粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]肝纖維化通常由于過度的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的沉積造成，并經(jīng)常性的出現(xiàn)于大多數(shù)類型的慢性肝臟疾病患者中。由于早期的肝纖維化或者肝硬化是可逆或者可以控制的，因此肝纖維化的準(zhǔn)確有效的早期診斷顯得至關(guān)重要。
[0003]剪切波彈性成像技術(shù)可以通過測量肝臟硬度數(shù)值來定量評估肝纖維化和肝硬化的程度。其中最廣泛應(yīng)用于臨床進(jìn)行無創(chuàng)肝纖維化分級檢測的是瞬時(shí)彈性成像技術(shù)。
[0004]因?yàn)楦闻K是一個(gè)粘彈性體即粘彈性介質(zhì)，其粘彈度參數(shù)的改變與多種肝臟疾病緊密相連。因此肝臟粘彈性參數(shù)可以為肝纖維化的早期診斷提供非常有價(jià)值的信息。
[0005]而目前，對組織的測量主要是測量組織的彈性參數(shù)，而忽略粘度參數(shù)即忽略了組織的粘彈性參數(shù)，這對于肝纖維化等組織的早期病變檢測結(jié)果造成不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測方法和設(shè)備，用以獲得組織的粘彈性參數(shù)，以提高纖維化程度測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0007]本發(fā)明提供了一種粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測方法，包括:
[0008]對粘彈性介質(zhì)施加單一預(yù)設(shè)頻率的機(jī)械振動，在所述粘彈性介質(zhì)中產(chǎn)生剪切波；
[0009]在所述剪切波在粘彈性介質(zhì)傳播的期間，向所述粘彈性介質(zhì)發(fā)射單振源超聲波，并接收超聲回波信號；
[0010]根據(jù)所述超聲回波信號獲取所述剪切波在各深度下的最大位移數(shù)據(jù)，每個(gè)所述最大位移數(shù)據(jù)表征了所述剪切波傳播到所述粘彈性介質(zhì)中的不同深度時(shí)所述剪切波的最大振蕩幅度；
[0011 ]擬合各最大位移數(shù)據(jù)，獲得最大位移衰減曲線；
[0012]根據(jù)所述最大位移衰減曲線確定所述粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)。
[0013]本發(fā)明提供了一種粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測設(shè)備，包括:
[0014]控制主機(jī)、探頭，所述探頭中包含振動器、超聲換能器；
[0015]所述振動器在所述控制主機(jī)的控制下，對粘彈性介質(zhì)施加單一預(yù)設(shè)頻率的機(jī)械振動，在所述粘彈性介質(zhì)中產(chǎn)生剪切波；
[0016]所述超聲換能器在所述控制主機(jī)的控制下，在所述剪切波在粘彈性介質(zhì)傳播的期間，向所述粘彈性介質(zhì)發(fā)射單振源超聲波，并接收超聲回波信號；
[0017]所述控制主機(jī)，包括:
[0018]第一獲取模塊，用于根據(jù)所述超聲回波信號獲取所述剪切波在各深度下的最大位移數(shù)據(jù)，每個(gè)所述最大位移數(shù)據(jù)表征了所述剪切波傳播到所述粘彈性介質(zhì)中的不同深度時(shí)所述剪切波的最大振蕩幅度；
[0019]計(jì)算模塊，用于擬合各最大位移數(shù)據(jù)，獲得最大位移衰減曲線；
[0020]第一確定模塊，用于根據(jù)所述最大位移衰減曲線確定所述粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)。
[0021]本發(fā)明提供的粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測設(shè)備，對組織施加一次預(yù)設(shè)頻率的機(jī)械振動從而僅在粘彈性介質(zhì)中產(chǎn)生一種頻率的剪切波。在獲取該剪切波的位移數(shù)據(jù)之后，基于該位移數(shù)據(jù)計(jì)算得到表征剪切波傳播到不同深度時(shí)的最大振蕩幅度的各最大位移數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過擬合各最大位移數(shù)據(jù)獲得該剪切波的最大位移衰減曲線，從而根據(jù)該最大位移衰減曲線確定粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)，該參數(shù)既與彈性相關(guān)又與粘度相關(guān)。通過該方案，能夠獲得既與彈性又與粘度相關(guān)的粘彈性參數(shù)，增加了對組織的測量維度，有利于提供更加豐富的組織參數(shù)信息及度量維度，有助于提供更加準(zhǔn)確的組織纖維化測量結(jié)果。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測方法實(shí)施例一的流程圖；
[0023]圖2為剪切波傳播到某特定深度時(shí)的位移數(shù)據(jù)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測方法實(shí)施例二的流程圖；
[0025]圖4為本發(fā)明粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測設(shè)備實(shí)施例一的示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測設(shè)備實(shí)施例二的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]圖1為本發(fā)明粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測方法實(shí)施例一的流程圖，本實(shí)施例提供的所述方法主要用于檢測肝臟組織的粘彈性參數(shù)，可以由一檢測設(shè)備來執(zhí)行，該檢測設(shè)備可以是現(xiàn)有的無創(chuàng)肝纖維化檢測儀，但是在該無創(chuàng)肝纖維化檢測儀中增加了執(zhí)行本實(shí)施例所述方法所需的處理功能。該檢測設(shè)備中主要包括控制主機(jī)和探頭，該探頭中包含了用于產(chǎn)生機(jī)械振動的振動器以及用于發(fā)射和接收超聲波的超聲換能器。
[0028]如圖1所示，該粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)檢測方法可以包括如下步驟:
[0029]步驟101、對粘彈性介質(zhì)施加單一預(yù)設(shè)頻率的機(jī)械振動，在粘彈性介質(zhì)中產(chǎn)生剪切波。
[0030]本實(shí)施例中，以檢測肝臟組織的粘彈性參數(shù)為例，肝臟組織即是上述的粘彈性介質(zhì)。對粘彈性介質(zhì)施加單一預(yù)設(shè)頻率的機(jī)械振動，是指對肝臟組織所對應(yīng)的皮膚表面施加該機(jī)械振動。
[0031 ]具體來說，振動器在該皮膚表面施加一垂直于皮膚表面的正弦機(jī)械振動，從而在肝臟組織中產(chǎn)生相應(yīng)的剪切波，剪切波即在肝臟組織中傳播。其中，該機(jī)械振動的頻率比如可以是50赫茲等低頻頻率。
[0032]步驟102、在剪切波在粘彈性介質(zhì)傳播的期間，向粘彈性介質(zhì)發(fā)射單振源超聲波，并接收超聲回波信號。
[0033]本實(shí)施例中，超聲換能器在振動器所施加機(jī)械振動的位置，向肝臟組織發(fā)射低頻的單振源的超聲波信號，并接收超聲回波信號。
[0034]其中，可以以一定時(shí)間間隔，向肝臟組織發(fā)射多幀超聲波信號，以跟蹤剪切波在肝臟組織中的傳播過程。
[0035]舉例來說，在施加機(jī)械振動產(chǎn)生剪切波之后，剪切波正在粘彈性介質(zhì)中傳播的某一段時(shí)刻，通過振動探頭上集成的單振源超聲模塊的發(fā)射器發(fā)射一系列的超聲波信號并接收超聲回波信號，通過對該時(shí)間段的超聲回波信號數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理可以得到這段時(shí)間內(nèi)在超聲波掃描線上介質(zhì)應(yīng)變及位移數(shù)據(jù)信息。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例中，僅以位移數(shù)據(jù)進(jìn)行說明，可以理解的是，應(yīng)變數(shù)據(jù)與之類似，處理方法相同，不再贅述。
[0037]步驟103、根據(jù)超聲回波信號獲取剪切波在各深度下的最大位移數(shù)據(jù)。
[0038]其中，每個(gè)最大位移數(shù)據(jù)表征了剪切波傳播到粘彈性介質(zhì)中的不同深度時(shí)剪切波的最大振蕩幅度。
[0039]前面已經(jīng)提到，超聲回波信號可以反映剪切波在肝臟組織的傳播位移情況，因此，可以根據(jù)超聲回波信號獲取剪切波的位移數(shù)據(jù)。為了保證該位移數(shù)據(jù)的精確，可以對超聲回波信號進(jìn)行一定的數(shù)字信號處理。信號處理包括以下信號處理中的至少一種:時(shí)域互相關(guān)、譜互相關(guān)、平方誤差和、斑點(diǎn)跟蹤、尺度不變特征點(diǎn)跟蹤、動態(tài)規(guī)劃、零交叉跟蹤、峰值搜索。
[0040]為了直觀的說明剪切波的位移數(shù)據(jù)，圖2示意了一種外部探頭機(jī)械振動產(chǎn)生的剪切波傳播在組織內(nèi)某一固定深度時(shí)，隨時(shí)間變化的位移結(jié)果曲線。本實(shí)施例中，對肝臟組織施加垂直于肝臟組織的機(jī)械振動，超聲換能器捕捉施加機(jī)械振動處的垂直于肝臟組織軸上的位移，即為縱向位移。圖2中的DAV即代表縱向位移。
[0041]從圖2中可以看出，固定深度下其位移數(shù)據(jù)呈現(xiàn)振蕩衰減的特征，一般來說，最大位移出現(xiàn)在第一個(gè)波峰，因此，針對獲得的每個(gè)深度對應(yīng)的位移數(shù)據(jù)來說，可以從中提取出最大位移數(shù)據(jù)，從而獲得不同深度時(shí)的各最大位移數(shù)據(jù)。
[0042 ]步驟104、擬合各最大位移數(shù)據(jù)，獲得最大位移衰減曲線。
[0043]步驟105、根據(jù)最大位移衰減曲線確定粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)。
[0044]本實(shí)施例中，可以采用多項(xiàng)式、指數(shù)等不同的數(shù)據(jù)擬合方式，對獲得的各最大位移數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲得最大位移衰減曲線。
[0045]在進(jìn)行擬合的過程中，為了保證擬合結(jié)果的準(zhǔn)確度，可以對各最大位移數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)處理。
[0046]可選的，可以對各最大位移數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域和頻域的濾波處理，剔除各最大位移數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)，該異常數(shù)據(jù)包括位移值大于所有最大位移數(shù)據(jù)的平均位移值或者平均位移值一定倍數(shù)的位移數(shù)據(jù)，或者，該異常數(shù)據(jù)包括位移值與平均位移值之差大于一定倍數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差的位移數(shù)據(jù)。
[0047]之后，對剔除異常數(shù)據(jù)后的各最大位移數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，獲得所述最大位移衰減曲線。
[0048]通過大量實(shí)驗(yàn)顯示，二次多項(xiàng)式擬合的擬合效果最好。故擬合公式如下式所示:
[0049]y = ax2+bx+c
[0050]針對某粘彈性介質(zhì)的測量來說，擬合結(jié)果可以得到a、b、c三個(gè)參數(shù)。由于參數(shù)b、c影響的是二次多項(xiàng)式曲線的位置，與曲線衰減趨勢和形態(tài)無關(guān)聯(lián)，所以可以提取參數(shù)a，用來刻畫最大位移衰減曲線的衰減趨勢和形態(tài)，這個(gè)系數(shù)是由粘度、彈性共同決定的，為粘彈性參數(shù)。即確定最大位移衰減曲線的最高次冪變量對應(yīng)的系數(shù)為粘彈性介質(zhì)的粘彈性參數(shù)。
[0051]本實(shí)施例中，采用單一頻率的低頻振動，通過對剪切波的振動幅度的分析，可以得到所測量組織的粘彈性參數(shù)。具體原理是:振動幅度不但與彈性參數(shù)相關(guān)，還與粘度相關(guān)，即與粘彈性參數(shù)相關(guān)，它可以從特定深度下的波峰和振幅衰減量來描述。峰值隨傳播深度而降低形成的下降曲線會受到彈性和粘性的影響。粘度越大，則在較淺的組織中，第一波峰值越小，而隨深度加深，粘度大的組織下降更為平緩，而粘性小的組織第一波峰值更大，下降的更為劇烈。
[0052]本實(shí)施例中，對組織施加一次預(yù)設(shè)頻率的機(jī)械振動從而僅在粘彈性介質(zhì)中產(chǎn)生一種