[发明专利]一种软组织超弹性特征表征方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声弹性成像技术领域，特别涉及一种软组织超弹性特征表征方法。

背景技术

弹性成像是一种可以对生物组织的力学特性进行非介入性监测的方法。自从1991年提出此概念至今的二十余年里，弹性成像作为一种新型的医学检测手段无论从方法发展还是临床应用上都得到了广泛的关注。弹性成像主要包括以下几步：

1：对目标软组织施加外加的或内部的激励；

2：通过现有的医学成像技术(如超声、核磁共振等)，检测到软组织对于激励的力学响应，包括变形或剪切波传播情况；

3：通过反分析可以根据测得的响应情况反演出软组织的弹性或粘弹性性质。

临床研究结果表明，组织病变(例如，脑部病变、肝脏病变和肿瘤的发生)通常会导致生物组织的力学特性发生改变。因此通过弹性成像方法在体测量生物软组织的力学特性，对某些重大疾病的诊断、发展监控以及相关药物的疗效评价都具有重要意义。

超声辐射力弹性成像技术是一种超声成像技术的弹性成像方法，作为一种瞬态弹性成像方法今年来得到了广泛的关注。它的原理是利用声辐射力在目标组织中激发出平面剪切波，通过记录组织受到剪切波扰动后产生的变形获得剪切波波速的分布情况。

目前把超声辐射力弹性成像技术商用化的方法是Bercoff等人在2004年提出的。此方法于2009年通过美国FDA认证并在临床上得到应用。例如，法国公司Aix-en-Provence生产的仪器“Supersonic Imagine”就包括了该方法。从硬件的角度上，该仪器在传统的医学超声检测仪器的基础上，增加了探头向目标组织内部发射声辐射力的功能。在后处理的过程中，利用相关图像处理方法得到剪切波在组织内部传播的波速分布云图。进一步地，仪器内部的程序将利用公式μ₀＝ρc²计算得到组织的初始剪切模量。

然而上述公式只适用于剪切波在线弹性小变形的固体中传播的情况，这就要求该仪器在检测过程中，探头与目标组织表面的接触必须是非常轻微的，即探头不能向下压入目标组织中使其产生较大变形。然而，在实际的检测过程中，探头与目标组织(如乳房或甲状腺)的接触很容易导致软组织发生有限变形，此时上式的计算结果将不再准确。在临床诊断中，不准确的检测结果将严重影响病人病情的诊断和进一步的治疗，耽误及时的诊治。

另外，生物软组织(包括人体组织)大多是超弹性材料，它的力学特性参数由弹性参数和超弹性参数两部分组成。对生物软组织超弹性特性的表征，可以为基础医学研究和虚拟手术技术的发展提供更多数据支持，也有望为疾病的诊断提供新的临床参考指标。然而上述仪器和检测方法只能通过检测和力学反演测得目标软组织的初始剪切模量这一弹性特性，无法进一步得到生物软组织的超弹性特性参数。

因此，如何提供一种软组织超弹性特征表征方法，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述问题，本发明公开了一种软组织超弹性特征表征方法，包括：步骤1：检测目标组织的初始剪切模量μ₀；步骤2：将探头垂直于所述目标组织表面向下压入，压入深度L＝L₁，检测所述目标组织的伸长比λ₁、横向变形参数ξ₁以及对应的剪切波速c₁；步骤3：通过力学反演得到所述目标组织的超弹性特征参数b₁。

优选地，还包括：步骤4：重复所述步骤2和步骤3，得到n组不同压入深度Ln下的目标组织的伸长比λ_n、横向变形参数ξ_n以及对应的剪切波速с_n；以及超弹性特征参数b_n；步骤5：计算得到超弹性特征参数的平均值b。

优选地，所述步骤1包括：将探头放在所述目标组织的表面，保证探头检测方向与所述目标组织的表面垂直，测量得到目标组织密度ρ和剪切波速с，根据公式μ₀＝ρc²，计算得到初始剪切模量μ₀。