[实用新型]压电探测梁及浅表组织弹性成像系统

说明书

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，具体涉及一种压电探测梁及基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像系统。 

背景技术

弹性成像是近年来迅速发展的生物体成像技术，它能够反映出不同组织的弹性模量的差别，弹性成像的基本原理是：不同弹性模量的组织对外界施加的力学激振响应也不同，因此可以通过探测组织对激振的响应来测量组织的模量。 

弹性成像技术主要关注生物组织硬度模量等力学信息，而这些力学信息与病灶性质密切相关(例如：通过对手术标本的实验测试，乳腺癌变的弹性模量要比正常组织高5到20倍)，因此弹性成像可用于病理诊断。该方法是一种新颖的医疗成像方法，能够提供传统影像学(如常规超声、CT、磁共振成像)所不能提供的待测组织的力学信息，在对组织健康信息进行评估等方面有广泛的应用前景，可用于乳腺、甲状腺、前列腺等器官的疾病的检查和诊断，因此一经出现便受到了广泛的关注。 

传统的手指触诊能通过手指对待测区域的按压来判断组织的硬度，从而进行病理诊断，但手指触诊对医生的主观经验依赖较大，且不能定量地给出硬度的值，因此在诊断精确性和推广性上比较受限制。目前有一些科研论文中提出的新型超声成像技术能够实现对组织模量的成像，但是超声探头由于具有近场效应，因此难以实现对浅表组织的测量；对于未出现肿块或肿块影像不明显的情况，超声成像系统难以发现乳腺中的微小钙化及毛刺样改变；另外，声学图像大多缺乏特异性，且血流信号不明显，因此容易出现误判。 

本实用新型提出了一种全新的弹性成像方法，该方法基于压电悬臂梁接触振动，通过压电探测梁与待测组织表面进行接触谐振来完成对待测组织的弹性模量的测量，悬臂梁的谐振特性对接触点的弹性模量敏感程度高，能通过力学上的方法测量悬臂梁的谐振特性来完成对组织弹性模量的定量表征。本实用新型提出的方法主要应用于浅表组织的弹性成像上，可用于乳腺、甲状腺、肝脏等器官的弹性成像。 

实用新型内容

为了解决传统的触诊方法中只能依靠医生的主观经验而只能做定性判断的不足，并辅助 超声等影像技术完成对浅表组织的弹性成像，本实用新型建立了一套基于压电悬臂梁接触振动的弹性成像系统，该方法能定量地对组织弹性模量进行检测成像。 

本实用新型提供的技术方案如下： 

一种压电探测梁(如图2所示)，其特征是，包括悬臂梁、压电应变感知片、压电激振片和探针； 

其中，悬臂梁的一端为自由端，设置有探针；压电应变感知片位于悬臂梁的上表面；压电激振片位于悬臂梁的下表面；探针为柱体，其头部为球状或球面，并垂直于悬臂梁，安装在自由端；压电激振片在交变信号激振下产生振动，压电激振片振动之后带动压电探测梁与样品发生接触振动；压电应变感知片测量所述压电探测梁的振动应变信号。 

利用所述的压电探测梁，本实用新型同时提供一种基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像系统(如图1所示)，其特征是，所述弹性成像系统包括：计算机、前面所述的压电探测梁、机械臂、压电梁激振电源、滤波器和数据采集卡； 

其中，计算机通过数据线与机械臂、压电梁激振电源和数据采集卡相连；压电梁激振电源通过数据线与压电探测梁上压电激振片相连；数据采集卡与滤波器通过数据线相连，滤波器与压电探测梁上压电应变感知片通过数据线相连；压电探测梁一端固定在机械臂上，另一端带有朝下的探针，探针与待测目标接触。 

所述计算机包含： 

运动控制模块，用于控制机械臂的运动，完成扫描检测过程； 

信号发生模块，用于控制压电梁激振电源产生激振压电探测梁的信号； 

信号采集模块，用于控制数据采集卡采集应变信号； 

计算模块，用于追踪压电探测梁共振频率，并计算各个测点的弹性模量。 

所述压电梁激振电源产生激振信号控制压电激振片振动，滤波器调节处理压电应变感知片感知到的振动信号，采集卡采集经过调理的振动信号并传给计算机。 

所述压电探测梁采用弹性好的金属片或高分子板制作。 

利用所述系统，本实用新型同时提供一种基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像方法，包括如下步骤： 

将压电探测梁的探针与待测样品的表面接触； 

计算机运动控制模块控制机械臂移动压电探测梁扫描待测组织所在的区域； 

计算机信号发生模块发出交变的电信号激励压电激振片，压电激振片带动压电探测梁进行谐振； 

压电应变感知片感知压电探测梁的振动并输出振动信号，该信号经由滤波器进行信号调理，调理之后的振动信号由数据采集卡采集，最后由计算机处理数据采集卡采集得到的振动信号；