[发明专利]一种超声评价生物多孔性材料引导组织修复过程的方法

说明书

本发明涉及组织修复评价技术领域，具体涉及一种超声评价生物多孔性材料引导组织修复过程的方法。其步骤如下：在处于流固耦合状态的组织‑生物多孔性材料体系中选择一感兴趣区域，运用超声脉冲来采集该区域的组织回波信号，通过同一超声探头，对感兴趣区域内的剪切波传播进行快速追踪并采集实时回波数据；运用获得的实时回波数据进行位移获取和反演分析，进而得到感兴趣区域内不同位点处的剪切波速度V_s；利用得到的剪切波速度V_s，运用本发明提供的函数计算饱和流体与生物多孔性材料耦合状态的耦合密度参数ρ_a，ρ_a越大，表明组织修复长入状态越好；本发明的方法能够无创、非破坏性评价生物多孔性材料引导组织修复过程。

技术领域

本发明涉及组织修复评价技术领域，具体涉及一种超声评价生物多孔性材料引导组织修复过程的方法。

背景技术

组织工程是近年来正在兴起的一门新学科，它深刻地改变了传统医学的概念，为人类治疗组织和器官的功能衰竭、缺失提供了全新思路。组织工程研究和开发用于修复，维持或改善人体病损组织的具有生理功能的替代物。传统的组织工程需要进行体外细胞培养，存在种子细胞来源有限、培养过程繁复、技术要求高等缺点。近年来无细胞体内原位组织工程(in-situ tissue engineering)的兴起，向体内移植无细胞的多孔支架材料，由多孔支架材料在体内富集种子细胞进行组织再生和修复治疗，部分产品在粘膜和软骨再生等领域得到了实际临床运用。多孔支架材料必须具有固定形状和多孔内部结构以引导细胞分化生长形成新的功能性组织，而且需要具有合适的力学性能。目前，具有良好生物相容性和力学性能且可以在一定程度上模拟天然组织力学性质的生物多孔性材料正在迅猛发展。

在无细胞原位组织工程中，所采用的具有固定形状和多孔内部结构的生物多孔性材料需要具有合适的力学性能和降解性能以引导细胞分化生长形成新的功能性组织。在这个力学重构过程中，一方面组织的长入使支架处的力学强度增加，而另一方面，由生物多孔性材料构成的支架会随着时间逐渐降解，其力学强度将降低，所以整个材料体系的力学重构过程是动态且复杂的。对这种动态且复杂的力学重构过程，现有理论模型和技术方案并不能准确地监测工程化组织修复过程。

现有技术在对全局和局部的力学性能进行探测时要做破坏性分析，从而使实验材料不能持续用于整个实验过程的研究与分析。而且现有典型技术方案如静态弹性成像会受到边界条件的影响，从而使成像准确性受到影响。因此，亟需开发一种对生物多孔性材料引导组织再生和修复过程进行无创监测及力学性质评价的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种超声评价生物多孔性材料引导组织修复过程的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超声评价生物多孔性材料引导组织修复过程的方法，包括以下步骤：

S1，在处于流固耦合状态的组织和生物多孔性材料体系中选择一感兴趣区域，向该区域发射超声脉冲，并采集该区域的实时回波数据；

S2，运用获得的实时回波数据进行位移获取和反演分析，进而得到感兴趣区域内不同位点处的剪切波速度V_s；

S3，利用S2得到的剪切波速度V_s，运用如下函数计算饱和流体与生物多孔性材料耦合状态的耦合密度参数ρ_a，ρ_a越大，表明组织修复长入状态越好；

式中：

ρ₁：考虑孔隙率值时生物多孔性材料的密度，由基体生物材料的密度乘以(1-孔隙率)得到；

ρ₂：饱和流体与生物多孔性材料流固耦合状态下考虑孔隙率值时的流体实际密度，由流体密度乘以孔隙率得到；