有實(shí)施例中存在的，但是在該實(shí)施例中，對(duì)象支撐體308中存在凹槽W接收凝膠墊520。 凝膠墊520幫助在換能器510與對(duì)象306之間禪合超聲能量。在經(jīng)過凝膠墊520之后，超 聲516被聚焦到聲處理體積522或目標(biāo)區(qū)域。 陽(yáng)177] 聲處理體積522可W通過對(duì)W機(jī)械方式定位超聲換能器510與W電子方式操縱聲 處理體積522的位置的組合而被移動(dòng)。通過對(duì)聚焦在聚點(diǎn)522處的超聲強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制或脈 沖，可W在對(duì)象內(nèi)誘發(fā)剪切波314。 陽(yáng)17引圖6示出了用于圖示確定聲學(xué)分散元素的濃度分布的方法的部分的一系列圖像。 第一圖像600示出了用于機(jī)械致動(dòng)器602的換能器，機(jī)械致動(dòng)器602與填充有各種顆粒606 的母體604接觸。超聲換能器602能夠誘發(fā)通過顆粒606部分地分散的剪切波。接下來， 圖像608示出了描述剪切波通過母體604的轉(zhuǎn)移的剪切波圖像608或剪切波數(shù)據(jù)。剪切波 成像系統(tǒng)允許對(duì)剪切波傳播進(jìn)行采集或記錄。
[0179] 圖像610表示用于確定機(jī)械屬性的經(jīng)重建的圖像。專用軟件允許根據(jù)波傳播理論 來重建機(jī)械屬性。運(yùn)可W包括但不限于彈性、粘度、傳播、衰減和波的分散關(guān)系。接下來，圖 像613示出了頻率614的對(duì)數(shù)對(duì)機(jī)械屬性616的對(duì)數(shù)的兩個(gè)曲線圖。圖像610中指示了局 部體積612。檢查局部體積612并且確定針對(duì)該頻率在該特定點(diǎn)處的機(jī)械屬性。運(yùn)是第一 曲線圖上的繪制的值618。接著運(yùn)在多個(gè)頻率處被重復(fù)，并且多個(gè)繪制值被示為620。在不 同頻率處重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，W便獲得機(jī)械屬性的頻率依賴性。
[0180] 接下來，圖7再次示出了圖像613的部分。繪制了多個(gè)值620并且執(zhí)行由虛線指示 的幕次定律擬合。值a為該線702的斜率并且表示幕次定律擬合。對(duì)幕次定律指數(shù)a702 的提取表征了機(jī)械屬性的頻率依賴性。圖像704圖示了一個(gè)理論模型，所述理論模型可W 被用于關(guān)于a702來解釋顆粒密度。該曲線圖示出了空間尺度對(duì)填充因子，所述填充因子 是針對(duì)分散在母體內(nèi)的顆粒的理論表示而被計(jì)算的。盒計(jì)數(shù)算法被用于表征被檢查的體積 或區(qū)域。在空間尺度上，存在值710,所述值710表征正常的分形填充區(qū)712與正常的歐幾 里得填充區(qū)714之間的轉(zhuǎn)變。可W根據(jù)空間尺度來分析障礙（例如可W是空間中的血管或 顆粒）的分布，所述空間尺度是指我們是W微米、毫米還是厘米的尺度來進(jìn)行查看。例如在 圖像704中可W示出，針對(duì)給定的空間尺度710,障礙物所在的填充空間在經(jīng)典幾何填充空 間與分形填充空間之間變化。不規(guī)則的部分與a的指數(shù)或斜率相聯(lián)系。該部分由材料的 微架構(gòu)來定義，因此，根據(jù)a702的值來推斷微架構(gòu)的細(xì)節(jié)是可能的。運(yùn)僅在剪切波的波長(zhǎng) 足夠小W感測(cè)分形填充區(qū)712時(shí)是可行的。 陽(yáng)181] 圖8圖示了對(duì)于顆粒密度可能存在多個(gè)解。圖像613再次被用于表示對(duì)a的計(jì) 算。在曲線圖800中，示出了濃度分布對(duì)a的值。針對(duì)a的特定的測(cè)量值，可能存在兩個(gè) 解802。該值是使用對(duì)剪切波的分散屬性的理論推導(dǎo)而被導(dǎo)出的：
陽(yáng)183] 其中，Disp對(duì)測(cè)量結(jié)果是分形區(qū)內(nèi)還是歐幾里得區(qū)內(nèi)的度量，壯是分形維度，d是 維度，《是正被研究的頻率，并且t。是特征時(shí)間，所述特征時(shí)間等價(jià)于顆粒的半徑。當(dāng)Disp 遠(yuǎn)大于一時(shí)，則存在分形效應(yīng)，并且當(dāng)Disp遠(yuǎn)小于一時(shí)，則不存在分形效應(yīng)。W下附錄中包 括對(duì)該W上公式的理論的概述。具體而言，見附錄中標(biāo)簽為"總體權(quán)重"的公式9的部分。 [0184] 對(duì)于給定的測(cè)量，濃度或濃度的分布可能具有多于一個(gè)解。為了從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到 濃度，可W使用對(duì)微觀病理學(xué)的知識(shí)的使用來確定半徑，并且可W使用先驗(yàn)信息來在兩個(gè) 可能的解之間進(jìn)行區(qū)分。例如可W知曉哪種血管或顆粒在對(duì)象里面。運(yùn)將允許排除可能的 解中的一個(gè)。 陽(yáng)化5] 圖9示出了確定正確解的方法。在步驟900中，確定對(duì)amp的值的數(shù)據(jù)采集和提 取，其中，Qmp是針對(duì)機(jī)械屬性mp的幕次定律關(guān)系。接下來，在步驟902中，確定根據(jù)觀察 到的病理的對(duì)障礙的尺寸和濃度或濃度分布的估計(jì)。接下來，在步驟904,執(zhí)行分形效應(yīng)方 程值isp，如上所述）中對(duì)顆粒的尺寸范圍rOeW及濃度范圍CE的注入。對(duì)rOE和CE的選 擇給予了關(guān)于微結(jié)構(gòu)的一些先驗(yàn)知識(shí)，并且使得能夠確定解。
[0186] 如果Disp的值遠(yuǎn)小于1，則選擇分支906。在運(yùn)種情況下，沒有分形效應(yīng)908并且 不可能提取濃度910。在運(yùn)種情況下，頻率被改變914并且方法返回步驟900。在值Disp 遠(yuǎn)大于一的情況下912,則存在分形效應(yīng)924。如果Ce遠(yuǎn)小于Cmi。（較低的最小濃度解），則 選擇低濃度918。如果濃度處于最小值920,則僅存在一個(gè)解并且該解是己知的。如果Ce大 于Cmm,則選擇高濃度926。對(duì)Disp公式的使用不是必須的?？蒞執(zhí)行實(shí)驗(yàn)或數(shù)值模擬來 確定Qmp與濃度之間的關(guān)系。 陽(yáng)187] 磁共振彈性成像（MR巧是能夠無創(chuàng)地評(píng)估組織的機(jī)械屬性的技術(shù)。對(duì)運(yùn)些屬性的 評(píng)估是經(jīng)由對(duì)穿過組織的低頻機(jī)械剪切波的測(cè)量而間接完成的?？蒞假設(shè)，類似于造成表 觀彌散系數(shù)的效應(yīng)，微障礙的存在改變了傳播的剪切波的分散關(guān)系，并且因此可能在宏觀 尺度上影響介質(zhì)的表觀機(jī)械屬性。在彌散加權(quán)成像中值WI)，無序的介質(zhì)可能造成兩種效 應(yīng)：典型擴(kuò)散長(zhǎng)度的減小造成不再與時(shí)間成比例而是與時(shí)間的分?jǐn)?shù)幕成比例的表觀擴(kuò)散系 數(shù)和/或均方位移不等于一（所謂的異常彌散）。在DWI中，由于在圖像體素內(nèi)發(fā)生的大量 的求平均，微結(jié)構(gòu)信息丟失并且僅在使用不同的b值來探索組織時(shí)能夠被展現(xiàn)。在此，類似 地，在機(jī)械波的傳播由于多散射效應(yīng)而進(jìn)入彌散區(qū)，機(jī)械屬性的頻率依賴性可W允許對(duì)亞 體素微架構(gòu)的評(píng)估。在該研究中，我們?cè)诮?jīng)校準(zhǔn)的體模中研究剪切波的傳播，所述經(jīng)校準(zhǔn)的 體模包括散射顆粒的準(zhǔn)確受控的尺寸分布，并且我們首次展示了剪切波能夠在宏觀尺度上 展現(xiàn)材料的隱藏的微架構(gòu)屬性。
[0188] 為測(cè)試該實(shí)驗(yàn)，使用在80°C的水浴中制備的15g/L的瓊脂糖溶液度化，5510UB 型）來制造凝膠體模。為了創(chuàng)建完善地定義的散射顆粒尺寸分布，在固化前將具有精確己 知的直徑（1ym、5Jim,、10Jim、30JimW及150Jim直徑，Sigma-Al化ich)和濃度的聚苯乙 締微球體的膠態(tài)懸濁液加入到凝膠中。運(yùn)在圖10中被示出。
[0189] 目的是針對(duì)所有制備的凝膠保持球體的8%的濃度（類似于組織中血管的體積 分?jǐn)?shù)）。聚苯乙締微球體具有極高的剪切模量（~MPa)并且因此可W用作軟凝膠（~ kPa)中的微觀散射體。準(zhǔn)備了不同的樣本：用作參考的沒有球體的凝膠、具有僅一類 球體的凝膠（所謂的單尺寸凝膠）、W及具有符合幕次定律并因此具有分形屬性的顆粒 尺寸分布的凝膠。制造了不同指數(shù)的幕次定律顆粒尺寸分布巧~dY，其中d為顆粒直 徑）（/=-2、-1、0)。為零的/值指示平坦分布，所述平坦分布意味著存在的小顆粒與 大顆粒一樣多。在水平7T成像掃描器上執(zhí)行MRE卿larmascan，Bruker,埃朗根，德國(guó)）。由 被放置在樣本的中屯、的牙簽（toothpick)來生成機(jī)械振動(dòng)，W誘發(fā)圓形傳播。被定位在MR 掃描器外面的電磁振動(dòng)器被用來經(jīng)由柔性碳纖維棒向牙簽發(fā)射機(jī)械振動(dòng)。運(yùn)在圖11中被 示出。
[0190] 圖11示出了所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)置的示意性描述。凝膠被填充到被安裝到MRE設(shè)置上 的插入物中。圖11示出了實(shí)驗(yàn)設(shè)置的范例。存在被連接到碳棒1102的電磁振動(dòng)器1100。 電磁振動(dòng)器1100令碳棒1102在由箭頭1104指示的方向上移動(dòng)。碳棒1102被連接到搖架 1106。搖架1106將棒1104的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)譯為由箭頭1108指示的不同運(yùn)動(dòng)。1108橫切1104。 牙簽1110被安裝在搖架1106中。牙簽1110被插入到填充有凝膠1114并被利用石蠟?zāi)?1116密封的容器1112中。牙簽1110上下振動(dòng)，在凝膠1114中誘發(fā)剪切波1118。 陽(yáng)191 ] 經(jīng)由自制的支撐體，被放置在牙簽1110周圍的樣本總處于相同的高度。表面接收 器線圈被W凝膠的水平放置在樣本周圍W確保最優(yōu)信噪比。針對(duì)每個(gè)體模，應(yīng)用穩(wěn)態(tài)MRE序列，所述穩(wěn)態(tài)MRE序列具有在150至300化范圍中的機(jī)械激發(fā)頻率W及W下序列參數(shù)：8 個(gè)動(dòng)態(tài)、7個(gè)具有0. 4mm的切片厚度的連續(xù)的橫向切片、=25mm*25mm的視場(chǎng)、矩陣尺寸= 256巧56、TE/TR= 24-17/427-353ms、W及取決于激發(fā)頻率和運(yùn)動(dòng)編碼梯度周期的數(shù)量在6 至10分鐘的范圍中的采集時(shí)間。針對(duì)運(yùn)動(dòng)的S個(gè)空間方向來采集MRE序列，W便獲得體模 里面的3D傳播的機(jī)械波的體積圖像。為了考慮整個(gè)采集時(shí)間（高達(dá)300分鐘！）期間凝 膠的潛在的時(shí)間演化，在采集時(shí)間的結(jié)束時(shí)重復(fù)第一實(shí)驗(yàn)。運(yùn)允許針對(duì)潛在的干噪效應(yīng)的 校正。利用各向同性重建技術(shù)來重建數(shù)據(jù)。
[0192] 在檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，由于老化效應(yīng)，每個(gè)體模的復(fù)剪切模量（G*)在多頻率MRE實(shí) 驗(yàn)的開始和結(jié)束之間最大增加10%。如圖2中所呈現(xiàn)的，結(jié)果示出對(duì)于四個(gè)被研究的樣本， 宏觀剪切模量是頻率依賴性的并且遵循幕次定律，其中，|G*(?)I=a. ?ze。如圖12和 圖13所示，具有微球體的10ym單尺寸分布的凝膠的幕系數(shù)Z。與參考凝膠的Z。相比幾乎 沒變。 陽(yáng)193] 圖12示出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線圖。圖12是W赫茲為單位的頻率1200對(duì)歸一化的復(fù) 剪切模量1202的曲線圖。+標(biāo)記的點(diǎn)1204是針對(duì)具有IOym的凝膠的測(cè)量結(jié)果。線1206 是對(duì)數(shù)據(jù)1204的幕次定律擬合。利用X標(biāo)記的點(diǎn)1208是針對(duì)參考凝膠取得的。線1210 是對(duì)1208的幕次定律擬合。
[0194] 圖13示出了更多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。標(biāo)記為1304的點(diǎn)或+對(duì)應(yīng)于gamma= 0的分形。線 1306是對(duì)數(shù)據(jù)1304的幕次定律擬合。標(biāo)記有X的數(shù)據(jù)1308是參考凝膠。線1310是對(duì)數(shù) 據(jù)1308的幕次定律擬合。
[0195] 然而，在存在微球體的分形分布的情況下，Z。與參考凝膠相比顯著增長(zhǎng)2. 2倍。所 有其他分形凝膠等價(jià)地展示了Z。的顯著增長(zhǎng)。 陽(yáng)196] 實(shí)驗(yàn)測(cè)試展示了機(jī)械剪切波彌散的頻率依賴性可W允許探測(cè)散射結(jié)構(gòu)的亞體素 分布并且因此克服了固有地依賴于MR成像靈敏度的空間分辨率限制。運(yùn)些實(shí)驗(yàn)結(jié)果己經(jīng) 經(jīng)由陽(yáng)M模擬而被從理論上并數(shù)值地確認(rèn)（未示出）。然而，在該研究中，凝膠的機(jī)械屬性 嚴(yán)重依賴于制造過程并且僅對(duì)不同凝膠的相對(duì)斜率進(jìn)行了比較。膠體凝膠的固化過程必須 被改進(jìn)，并且應(yīng)該包括諸如CT掃描的額外成像模態(tài)，W便在凝膠固化之后對(duì)體模中的微球 體的分布進(jìn)行成像，所述凝膠固化可能誘發(fā)微球體聚合成分形絮團(tuán)。此外，所研究的凝膠由 非常簡(jiǎn)化的雙相結(jié)構(gòu)布置組成，其中，顆粒比背景凝膠硬約1000倍。生理組織表現(xiàn)出復(fù)雜 得多的布置，其中，不僅具有尺寸變化，而且具有硬度對(duì)比度變化和長(zhǎng)度分布變化。展示出 多尺寸分布W及多彈性屬性的具有微球體的體模將更好地模擬真實(shí)組織。運(yùn)里觀察到的效 應(yīng)可能在對(duì)微觀組織部分對(duì)如通過彈性成像技術(shù)測(cè)得的機(jī)械屬性的影響的理解上起重要 作用。其開啟了根據(jù)彈性成像數(shù)據(jù)來檢測(cè)并描述不能由MRE直接檢測(cè)的微包含物（例如小 的轉(zhuǎn)移或新血管生成）的前景。 陽(yáng)197] 盡管已經(jīng)在附圖和前述的說明中詳細(xì)圖示并描述了本發(fā)明，但是運(yùn)樣的圖示和說 明將被認(rèn)為是說明性或示范性的，而不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。
[0198] 本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容W及權(quán)利要求，在實(shí)踐請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明 時(shí)能夠理解并實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求書中，"包括"一詞不排除其 他元件或步驟，并且詞語(yǔ)"一"或"一個(gè)"不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其