[发明专利]粘弹性测量方法及其系统

权利要求书

1.一种粘弹性测量装置，其特征在于，所述装置包括：

超声换能器，利用超声换能器发射超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域，得到所述待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；

激光探测器，利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；

扫描机构，利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行扫描，按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，确定待测对象的位移场数据；

Fourier变换模块，对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；

粘弹性测量模块，将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数；

所述粘弹性测量模块进一步包括：将所述频域位移场数据输入以下预设的粘弹特性计算模型，计算待测对象的弹性系数与粘滞系数；

式(1)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，为时域Fourier变换。

2.根据权利要求1所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述超声换能器包括：

将超声频率下的正弦载波与具有幅度和相位调制的包络相乘，以调制所述超声换能器发射的超声波束的幅度与相位；当调制的所述超声波束在所述待测对象的感兴趣区域内传播时，使得所述待测对象的感兴趣区域产生剪切波，根据所述待测对象内部剪切波随时间的动态变化确定粘弹特性，由开尔文模型表达所述待测对象的感兴趣区域内动态粘弹特性。

3.根据权利要求2所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述开尔文模型表达所述待测对象的感兴趣区域内动态粘弹特性的进一步包括：

式(2)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，为时域一阶导数。

4.根据权利要求1所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述激光探测器包括：通过调节待测对象的位置，计算聚焦超声中所述待测对象的组织位移在相应脉冲时间以及光通量的激光探测器下的振动位移；其中，按照测振原理确定待测对象相位与位移场的关系，进而确定待测对象感兴趣区域内各点的振动位移。

5.根据权利要求1所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述扫描机构包括：利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行点线面扫描，得到各点的振动位移；按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，进而构建所述待测对象在一维、二维与三维的位移分布，得到待测对象的位移场数据。

6.根据权利要求1所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述Fourier变换模块包括：

将所述位移场数据进行时域的Fourier变换，得到频域亥姆霍兹方程表达位移场数据：

式(3)为声辐射作用于待测对象时，产生的振动位移表达的粘滞性的波动方程，其中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，表示时域Fourier变换。

7.根据权利要求1至6任一所述的粘弹性测量装置，其特征在于，还包括：将待测对象的弹性系数与粘滞系数输出显示，并存储相应的弹性系数与粘滞系数。

8.一种粘弹性测量系统，其特征在于，所述系统包括：

超声换能器，用于在超声驱动信号的驱动下对被测生物组织发射超声波束，利用超声发射的超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域，得到所述待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；

激光探测器，利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；

扫描机构，利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行扫描，按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，确定待测对象的位移场数据；

Fourier变换模块，用于对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；

粘弹性测量模块，用于将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数；其中，所述粘弹性测量模块包括：

将所述频域位移场数据输入以下预设的粘弹特性计算模型，计算待测对象的弹性系数与粘滞系数；

式(1)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，为时域Fourier变换。