，聚焦换能器还能够接收到其他频率的信号以及噪声信号，其他频率的信号是指频率与初始检测信号的频率不同的信号。

在步骤102中，在第一个HIFU治疗回合开始之前，在聚焦换能器接收到初始回波信号后，获取聚焦换能器在第一个HIFU治疗回合开始之前接收到的初始回波信息。其中，初始回波信息包括在第一个HIFU治疗回合开始之前经由焦点区域反射产生的初始检测信号对应的初始回波信号。可以理解的是，由于在第一个HIFU治疗回合开始之前发射了一次初始检测信号，因此，初始回波信息中包括一个初始回波信号。此外，初始回波信息中还包括经由焦点区域反射、散射产生的其他频率的信号以及噪声信号等，该其他频率的信号以及噪声等可以通过滤波、降噪等信号处理算法进行滤除，本公开实施例只关注初始回波信息中经由焦点区域反射产生的每个初始检测信号对应的初始回波信号，其中，初始检测信号对应的初始回波信号的频率与该初始检测信号的频率相同。

由于初始检测信号是在HIFU治疗开始之前发射，因此在步骤102中所获取的初始回波信息能够与聚焦换能器在HIFU治疗过程中发射的治疗信号(聚焦超声信号)、检测信号完全区分开，而且初始检测信号为N个周期的聚焦脉冲信号，其非线性效应较弱，因此基本不会产生高次谐波，所以在步骤102中获取的初始回波信息中也基本不会包含高次谐波信号，而只包含经由焦点区域反射产生的与初始检测信号对应的初始回波信号。

在HIFU治疗开始之前，没有高强度的超声能量的聚焦，焦点区域不会产生空化效应，因此，在一些实施例中，在步骤102所获取的初始回波信号可以作为未产生空化效应的基准数据，该基准数据可以作为评判空化效应的有效因素。

步骤103、根据初始回波信号，生成初始回波特征信息。

在一些实施例中，在第一个HIFU治疗回合开始之前发射一次(个)初始检测信号，相应的，在第一个HIFU治疗回合开始之前经由焦点区域反射产生的初始回波信号为一个。此种情形下，步骤103包括：从该初始回波信号中，获取该初始回波信号的初始回波幅值，该初始回波特征信息包括该初始回波幅值。

在如图5所示的实施例中，步骤14具体包括：根据初始回波特征信息和所有预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应。

在一些实施例中，在初始回波特征信息包括初始回波信号的初始回波幅值，且上述步骤13包括上述步骤131a的情形下，步骤14可以包括下述步骤145a至步骤145c。步骤145a、根据初始回波幅值和所有预设时间段内每个时刻对应的回波幅值，生成回波幅值曲线。

例如，在步骤145a中，可以在二维坐标系中，基于初始回波幅值和所有预设时间段内的每个时刻对应的回波幅值，利用预设的拟合曲线模型，绘制出所有预设时间段内回波幅值随时间变化的回波幅值曲线，其中，横坐标表示第一个HIFU治疗回合开始之前的时刻以及所有预设时间段内的每个时刻，纵坐标表示第一个HIFU治疗回合开始之前对应的初始回波幅值以及所有预设时间段内的每个时刻对应的回波幅值。

步骤145b、确定该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率。

在步骤145b中，针对每相邻两个时刻，根据该相邻两个时刻分别对应的回波幅值的差值和该相邻两个时刻的差值的比值，计算得到该相邻两个时刻对应的斜率，该斜率能够反映出每个时刻的回波幅值的变化情况。

步骤145c、当该斜率大于预设斜率阈值时，检测出焦点区域内产生空化效应。

在产生空化效应前后，回波信号的变化可以体现在回波信号的幅值的变化，即与未产生空化效应时聚焦换能器接收到的回波信号的幅值相比，产生空化效应时聚焦换能器接收到的回波信号的幅值明显较大。因此，在一些实施例中，可以通过获取在第一个HIFU治疗回合之前的初始回波幅值以及所有预设时间段每个时刻对应的回波幅值，基于该初始回波幅值和所有预设时间段内每个时刻对应的回波幅值即能够分析出焦点区域的回波幅值的变化情况，从而能够有效地、准确地检测在HIFU治疗过程中在焦点区域内产生的空化效应，进而有助于医生及时有效地进行应对措施。

具体而言，在一些实施例中，通过构建在第一个HIFU治疗回合之前和所有预设时间段对应的回波幅值曲线，并计算该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率，该回波幅值曲线能够反映出在第一个HIFU治疗回合之前和所有预设时间段内检测到的回波幅值的变化情况，而该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率能够有效反映出每个时刻的回波幅值的变化情况，故，通过判断每相邻两个时刻对应的斜率是否大于预设斜率阈值，即可检测出焦点区域内是否产生空化效应。

在步骤145c中，当检测出相邻两个时刻对应的斜率大于预设斜率阈值时，表明从该相邻两个时刻中的一个时刻到另一个时刻，回波幅值明显提高，从而可知，焦点区域反射产生的回波信号的明显增强，进而检测出焦点区域内产生空化效应。其中，预设斜率阈值可以根据实际需要设置，例如，预设斜率阈值可以设置为大于0的数值。

而当检测出相邻两个时刻对应的斜率小于或等于预设斜率阈值时，表明从该相邻两个时刻中的一个时刻到另一个时刻，回波幅值不变或微降，即焦点区域反射产生的回波信号的强度不变或微降，从而检测出焦点区域内未产生空化效应。

在一些实施例中，还可以通过对上述任一实施例中拟合出的回波幅值曲线进行求导处理，从而得到该回波幅值曲线的斜率曲线(函数)，若该斜率曲线在某一时刻后发生明显上升时，则表明回波幅值发生明显上升，即焦点区域反射产生的回波信号的明显增强，进而检测出焦点区域内产生空化效应。

需要说明的是，在本公开实施例中，通过上述用于检测空化效应的方法得到的检测结果(检测焦点区域内是否产生空化效应的结果)可以作为评判焦点区域内的空化效应的有力的参考依据，并不作为实际的最终的空化检测结果。

本实施例所提供的用于检测空化效应的方法，针对每个HIFU治疗回合间隙(预设时间段)，检测在该HIFU治疗回合间隙内在每个时刻经由焦点区域反射产生的回波信号对应的回波特征信息，并至少基于该HIFU治疗回合间隙内的每个时刻对应的回波特征信息，检测焦点区域内是否产生空化效应。在本实施例中，通过分析HIFU治疗回合间隙内在每个时刻经由焦点区域反射产生的回波信号的回波特征信息，能够有效地、准确地检测在HIFU治疗过程中在焦点区域内产生的空化效应，进而有助于医生及时有效地进行应对措施。

图6为本公开实施例提供的一种用于检测空化效应的装置的结构框图，如图6所示，该装置包括控制单元201、获取单元202、生成单元203和检测单元204。

其中，控制单元201用于针对每个预设时间段，控制聚焦换能器在该预设时间段内的多个时刻向焦点区域发射检测信号，每个时刻发射一次检测信号，检测信号为N个周期的聚焦脉冲信号，1≤N≤3，预设时间段为从当前HIFU治疗回合结束时刻至下一HIFU治疗回合开始时刻的时间段。

获取单元202用于获取聚焦换能器在该预设时间段内接收到的回波信息，该预设时间段对应的回波信息包括该预设时间段内每个时刻对应的、经由焦点区域反射产生的检测信号对应的回波信号。

生成单元203用于根据该预设时间段内每个时刻对应的回波信号，生成该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息。

检测单元204用于至少根据该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测焦点区域内是否产生空化效应。

在一些实施例中，生成单元203具体用于针对该预设时间段内的每个时刻，从该时刻对应的回波信号中，获取该回波信号的回波幅值，该时刻对应的所述回波特征信息包括该时刻对应的该回波信号的回波幅值。

在一些实施例中，检测单元203具体用于根据该预设时间段内每个时刻对应的回波幅值，生成该预设时间段对应的回波幅值曲线；确定该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率；当该斜率大于预设斜率阈值时，检测出焦点区域内产生空化效应。

在一些实施例中，控制单元201还用于在第一个HIFU治疗回合开始之前，控制聚焦换能器向焦点区域发射初始检测信号，初始检测信号为N个周期的初始聚焦脉冲信号，1≤N≤3；获取单元202还用于获取聚焦换能器在第一个HIFU治疗回合开始之前接收到的初始回波信息，初始回波信息包括在第一个HIFU治疗回合开始之前经由焦点区域反射产生的初始检测信号对应的初始回波信号；生成单元203还用于根据初始回波信号，生成初始回波特征信息；检测单元204具体用于根据初始回波特征信息和所有预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测焦点区域内是否产生空化效应。

本公开实施例所提供的用于检测空化效应的装置，用于实现上述任一实施例所提供的用于检测空化效应的方法，具体相关描述可参见上述实施例所提供的方法的描述，此处不再赘述。

图7为本公开实施例提供的一种超声治疗设备的结构框图，如图7所示，该超声治疗设备包括：聚焦换能器301和用于检测空化效应的装置302，其中，聚焦换能器301与该装置302连接，该装置302包括上述任一实施例所提供的于检测空化效应的装置。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于检测空化效应的装置，其特征在于，包括：

控制单元，用于针对每个预设时间段，控制聚焦换能器在该预设时间段内的多个时刻向焦点区域发射检测信号，每个时刻发射一次所述检测信号，所述检测信号为N个周期的聚焦脉冲信号，1≤N≤3，所述预设时间段为从当前HIFU治疗回合结束时刻至下一HIFU治疗回合开始时刻的时间段；所述聚焦换能器还用于在每个HIFU治疗回合中向焦点区域内的组织连续发射聚焦超声信号，连续的聚焦超声信号在焦点区域处聚焦，产生热效应；

获取单元，用于获取所述聚焦换能器在该预设时间段内接收到的回波信息，该预设时间段对应的所述回波信息包括该预设时间段内每个时刻对应的、经由所述焦点区域反射产生的所述检测信号对应的回波信号；

生成单元，用于根据该预设时间段内每个时刻对应的所述回波信号，生成该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息；

检测单元，用于至少根据该预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应；

所述生成单元具体用于针对该预设时间段内的每个时刻，从该时刻对应的回波信号中，获取该回波信号的回波幅值，该时刻对应的所述回波特征信息包括该时刻对应的该回波信号的回波幅值；

所述检测单元具体用于根据该预设时间段内每个时刻对应的回波幅值，生成该预设时间段对应的回波幅值曲线；确定该回波幅值曲线中每相邻两个时刻对应的斜率；当该斜率大于预设斜率阈值时，检测出所述焦点区域内产生空化效应。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元还用于在第一个HIFU治疗回合开始之前，控制所述聚焦换能器向焦点区域发射初始检测信号，所述初始检测信号为N个周期的初始聚焦脉冲信号，1≤N≤3；

所述获取单元还用于获取所述聚焦换能器在第一个HIFU治疗回合开始之前接收到的初始回波信息，所述初始回波信息包括在第一个HIFU治疗回合开始之前经由所述焦点区域反射产生的所述初始检测信号对应的初始回波信号；

所述生成单元还用于根据所述初始回波信号，生成初始回波特征信息；

所述检测单元具体用于根据所述初始回波特征信息和所有预设时间段内每个时刻对应的回波特征信息，检测所述焦点区域内是否产生空化效应。

3.一种超声治疗设备，其特征在于，包括：聚焦换能器和用于检测空化效应的装置，该装置包括上述权利要求1或2所述的装置。