CN111729188A - 超声引导的载药微泡递送方法及装置 - Google Patents

超声引导的载药微泡递送方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超声引导的载药微泡递送方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。该方法包括：利用阵列换能器发出第一超声波信号，以在当前的击破区域对载药微泡进行击破；利用阵列换能器发出第二超声波信号，以获取超声图像；根据超声图像识别击破区域的血管轮廓；以及根据血管轮廓更新击破区域的特征参数，由于根据血管轮廓对击破区域进行了实时的更新，所以提高了对载药微泡进行击破的精准度，使载药微泡的递送效果更佳，并且通过不断更新击破区域参数，使得击破区域始终保持在血管内，避免了对血管周围的组织发射超声波信号而造成不必要的组织损伤。同时也缩短了载药微泡递送的时间。

Description

超声引导的载药微泡递送方法及装置
技术领域
本申请涉及超声技术领域，具体涉及一种超声引导的载药微泡递送方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
药物释放系统是将药物包裹在载体中植入或注入体内，通过载体在体内的缓慢降解或外源刺激诱导方式达到药物的释放，增加局部病灶组织的药物浓度。
近年来，超声靶向微泡破坏(Ultrasound-TargetedMicrobubble Destruction，UTMD)技术的出现，解决了药物靶向递送难和药物穿透血管进入细胞难的两大挑战，受到了人们越来越多的关注。UTMD技术利用超声造影剂在聚焦超声作用下能够诱发局部产生微流和剪切力，刺激内皮细胞膜的孔隙和细胞之间的通道打开，增加血管和细胞膜渗透性的能力，促进治疗药物靶向递送至细胞内。
现阶段，UTMD技术的引导方法主要有两大类，一类是核磁共振成像(MagneticResonance Imaging，MRI)进行引导，一类是利用超声成像进行引导。利用MRI引导的UTMD系统通常利用磁共振测温法进行监控，温度精度为1℃，空间分辨率为1mm，时间分辨率为1s，但是设备昂贵、操作复杂。利用超声成像进行引导虽然克服了MRI引导成本高的问题，但在成像监控和击破载药微泡的过程中需要医生进行操作，载药微泡的递送效果受人为因素影响，使得载药微泡递送的位置不够精准且花费时间较长。由此可见，如何对成像监控图像进行实时分析以更新载药微泡击破时的击破区域的参数等，实现自动的载药微泡递送并提高载药微泡递送的精准度和效率是现今急需解决的重要问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本申请的实施例提供了一种超声引导的载药微泡递送方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。
根据本申请实施例的一方面，提供一种超声引导的载药微泡递送方法，包括：利用阵列换能器发出第一超声波信号，以在当前的击破区域对载药微泡进行击破；利用所述阵列换能器发出第二超声波信号，以获取超声图像；根据所述超声图像识别所述击破区域的血管轮廓；以及根据所述血管轮廓更新所述击破区域的特征参数。
在本申请的一个实施例中，在所述根据所述超声图像跟踪所述击破区域的血管轮廓之后，还包括：根据所述血管轮廓调整所述击破区域的多个感兴趣区域的位置和形状；根据所述多个感兴趣区域的位置和形状获取所述多个感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据；以及根据所述载药微泡浓度的评估数据调整所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的超声电压。
在本申请的一个实施例中，上述多个感兴趣区域包括上游感兴趣区域和下游感兴趣区域，其中，所述根据所述血管轮廓调整所述击破区域的多个感兴趣区域的位置和形状包括：以所述击破区域的中心线划界，将所述击破区域的所述血管轮廓划分为所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域，从而得知所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的位置及形状。
在本申请的一个实施例中，上述根据所述载药微泡浓度的评估数据调整所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的超声电压包括：根据所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的平均灰度值提高所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的所述超声电压。
在本申请的一个实施例中，上述根据所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的平均灰度值提高所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的所述超声电压包括：当所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的平均灰度值的差值的绝对值与所述上游感兴趣区域的平均灰度值的比值大于载药微泡击破阈值时，提高所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的所述超声电压。
在本申请的一个实施例中，上述根据所述超声图像跟踪所述击破区域的血管轮廓包括：将所述超声图像输入目标跟踪模型，以获取所述目标跟踪模型输出的所述击破区域的所述血管轮廓。
在本申请的一个实施例中，上述将所述超声图像输入目标跟踪模型，以获取所述目标跟踪模型输出的所述击破区域的所述血管轮廓包括：将当前所述超声图像累加到之前的所述超声图像中，构成超声图像序列，将所述超声图像序列输入目标跟踪模型，以获取所述目标跟踪模型输出的所述击破区域的所述血管轮廓。
在本申请的一个实施例中，所述根据所述血管轮廓更新所述击破区域的特征参数包括：根据所述血管轮廓更新所述击破区域的大小、位置。
在本申请的一个实施例中，当所述阵列换能器首次发出所述第二超声波信号时，所述当前的击破区域为预先选定的击破区域。
在本申请的一个实施例中，所述当所述阵列换能器首次发出所述第二超声波信号时，所述当前的击破区域为预先选定的击破区域包括：当所述阵列换能器首次发出所述第二超声波信号时获取所述超声图像，根据所述超声图像中的病灶区域选定所述击破区域。
在本申请的一个实施例中，所述根据所述超声图像中的病灶区域选定所述击破区域包括：当所述病灶区域为肿瘤或心血管的病灶区域时，根据所述超声图像中的所述病灶区域选定的所述击破区域为所述病灶区域的上游；当所述病灶区域为非肿瘤或非心血管的病灶区域时，根据所述超声图像中的所述病灶区域选定的所述击破区域为所述病灶区域。
在本申请的一个实施例中，上述方法进一步包括：当前所述上游感兴趣区域的平均灰度值与初始上游感兴趣区域的平均灰度值的差值的绝对值与所述初始上游感兴趣区域的平均灰度值的比值小于预设值时，结束当前载药微泡的递送工作；其中，所述初始上游感兴趣区域的平均灰度值是所述阵列换能器首次发出所述第二超声波信号获取所述超声图像时获取的。
在本申请的一个实施例中，所述阵列换能器在机械指数小于1.0的信号发送条件下发出所述第一超声波信号或所述第二超声波信号。
根据本申请实施例的另一方面，提供一种超声引导的载药微泡递送装置，包括：递送模块，利用阵列换能器发出第一超声波信号，以在当前的击破区域对载药微泡进行击破；成像模块，利用阵列换能器发出第二超声波信号，以获取超声图像；识别模块，根据所述超声图像识别所述击破区域的血管轮廓；以及第一调参模块，根据所述血管轮廓更新所述击破区域的特征参数。
在本申请的一个实施例中，装置还包括：第二调参模块，用于根据所述血管轮廓调整所述击破区域的多个感兴趣区域的位置和形状；评估模块，用于根据所述多个感兴趣区域的位置和形状获取所述多个感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据；调压模块，用于根据所述载药微泡浓度的评估数据调整所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的超声电压。
在本申请的一个实施例中，所述多个感兴趣区域包括上游感兴趣区域和下游感兴趣区域，其中，第二调参模块进一步包括：以所述击破区域的中心线划界，将所述击破区域的所述血管轮廓划分为所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域，从而得知所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的位置及形状。
在本申请的一个实施例中，调压模块进一步包括：根据所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的平均灰度值提高所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的所述超声电压。
在本申请的一个实施例中，调压模块进一步包括：当所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的平均灰度值的差值的绝对值与所述上游感兴趣区域的平均灰度值的比值大于载药微泡击破阈值时，提高所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的所述超声电压。
在本申请的一个实施例中，递送模块进一步包括：将所述超声图像输入目标跟踪模型，以获取所述目标跟踪模型输出的所述击破区域的所述血管轮廓。
在本申请的一个实施例中，递送模块进一步包括：将当前所述超声图像累加到之前的所述超声图像中，构成超声图像序列，将所述超声图像序列输入目标跟踪模型，以获取所述目标跟踪模型输出的所述击破区域的所述血管轮廓。
在本申请的一个实施例中，第一调参模块进一步包括：根据所述血管轮廓更新所述击破区域的大小、位置。
根据本申请实施例的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述任一所述的超声引导的载药微泡递送方法。
根据本申请实施例的另一方面，提供一种电子设备，包括：处理器；存储器，其中，所述存储器用于存储所述处理器可执行的指令；当所述处理器执行所述指令时，实现上述任一所述的超声引导的载药微泡递送方法。
由此可见，本申请实施例提供的超声引导的载药微泡递送方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，通过阵列换能器在当前的击破区域对载药微泡发射超声波信号以击破载药微泡，之后通过阵列换能器实现超声成像，获取超声图像，根据超声图像获取击破区域的血管轮廓，并根据血管轮廓更新击破区域的特征参数，完成一个周期的载药微泡的递送工作。由于血管的轮廓形态是在不断变化的，通过实时更新击破区域的参数，对击破区域进行调整，使得在血管轮廓变化的情况下，依然可以准确识别血管轮廓，提高载药微泡递送的准确性，使载药微泡的递送效果更佳，并且通过不断更新击破区域参数，使得击破区域始终保持在血管内，避免了对血管周围的组织发射超声波信号而造成不必要的组织损伤。同时也缩短了载药微泡递送的时间。
应当理解，上述技术效果的描述仅是示例性和解释性的，并不构成对本申请的限定。
附图说明
为了使本申请实施例的目的、技术方案及优点更加明确，以下将结合附图进一步详细介绍本申请的实施例。应当理解，附图构成说明书的一部分，与本申请的实施例共同用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。除另有说明的情况外，在附图中，相同的符号和编号通常代表相同的步骤或部件。
图1为本申请一示例性实施例所提供的一种超声引导的载药微泡递送方法的流程示意图。
图2为本申请另一示例性实施例提供的一种超声引导的载药微泡递送方法的流程示意图。
图3为本申请另一示例性实施例提供的一种超声引导的载药微泡递送方法的流程示意图。
图4为本申请一示例性实施例提供的一种超声引导的载药微泡递送装置的结构示意图。
图5为本申请另一示例性实施例提供的一种超声引导的载药微泡递送装置的结构示意图。
图6为本申请一示例性实施例提供的不同流速下载药微泡递送的超声图像。
图7为本申请一示例性实施例提供的载药微泡在白兔肾脏中递送的超声图像。
图8为本申请一示例性实施例提供的一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
申请概述
如上所述，现有对于载药微泡的递送方法，采用对载药微泡的成像观察，人工选择击破的焦点位置，通过人们的经验实现每次的载药微泡的控制和释放。载药微泡释放的位置由于是人为设置的，误差较大。超声成像和击破载药微泡分别应用两个阵列换能器实现，阵列换能器的切换不仅操作复杂而且影响了载药微泡位置的准确性和响应时间。并且载药微泡的每次释放都需要人工实现，延长了载药微泡的递送时间。
针对上述的问题，本申请提供一种超声引导的载药微泡递送方法，通过阵列换能器在当前的击破区域对载药微泡发射超声波信号以击破载药微泡，之后通过阵列换能器实现超声成像，获取超声图像，根据超声图像获取击破区域的血管轮廓，并根据血管轮廓更新击破区域的特征参数。由于血管的轮廓形态不是静止不动的，通过实时更新击破区域的参数，对击破区域进行调整，使得在血管轮廓变化的情况下，依然可以准确识别血管轮廓。提高载药微泡递送的准确性，使载药微泡的递送效果更佳。并且通过不断更新击破区域参数，使得击破区域始终保持在血管内，避免了对血管周围的组织发射超声波信号而造成不必要的组织损伤。同时也缩短了载药微泡递送的时间。
在介绍了本申请的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。
示例性载药微泡递送方法
图1所示为本申请一实施例提供的超声引导的载药微泡递送方法的流程示意图。如图1所示，该载药微泡递送方法包括如下步骤：
步骤110：利用阵列换能器发出第一超声波信号，以在当前的击破区域对载药微泡进行击破。
阵列换能器是由多个换能器以一定的形式排列而成的阵列，比如，呈线阵排列、相控阵排列等。每个换能器称为阵元或基元，是可以将电能和声能相互转化的装置，阵列换能器可以发射超声波，也可以接收反射回波。需要说明的是，阵列换能器在击破载药微泡时只需发射第一超声波信号，而在下述超声成像时，需要发射第二超声波信号，也需要接收第二超声波信号的反射回波，将其转化为电能，在超声成像显示器上进行超声成像。
第一超声波信号是指阵列换能器发出的超声束，同理，下述的第二超声波信号也是超声束。击破区域是指第一超声波信号的超声束聚焦的位置，具体地，第一超声波信号的超声束在击破区域聚焦进而对载药微泡进行击破，以达到药物释放的效果。
需要说明的是，载药微泡是指可以携带药物的微泡，其中携带的药物可以是具有治疗或预防效果的任何化合物。可以是影响或参与组织生长、细胞生长、细胞分化的化合物，能够引起比如免疫响应的生物作用的化合物。比如抑制癌细胞生长的化合物，或者能够在一种或多种生物过程中发挥任何其他作用的化合物，这里不做具体限定。
载药微泡通常是通过静脉注射，也可能有其他类型的注射，例如，注射到体腔中、动脉内或淋巴系统内。由于载药微泡必须可在静脉内注射，且小到足以通过大部分组织的毛细血管，所以这里的载药微泡直径为0.5-5微米。携带药物的方式可以是在微泡内包裹、也可以是附着在微泡表面，这里不做具体限定。并且，本申请的载药微泡具有显影的功能，即在下述超声成像时不需要额外的微泡造影剂。
步骤120：利用阵列换能器发出第二超声波信号，以获取超声图像。
具体地，利用阵列换能器发出的第二超声波信号获得的超声图像，监控载药微泡在击破区域释放后的具体情况。比如，剩余载药微泡的浓度，可根据监控载药微泡在击破区域释放后的具体情况判定是否继续击破载药微泡及确定击破区域的位置等。其中，利用阵列换能器发出第二超声波信号获取一帧或多帧的超声图像，本申请对获取的超声图像的数量不做具体限定。
本申请的阵列换能器发出用于击破载药微泡的第一超声波信号，也发射用于生成超声图像的第二超声波信号，两种超声波信号交替进行，可实现击破载药微泡和超声成像的功能。例如，采用周期为1ms的交替脉冲实现超声成像和超声击破载药微泡，由于采用同一阵列换能器实现超声成像和击破载药微泡的功能，而且脉冲周期短，即用于击破载药微泡的第一超声波信号与用于超声成像的第二超声波信号切换的速度快。所以对载药微泡递送的时间、递送的位置的可控性更强，并且由于脉冲周期短，使得阵列换能器发出第一超声波信号的间隔时间短，即击破载药微泡的间隔时间短，使得载药微泡的剂量的可控性更强，也即提高药物靶向递送的可控性。
本申请中的超声图像可以是二维超声图像也可以是三维超声图像，这里不做具体限定。
步骤130：根据超声图像识别击破区域的血管轮廓。
血管轮廓包括血管的形状，大小等。在击破载药微泡后，通过监控载药微泡释放后的超声图像，实时识别出血管的轮廓，为后续对击破区域的参数调整做好准备工作。
步骤140：根据血管轮廓更新击破区域的特征参数。
由于内脏器官运动(例如心跳、呼吸)，载药微泡击破前后的血管轮廓可能存在细微的变化。因此有必要根据血管轮廓更新击破区域的特征参数，以确定下次击破载药微泡时的击破区域，提高载药微泡击破的准确性，从而提高载药微泡的递送效果。并且通过不断对击破区域参数的更新，使得击破区域始终保持在血管中，避免了对血管周围的组织发射超声波信号，而造成不必要的组织损伤。
需要说明的是，本申请的载药微泡递送方法中可以根据更新的击破区域的特征参数确定下一击破区域。击破区域的特征参数可以包括击破区域的位置、击破区域的大小、击破区域的数量、击破区域的形态等。
在本申请的另一实施例中，根据血管轮廓更新击破区域的特征参数步骤包括：根据血管轮廓更新击破区域的大小、位置。
需要说明的是，本申请采用多焦点的方式进行载药微泡的释放，所以本申请的击破区域呈现圆形或椭圆形。例如，击破区域的直径为当前血管直径的10％-90％之间的某一数值，并且圆心处于血管的中心，此时仅需根据血管轮廓更新击破区域的大小、位置后，就可确定下一击破区域。
由此可见，本申请实施例提供的超声引导的载药微泡递送方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，通过阵列换能器在当前的击破区域对载药微泡发射超声波信号以击破载药微泡，之后通过阵列换能器实现超声成像，获取超声图像，根据超声图像获取击破区域的血管轮廓，并根据血管轮廓更新击破区域的特征参数，完成一个周期的载药微泡的递送工作。由于血管的轮廓和形态是在不断变化的，通过实时更新击破区域的参数，对击破区域进行调整，使得在血管轮廓变化的情况下，依然可以准确识别血管轮廓，提高载药微泡递送的准确性，使载药微泡的递送效果更佳，并且通过不断对击破区域参数的调整，使得击破区域始终保持在血管中，避免了对血管周围的组织发射超声波信号，而造成不必要的组织损伤。同时也缩短了载药微泡递送的时间。
图2所示为本申请另一示例性实施例提供的超声引导的载药微泡递送方法的流程示意图。在本申请的图1所示实施例的基础上延伸出本申请的图2所示实施例，下面着重叙述图2所示实施例与图1所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。
如图2所示，在本申请实施例中提供的超声引导的载药微泡递送方法中，在根据超声图像跟踪击破区域的血管轮廓步骤之后，还包括如下步骤：
步骤210：根据血管轮廓调整击破区域的多个感兴趣区域的位置和形状。
需要说明的是，击破区域的多个感兴趣区域是指在击破区域周围的局部血管轮廓，具体包括局部血管的位置和形状。
如前所述，由于内脏器官运动(例如心跳)，血管轮廓可能存在细微的变化，所以在击破区域周围的多个局部血管轮廓，即多个感兴趣区域也可能存在细微的变化。根据超声成像获取的血管轮廓可以实时调整击破区域周围的多个感兴趣区域。需要说明的是，下述获取载药微泡的浓度的评估数据是在多个感兴趣区域的区域范围内进行评估的，因此多个感兴趣区域为载药微泡浓度计算的实际区域。
步骤220：根据多个感兴趣区域的位置和形状获取多个感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据。
需要说明的是，载药微泡浓度在本申请中是判断载药微泡递送工作是否继续进行的依据，也是调节载药微泡递送时超声波信号的参数的依据。由于血液是流动的，载药微泡在击破区域被释放后，击破区域和击破区域周围的载药微泡的浓度会有所变动。这样计算多个感兴趣区域的载药微泡的浓度，可得到载药微泡在不同区域的浓度，即根据多个感兴趣区域的位置和形状，确定计算载药微泡浓度的区域范围，以获知击破区域周围的载药微泡的浓度情况。并且由于获取的是多个感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据，使得确定击破区域周围的载药微泡的浓度更加客观更加准确。
步骤230：根据载药微泡浓度的评估数据调整阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压。
例如，当击破区域周围的载药微泡浓度大于预设值，可以调高阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压，使超声波信号增强，也即增强击破载药微泡的能力，从而在下一次击破载药微泡时可以击破更多的载药微泡，从整体上缩短载药微泡的递送时间。
图3所示为本申请另一示例性实施例提供的超声引导的载药微泡递送方法的流程示意图。在本申请的图2所示实施例的基础上延伸出本申请的图3所示实施例，下面着重叙述图3所示实施例与图2所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。
如图3所示，在本申请一实施例提供的超声引导的载药微泡递送方法中，根据血管轮廓调整击破区域的多个感兴趣区域的位置和形状步骤包括如下步骤：
步骤310：以击破区域的中心线划界，将击破区域的血管轮廓划分为上游感兴趣区域和下游感兴趣区域。从而得知上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的位置及形状。
具体的，在获取的超声图像中，可以采用多普勒效应或帧间差分法确定击破区域的血流方向，沿着血流方向的上游确定为击破区域的上游感兴趣区域，同理，沿着血流方向的下游确定为击破区域的下游感兴趣区域。以此确定击破区域的上游感兴趣区域和下游感兴趣区域。为下述获取击破区域上游和下游的载药微泡浓度的评估数据划定获取的区域范围。本申请对于血流方向的确定方式不做具体限定。
步骤320：根据上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的位置和形状获取上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据。
具体的，在击破载药微泡后，由于血液流速的关系，击破区域的下游感兴趣区域的载药微泡的浓度相对于上游感兴趣区域的载药微泡的浓度有所下降。根据上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的位置及形状，确定载药微泡浓度测量范围，进而获取上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据。
根据上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据，可以知道击破区域上游和下游的载药微泡的浓度变化，可作为对下次发射第一超声波信号的参数(比如超声电压)进行调整的依据，进而调整在击破区域击破载药微泡情况。
步骤330：根据上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据调整阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压。
通过调整阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压，对载药微泡的击破强度进行调整，使得载药微泡的剂量更加可控，也即提高药物靶向递送的可控性。
在本申请的一实施例中，根据上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据调整阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压包括：根据上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的平均灰度值提高阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压。
具体的，在超声图像中，通过计算击破区域上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的平均灰度值，可以得到载药微泡在上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的浓度变化情况。对击破区域再次发射第一超声波信号的超声电压进行调整，即对第一超声波信号的强度进行调整，进而对载药微泡的击破强度进行调整。当提高阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压时，也就增大了超声波信号的强度，从而加强击破载药微泡的能力，在下一次击破载药微泡时可以击破更多的载药微泡，从整体上缩短载药微泡的递送时间。
在本申请的另一实施例中，根据载药微泡浓度的评估数据调整阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压还包括：当上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的平均灰度值的差值的绝对值与上游感兴趣区域的平均灰度值的比值大于载药微泡击破阈值时，提高阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压。
例如，设置每次增加5V的超声电压，应当了解，本申请中的超声电压不是无限增加的。由于不同的阵列换能器具有不同的电压上限，所以本申请根据不同的阵列换能器设定不同的电压上限，对于阵列换能器的电压上限这里不做具体限定。
在本申请的另一实施例中，根据超声图像跟踪击破区域的血管轮廓还包括：将超声图像输入目标跟踪模型，以获取目标跟踪模型输出的击破区域的血管轮廓。
在本申请的另一实施例中，将超声图像输入目标跟踪模型，以获取目标跟踪模型输出的击破区域的血管轮廓包括：将当前超声图像累加到之前的超声图像中，构成超声图像序列，将超声图像序列输入目标跟踪模型，以获取目标跟踪模型输出的击破区域的血管轮廓。
具体的，目标跟踪模型可以采用基于区域的跟踪，首先获取包含血管轮廓的模板，预先设定一个初始化的击破区域周围的血管轮廓，在超声图像序列中运用算法(例如相关滤波算法)进行目标跟踪，实时掌握击破区域的血管轮廓。例如，首先获取超声成像中的50帧超声图像，组成超声图像序列，利用方框标注超声图像序列中的感兴趣区域，即初始化的击破区域周围的血管轮廓，利用核相关滤波方法，训练得到最大响应滤波器，保证最大响应滤波器与超声图像序列的时空卷积在方框标注位置有最大值，完成模型训练阶段。在基于超声图像跟踪击破区域的血管轮廓过程中的每次超声成像时，获取超声图像，将超声图像与最大响应滤波器做时空卷积，最大响应位置即为感兴趣区域的位置，由此得到当前帧超声图像中的血管轮廓，并将该标注出血管轮廓的当前帧超声图像添加到超声图像序列中，以更新超声图像序列，以使得在基于后续帧的超声图像获取血管轮廓时，能够参考该当前帧超声图像的血管轮廓，以此对血管轮廓进行实时跟踪。
在本申请的另一实施例中，当阵列换能器首次发出第二超声波信号时，当前的击破区域为预先选定的击破区域。
其中，预先选定的击破区域可以是人为选定的，也可以是计算机选定的。
如前所述，载药微泡携带的药物可以是具有治疗或预防效果的任何化合物。在本申请的另一实施例中，载药微泡携带具有治疗作用的药物，可以根据病灶区域确定击破区域。在阵列换能器首次发出第一超声波信号，获取的超声图像中是没有击破区域的，通过找到超声图像中的病灶区域，以确定载药微泡的击破区域。因此当阵列换能器首次发出第二超声波信号时获取超声图像，根据超声图像中的病灶区域选定击破区域。
具体地，预先选定的击破区域可以是人工通过观察病灶的位置，大小等，选定击破区域的位置及大小，也可以是计算机通过计算得到病灶的位置、大小等，之后确定击破区域的位置及大小。
焦点控制方式包括单焦点、多焦点和变焦点等，考虑到击破区域是具有一定范围的区域，本申请选择多焦点的形式，实现击破区域内的载药微泡的击破。
根据病灶区域的大小及位置确定需要合成的基本焦点单元的大小、位置及个数，基本焦点单元合成的多焦点的区域即为击破区域。
在本申请的另一实施例中，根据超声图像中的病灶区域选定击破区域包括：当病灶区域为肿瘤或心血管的病灶区域时，根据超声图像中的病灶区域选定的击破区域为病灶区域的上游；当病灶区域为非肿瘤或非心血管的病灶区域时，根据超声图像中的病灶区域选定的击破区域为病灶区域。
具体的，本申请将病灶分为两类，肿瘤或心血管的病灶，以及除肿瘤或心血管病灶之外的病灶，根据不同的病灶类型，有针对性的选取不同的击破区域对病灶进行载药微泡的递送工作，使载药微泡递送的更有针对性，对病灶区域的治疗效果更佳。
在本申请的另一实施例中，当前上游感兴趣区域的平均灰度值与初始上游感兴趣区域的平均灰度值的差值的绝对值与初始上游感兴趣区域的平均灰度值的比值小于预设值时，结束当前载药微泡的递送工作；其中，初始上游感兴趣区域的平均灰度值是阵列换能器首次发出第二超声波信号获取超声图像时获取的。
具体的，设置预设值为0.1，根据公式|Vupt-Vup1|/Vup1<0.1确定是否结束当前载药微泡的递送工作，其中，Vupt表示当前击破区域的上游感兴趣区域的平均灰度值，Vup1表示初始上游感兴趣区域的平均灰度值。
在本申请的另一实施例中，阵列换能器在机械指数小于1.0的信号发送条件下发出第一超声波信号或第二超声波信号。
低机械指数的超声波可提高超声造影显示功能，并且也可减少对于人体的血管的伤害，本申请设置机械指数小于1.5。在一些实施例中，机械指数可以设置小于1.0。
示例性载药微泡递送装置
下述为本申请载药微泡递送装置实施例，可以执行本申请载药微泡递送方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请载药微泡递送方法实施例。
图4所示为本申请一实施例提供的超声引导的载药微泡递送装置40的结构示意图。如图4所示，载药微泡递送装置40包括：
递送模块410，利用阵列换能器发出第一超声波信号，以在当前的击破区域对载药微泡进行击破；
成像模块420，利用阵列换能器发出第二超声波信号，以获取超声图像；
识别模块430，根据超声图像识别击破区域的血管轮廓；以及
第一调参模块440，根据血管轮廓更新击破区域的特征参数。
图5所示为本申请另一示例性实施例提供的超声引导的载药微泡递送装置的结构示意图。在本申请图4所示实施例的基础上延伸出本申请图5所示实施例，下面着重叙述图5所示实施例与图4所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。
如图5所示，本申请实施例提供的超声引导的载药微泡递送装置50还包括：
第二调参模块510，用于根据血管轮廓调整击破区域的多个感兴趣区域的位置和形状。
评估模块520，用于根据多个感兴趣区域的位置和形状获取多个感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据。
调压模块530，用于根据载药微泡浓度的评估数据调整阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压。
在本申请的另一个实施例中，多个感兴趣区域包括上游感兴趣区域和下游感兴趣区域，
其中，第二调参模块510进一步包括：以击破区域的中心线划界，将击破区域的血管轮廓划分为上游感兴趣区域和下游感兴趣区域，从而得知上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的位置及形状。
在本申请的另一个实施例中，调压模块530进一步包括：根据上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的平均灰度值提高阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压。
在本申请的另一个实施例中，调压模块530进一步包括：当上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的平均灰度值的差值的绝对值与上游感兴趣区域的平均灰度值的比值大于载药微泡击破阈值时，提高阵列换能器发出第一超声波信号时的超声电压。
在本申请的另一个实施例中，递送模块410进一步包括：将超声图像输入目标跟踪模型，以获取目标跟踪模型输出的击破区域的血管轮廓。
在本申请的另一个实施例中，递送模块410进一步包括：将当前超声图像累加到之前的超声图像中，构成超声图像序列，将超声图像序列输入目标跟踪模型，以获取目标跟踪模型输出的击破区域的血管轮廓。
在本申请的另一个实施例中，第一调参模块440进一步包括：根据血管轮廓更新击破区域的大小、位置。
上述超声引导的载药微泡递送装置中的各个模块的具体功能和操作已经在上面参考图1至图3描述的超声引导的载药微泡递送方法中进行了详细介绍，因此，这里将省略其重复描述。
需要说明的是，根据本申请实施例的超声引导的载药微泡递送装置可以作为一个软件模块和/或硬件模块而集成到电子设备中，换言之，该电子设备可以包括该超声引导的载药微泡递送装置。例如，该超声引导的载药微泡递送装置可以是该电子设备的操作系统中的一个软件模块，或者可以是针对其所开发的一个应用程序；当然，该超声引导的载药微泡递送装置同样可以是该电子设备的众多硬件模块之一。
在本申请另一实施例中，该超声引导的载药微泡递送装置与该电子设备也可以是分立的设备(例如，服务器)，并且该超声引导的载药微泡递送装置可以通过有线和/或无线网络连接到该电子设备，并且按照约定的数据格式来传输交互信息。
示例性验证实验
人体中动脉、静脉和毛细血管的血液流速不同，由于载药微泡对不同部位进行治疗或预防，可能需要在不同的血管位置进行递送，所以为了验证本申请的载药微泡递送方法在不同的血液流速中都是可行的，发明人设计了在四种不同流速下进行载药微泡的递送的实验，具体实验如下所述：
将超纯水和琼脂按照质量10:1的比例混合均匀，加热至混合物的沸点并保持3分钟，得到溶液A。
将溶液A转至四个内部嵌入1毫米外径的纤维素软管(下述体膜管腔)的方形模具中，等待15min溶液冷却至室温。
将相同浓度(106个/ml)、平均粒径为1微米的载药微泡吸入注射器，利用自动注射装置将载药微泡溶液全部推入其中一个体膜管腔并静置使得体膜官腔内的流速为0ml/h。
再分别以10ml/h、100ml/h和1000ml/h的流速推入其余三个体膜官腔。获得0ml/h、10ml/h、100ml/h和1000ml/h四种流速下的载药微泡。
应用本申请的载药微泡递送方法进行载药微泡的递送工作。
图6所示为不同流速下载药微泡递送的超声图像，应用本申请的方法，在不同的流速中都可以实现载药微泡的递送工作。在不同流速中，载药微泡在体膜管腔中的灰度显示，上游的载药微泡浓度较大，而焦点区域下游，由于载药微泡在焦点区域已经击破，所以浓度较小。也说明采用平均灰度值的方法可有效的反应载药微泡的实时浓度。
为了验证本申请载药微泡递送的方法在活体中确实可以进行载药微泡的递送工作，发明人设计在白兔身上的活体实验，具体实验如下所述：
选取一只白兔，将白兔耳缘静脉团注平均粒径为1微米的载药微泡(0.1ml/kg)，等待10秒至全身循环。
将中心频率为12MHz的超声线阵探头垂直放置在右腰部，移动探头直到观察到完整的肾脏造影图像，寻找合适切面后固定探头。
设置初始化参数：焦点直径为1毫米、电压U为20V、超声机械指数MI为1.2、周期为1毫秒、微泡击破阈值Tv为0.5，手动标记击破区域的初始位置及击破区域处的血流方向(也可以用帧间差分法或超声多普勒)，通过目标追踪模型识别击破区域上游和下游的感兴趣区域，使击破区域保持直径为血管直径的3/4、圆心位于血管的中心，计算初始上游感兴趣区域和下游感兴趣区域的平均灰度值。
周期性的施加交替脉冲序列，击破载药微泡并进行超声成像，获得如图7所示的在白兔肾脏内载药微泡递送前后的对比超声图像，其中标记的区域为击破区域，由图中显示的击破区域可以看出，应用本申请的方法，可以实现精确的载药微泡的递送。
示例性电子设备
图8为本申请的其他示例性实施例所提供的电子设备80的结构示意图。如图8所示，该电子设备80包括：一个或多个处理器810；存储器820，以及存储在存储器820中的计算机程序指令，当一个或多个处理器810执行一个或多个计算机程序指令时，实现如上述任一实施例的超声引导的载药微泡递送方法。
处理器810可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备80中的其他组件以执行期望的功能。
存储器820可以包括一个或多个计算机程序产品，计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(Cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器810可以运行程序指令，以实现上文的本申请的各个实施例的超声引导的载药微泡递送方法中的步骤以及/或者其他期望的功能。
电子设备80还可以包括：输入装置830和输出装置840，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(图8中未示出)互连。
例如，在电子设备80是单机设备时，该输入装置830可以是通信网络连接器，用于从外部的可移动设备接收所采集的输入信号。此外，该输入装置830还可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置840可以向外部输出各种信息，例如可以包括例如显示器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图8中仅示出了该电子设备80中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入装置/输出接口等组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备80还可以包括任何其他适当的组件。
示例性计算机可读存储介质
除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，包括计算机程序指令，计算机程序指令在被处理器运行时使得处理器执行如上述任一实施例的超声引导的载药微泡递送方法中的步骤。
计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的超声引导的载药微泡递送方法。计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、电磁、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器((RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方结构示意图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方结构示意图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备。诸如“包括”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“例如”指词组“例如但不限于”，且可与其互换使用，应当理解，本申请实施例中提到的第一、第二等限定词，仅仅为了更清楚地描述本申请实施例的技术方案使用，并不能用以限制本申请的保护范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
另外，还需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案所记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
需要注意的是，以上列举的仅为本申请的具体实施例，显然本申请不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本申请公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本申请的保护范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种超声引导的载药微泡递送方法，其特征在于，包括：
利用阵列换能器发出第一超声波信号，以在当前的击破区域对载药微泡进行击破；
利用所述阵列换能器发出第二超声波信号，以获取超声图像；
根据所述超声图像识别所述击破区域的血管轮廓；以及
根据所述血管轮廓更新所述击破区域的特征参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述超声图像跟踪所述击破区域的血管轮廓之后，还包括：
根据所述血管轮廓调整所述击破区域的多个感兴趣区域的位置和形状；
根据所述多个感兴趣区域的位置和形状获取所述多个感兴趣区域的载药微泡浓度的评估数据；以及
根据所述载药微泡浓度的评估数据调整所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的超声电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个感兴趣区域包括上游感兴趣区域和下游感兴趣区域，其中，所述根据所述血管轮廓调整所述击破区域的多个感兴趣区域的位置和形状包括：
以所述击破区域的中心线划界，将所述击破区域的所述血管轮廓划分为所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域，从而得知所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的位置及形状。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述载药微泡浓度的评估数据调整所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的超声电压包括：
根据所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的平均灰度值提高所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的所述超声电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的平均灰度值提高所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的所述超声电压包括：
当所述上游感兴趣区域和所述下游感兴趣区域的平均灰度值的差值的绝对值与所述上游感兴趣区域的平均灰度值的比值大于载药微泡击破阈值时，提高所述阵列换能器发出所述第一超声波信号时的所述超声电压。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述超声图像跟踪所述击破区域的血管轮廓包括：
将所述超声图像输入目标跟踪模型，以获取所述目标跟踪模型输出的所述击破区域的所述血管轮廓。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述超声图像输入目标跟踪模型，以获取所述目标跟踪模型输出的所述击破区域的所述血管轮廓包括：
将当前所述超声图像累加到之前的所述超声图像中，构成超声图像序列，将所述超声图像序列输入目标跟踪模型，以获取所述目标跟踪模型输出的所述击破区域的所述血管轮廓。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述血管轮廓更新所述击破区域的特征参数包括：
根据所述血管轮廓更新所述击破区域的大小、位置。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述阵列换能器首次发出所述第二超声波信号时，所述当前的击破区域为预先选定的击破区域。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述当所述阵列换能器首次发出所述第二超声波信号时，所述当前的击破区域为预先选定的击破区域包括：
当所述阵列换能器首次发出所述第二超声波信号时获取所述超声图像，根据所述超声图像中的病灶区域选定所述击破区域。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述超声图像中的病灶区域选定所述击破区域包括：
当所述病灶区域为肿瘤或心血管的病灶区域时，根据所述超声图像中的所述病灶区域选定的所述击破区域为所述病灶区域的上游；当所述病灶区域为非肿瘤或非心血管的病灶区域时，根据所述超声图像中的所述病灶区域选定的所述击破区域为所述病灶区域。
12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：
当前上游感兴趣区域的平均灰度值与初始上游感兴趣区域的平均灰度值的差值的绝对值与初始上游感兴趣区域的平均灰度值的比值小于预设值时，结束当前载药微泡的递送工作；
其中，初始上游感兴趣区域的平均灰度值是所述阵列换能器首次发出所述第二超声波信号获取所述超声图像时获取的。
13.根据权利要求1-12所述的任一方法，其特征在于，所述阵列换能器在机械指数小于1.0或小于1.5的信号发送条件下发出所述第一超声波信号或所述第二超声波信号。
14.一种超声引导的载药微泡递送装置，其特征在于，包括：
递送模块，利用阵列换能器发出第一超声波信号，以在当前的击破区域对载药微泡进行击破；
成像模块，利用阵列换能器发出第二超声波信号，以获取超声图像；
识别模块，根据所述超声图像识别所述击破区域的血管轮廓；以及
第一调参模块，根据所述血管轮廓更新所述击破区域的特征参数。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-12中任一所述的超声引导的载药微泡递送方法。
16.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，其中，所述存储器用于存储所述处理器可执行的指令；
当所述处理器执行所述指令时，实现上述权利要求1-12中任一所述的超声引导的载药微泡递送方法。
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