[发明专利]便携式肌肉力学参数及肌肉力在体超声检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种便携式肌肉力学参数及肌肉力在体超声检测装置，由宽频超声探头、多通道超声系统、人机交互系统组成，宽频超声探头通过探头连接器接口与多通道超声系统连接，多通道超声系统通过局域网或USB 3.0接口实现与人机交互系统的通讯；上述装置对在体人或动物的肌肉进行超声波信号采集，即时对检测信号进行智能分析处理，并提取与肌肉力相关的多个特征参数进行分别成像，支持多图模型下追踪描记测量，结合传统B扫描图像，实现对单块肌肉力学性能参数及肌肉力的测量和定量显示，根据肌肉预设阀值预测肌肉健康状态并对应发出报警提示。本发明真正意义上实现了对肌肉力学特性和肌肉力的在体、无创、实时、精确全定量评估。

主权项

1.便携式肌肉力学参数及肌肉力在体超声检测装置，其特征在于：是由宽频超声探头(1)、多通道超声系统(4)、人机交互系统(3)组成，所述的宽频超声探头(1)通过探头连接器接口(2)与多通道超声系统(4)连接，多通道超声系统(4)通过局域网(6)或USB 3.0接口(5)实现与人机交互系统(3)的通讯；所述的多通道超声系统(4)包括超声发射模块、超声接收模块、超声信号收发控制模块、信号调理模块、通信交互模块，支持128通道并行或多路复用；所述的人机交互系统(3)包括数据分析和成像模块、检测信息评估及示警模块、数据库存储和管理模块、以及检测结果回放分析模块；该检测装置的工作过程，包括以下步骤：1)完善用户输入模块，在检测之前，需要操作人员输入被检测对象的基本信息，包括：年龄、体重、具体检测部位、有无病史；2)根据检测肌肉所在部位，选择频率合适的探头及聚焦深度，该检测装置自动加载探头参数、信号预处理参数；3)在B扫模式、多普勒模式和剪切波弹性模式下，进行超声波信号采集及特征值提取；3.1)B扫模式：微调探头角度，使声束与被检测肌肉局部区域保持垂直，通过宽频超声探头(1)发射和接收超声波，由于超声在肌肉中传播时将与所有的质点发生相互作用，再加上肌肉不同组织的回声特性存在差异，因此提取回波信号中与肌肉组织结构和力学性能的特征参数；3.2)多普勒模式：运动的物体会使接收的信号频率发生变化，产生频移，并通过产生的频移，计算物体运动的速度，应用此技术，来计算肌肉中血流的速度，计算公式：其中fD为频移，fα为探头发射的超声频率，fβ为探头接收的超声频率，v为血流速度，c为声速，θ为声束与血管的夹角；3.3)剪切波弹性模式：多通道超声系统(4)控制宽频超声探头(1)产生连续的聚焦低频声脉冲，以激励肌肉内部产生横向的剪切波，引入组织黏性系数，通过弹性成像和合适的流变学模型求解肌肉弹性模量、剪切模量力学性能参数，分析剪切波传播速率与肌肉力学性能参数的定量关系，建立超声在黏弹性组织中生物力学理论模型；4)结合超声信号分析、力学测试技术，分析不同肌肉力的超声波信号特征，构建肌肉力超声定量评估数学模型；5)人机交互系统(3)中的数据分析和成像模块根据内置算法，对多个能够表征肌肉力的特征参数进行成像，并对检测图像进行自动图像增强、单块肌肉边缘智能检测处理，允许针对单块肌肉边缘进行人工微调，并支持多图模型下追踪描记测量，完成对单块肌肉力学性能参数及肌肉力的测量和定量显示；6)人机交互系统(3)中的检测信息评估及示警模块将测量肌肉力值与预设阀值进行比较，判断肌肉健康状态并对应发出报警提示，实现肌肉力学性能参数及肌肉力的自动化、智能化定量评估；7)所述的数据库存储和管理模块可以将检测过程中采集的超声回波信号、肌肉检测结果与检测预设信息进行关联自动存储，同时可以生成打印报表；8)所述的检测结果回放分析模块可以方便操作人员后期对整个检测过程进行回顾性深入分析，并且回放图像均可以进行重新的定量测量。