[发明专利]一种基于内嵌传感器的冲击波治疗仪冲击强度测试装置及方法

说明书

本发明提供了一种冲击波治疗仪冲击强度测试装置与方法，包括生物组织仿体体模2、第一和第二柔性压力传感器3和4、压力信号采集模块5、信号处理模块6与冲击波强度计算模块7。其中生物组织仿体体模为弹性模量恒定的立方体水凝胶体模，具有肌肉或脂肪组织类似的弹性性质；柔性压力传感器3和4测量冲击力，分别置于体模的内部和表面；压力信号采集模块获取冲击过程中传感器3和4的压力变化；信号处理模块对压力信号进行预处理、数值矫正与变换；冲击波强度计算模块基于压力信号与体模的弹性性质计算不同深度的冲击波强度大小及其变化。该装置与方法实现了对冲击波治疗仪产生的冲击波在仿体中传播过程的定量描述，实现了更准确的仪器性能评估。

技术领域

本发明涉及一种冲击波治疗仪冲击强度测试装置及方法。

背景技术

体外冲击波治疗仪是一种常见的临床治疗设备，其通过力学冲击作用在组织内引发多种生物学效应，从而达到治疗疾病的目的。冲击波在生物组织内传播时的强度变化对于临床治疗的有效性起着决定性作用，因此准确测量冲击波治疗仪的在组织不同深度的冲击强度与冲击波的传播过程对于冲击波治疗仪器本身的评价、不同疾病治疗策略的制定和临床效果与安全性的评估都有重要意义。

现有针对冲击波治疗仪的冲击强度测量，大都采用的是以最大能量竖直向上冲击砝码，然后测算其重力势能与接触面积比值的方法，或者通过测量冲击波穿透模拟负载后的剩余压力，然后计算冲击波的剩余冲击强度。这些方法只能给出冲击波的初始强度或者完全穿透负载后剩余的冲击强度，无法评估冲击波在组织传播过程中的冲击强度变化。此外，冲击波在组织中的传播特性与声波类似，其传播速度、波场区域等特性不但与初始强度有关，而且受冲击接触面积、冲击接触时间、冲击效应等多种因素的影响，组织内的传播特性并非线性，所以仅仅获取初始强度与剩余强度无法准确评估组织内部加载的能量水平。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种冲击波治疗仪冲击强度测试装置，其特征在于包括：

生物组织仿体体模，用于在其入射表面接收冲击波治疗仪的治疗头发出的冲击波，

第一柔性压力传感器，其被嵌入生物组织仿体体模的内部，

第二柔性压力传感器，其被设置在生物组织仿体体模的表面，

采集模块，其接收第一柔性压力传感器和第二柔性传感器输出的压力信号，并对该压力信号进行放大和模-数转换，

信号处理模块，其接收和存储来自采集模块的压力信号，

冲击波强度计算模块，用于确定冲击波的传播速度c，并根据所述压力信号、生物组织仿体体模的密度和传播速度c，确定生物组织仿体体模内部不同位置处的冲击波的强度I，

其中，所述冲击波的强度I的计算公式为：

其中:

I即冲击波的能流密度，

E为一次冲击过程中加载的能量，该能量代表冲击波治疗仪产生的冲击波经过生物组织衰减后传递到深层患处的有效治疗能量，是评价冲击波治疗仪的能量穿透性能的指标，

A为能量E的作用面积，

p(t)为随时间t变化的压力值，即第一柔性压力传感器在不同时刻t 测量到的压力值，

ρ为生物组织仿体体模的介质的密度，

c为介质中波的传播速度，ρ·c即为介质声阻抗，

生物组织仿体体模采用如下步骤制作：

取适量水凝胶干粉按照预定比例，溶解于纯化水中，加热煮沸至完全溶解，搅拌均匀成混合溶液；