[发明专利]粘弹性测量方法及其系统

说明书

本发明涉及超声测量领域，提出一种粘弹性测量方法及其系统，该方法包括：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，得到待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；利用激光测振原理计算待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；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；对位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；将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，本发明能够测量弹性系数与粘滞系数，相比现有的粘弹性测量，不仅可提高测量精度，还能提高抗干扰能力。

技术领域

本申请涉及生物组织技术领域，也属于超声测量领域，特别是涉及一种粘弹性测量方法及其系统。

背景技术

通常组织发生病变会导致组织粘弹性的变化。因此，对组织的弹性、粘性进行定量的测量对疾病的临床诊断有一定的参考价值，弹性成像技术应运而生。弹性成像的基本原理是：对组织施加一个内部(包括自身的)或外部的动态或静态/准静态的激励，在弹性力学、生物力学等物理规律作用下，组织将产生一个响应，例如位移、应变、速度的分布有一定的差异。弹性模量较大即较硬的组织应变较小，或者振动的幅度较小或速度较大。利用超声成像、磁共振成像或者光学成像等方法，结合数字信号处理技术，可以估算出组织内部的响应情况，从而反映组织内部的弹性模量。

在相关现有技术中，采用B超和MRI成像是较为常用的安全监控和疗效评估方法，但存在分辨率低、实时性差、灵敏性低等缺陷。为此，研究人员提出了很多方法以改善当前治疗安全监控和疗效评估，包括基于超声相关的靶区温度成像方法、超声背向散射成像等，然而，在当前的生物组织粘弹性测量方法中，通常使用脉冲反射方法进行测量，其接收的信号频率具有的带宽较高，导致生物组织粘弹特性的频率分辨率低，难以有效获取高分辨率频率下，不同频率的生物组织粘弹性参数的检测，采用这些方法的抗干扰性能较差，测量精度较低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种粘弹性测量方法及其系统，用于解决现有技术在粘弹性测量时，使用脉冲反射方法进行测量导致测量精度低、抗干扰能力差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种粘弹性测量方法，包括：

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；

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；

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；

对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；

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。

在某些实施方式中，所述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的步骤，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。

在某些实施方式中，根据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(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，表示时域一阶导数。