論文の概要: Time-Domain Linear Model-based Framework for Passive Acoustic Mapping of Cavitation Activity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.20551v1
• Date: Tue, 25 Nov 2025 17:48:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-26 17:37:04.58902
• Title: Time-Domain Linear Model-based Framework for Passive Acoustic Mapping of Cavitation Activity
• Title（参考訳）: 時間領域線形モデルに基づくキャビテーション活動のパッシブ音響マッピング
• Authors: Tatiana Gelvez-Barrera, Barbara Nicolas, Denis Kouamé, Bruno Gilles, Adrian Basarab,
• Abstract要約: パッシブ・アコースティック・マッピングにより空間マッピングと時間モニタリングが可能となる。 従来のビームフォーミング法は、基準放出開始時間がないため、軸方向分解能が限られている。 時間領域で完全に定式化された線形演奏モデルに基づくビームフレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.219150964619931
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Passive acoustic mapping enables the spatial mapping and temporal monitoring of cavitation activity, playing a crucial role in therapeutic ultrasound applications. Most conventional beamforming methods, whether implemented in the time or frequency domains, suffer from limited axial resolution due to the absence of a reference emission onset time. While frequency-domain methods, the most efficient of which are based on the cross-spectral matrix, require long signals for accurate estimation, time-domain methods typically achieve lower spatial resolution. To address these limitations, we propose a linear model-based beamforming framework fully formulated in the time domain. The linear forward model relates a discretized spatiotemporal distribution of cavitation activity to the temporal signals recorded by a probe, explicitly accounting for time-of-flight delays dictated by the acquisition geometry. This model is then inverted using regularization techniques that exploit prior knowledge of cavitation activity in both spatial and temporal domains. Experimental results show that the proposed framework achieves enhanced or competitive cavitation map quality while using only 20\% of the data typically required by frequency-domain methods. This highlights the substantial gain in data efficiency and the flexibility of our spatiotemporal regularization to adapt to diverse passive cavitation scenarios, outperforming state-of-the-art techniques.
• Abstract（参考訳）: パッシブ・アコースティック・マッピングにより、空間マッピングと時間モニタリングによるキャビテーション活動が可能となり、治療用超音波の応用において重要な役割を果たす。 従来のビームフォーミング法は、時間や周波数領域に実装されても、基準放出開始時間がないため、限られた軸分解能に悩まされる。 最も効率的な周波数領域法はクロススペクトル行列に基づいており、正確な推定には長い信号を必要とするが、時間領域法は一般により低い空間分解能を実現する。 これらの制約に対処するため、時間領域で完全に定式化された線形モデルベースのビームフォーミングフレームワークを提案する。 線形フォワードモデルは、キャビテーションアクティビティの離散時空間分布とプローブが記録した時間信号とを関連付け、取得幾何によって決定される飛行遅延を明示的に考慮する。 このモデルは、空間的領域と時間的領域の両方におけるキャビテーション活動の事前知識を利用する正規化手法を用いて逆転する。 実験の結果,提案手法は周波数領域法で要求されるデータの20倍の値しか利用せず,拡張された,あるいは競争的なキャビテーションマップの品質を実現することがわかった。 これは、データ効率の大幅な向上と、多種多様な受動的キャビテーションシナリオに適応するための時空間正規化の柔軟性を強調し、最先端の技術より優れています。

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