一種基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及剪切波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瞬時(shí)彈性成像技術(shù)提供了一種快速、簡(jiǎn)潔、無創(chuàng)且完全無痛的肝臟硬度檢測(cè)方法，其原理主要通過測(cè)定低頻剪切波在肝組織纖維中的傳播速度來判斷肝臟的硬度，從而評(píng)估出肝臟纖維化的程度。法國(guó)ECH0SENS公司擁有的專門用于FibroScan(即纖維掃描)設(shè)備的VCTE(振動(dòng)控制瞬時(shí)彈性)肝臟硬度無創(chuàng)定量診斷專利技術(shù)，該瞬時(shí)彈性成像技術(shù)主要裝置是將超聲換能器固定在電磁振蕩器上，電磁振蕩器產(chǎn)生低頻瞬時(shí)振動(dòng)，帶動(dòng)超聲換能器本身在粘彈性介質(zhì)表面產(chǎn)生瞬時(shí)振動(dòng)，從而在組織內(nèi)部產(chǎn)生剪切波，再利用該超聲檢測(cè)裝置對(duì)探頭正下方的剪切波進(jìn)行監(jiān)測(cè)和跟蹤，從而獲得與剪切波傳播速度相對(duì)應(yīng)的粘彈性介質(zhì)的彈性數(shù)值，用來評(píng)估肝臟的硬度，單位以千帕(kPa)來表示。彈性數(shù)值測(cè)量范圍是2.4?75.4千帕，彈性數(shù)值越大，表示肝組織質(zhì)地越硬，纖維化程度越嚴(yán)重。
[0003]該瞬時(shí)彈性裝置中，剪切波的產(chǎn)生是由超聲探頭本身瞬時(shí)振動(dòng)介質(zhì)表面，作用等效于一個(gè)圓盤瞬時(shí)激勵(lì)組織產(chǎn)生剪切波，同時(shí)又由其本身對(duì)探頭正下方剪切波成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)和跟蹤。其存在的問題是:該模式剪切波產(chǎn)生的機(jī)理決定了探頭正下方的剪切波成分能量相對(duì)較弱，剪切波向下傳播深度受限。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)及方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中由電磁振蕩器帶動(dòng)超聲檢測(cè)裝置中的超聲換能器振動(dòng)，超聲換能器本身瞬時(shí)振動(dòng)待測(cè)介質(zhì)表面，激勵(lì)介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生瞬時(shí)剪切波，而由超聲換能器振動(dòng)帶動(dòng)組織振動(dòng)而產(chǎn)生的正下方剪切波能量相對(duì)較弱，剪切波向下傳播深度受限，瞬時(shí)彈性成像檢測(cè)穿透力不夠，難以實(shí)現(xiàn)深度彈性檢測(cè)的問題。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案:
一種基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)，其中，包括:
瞬時(shí)剪切波激勵(lì)裝置驅(qū)動(dòng)模塊，用于產(chǎn)生瞬時(shí)低頻信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動(dòng)剪切波激勵(lì)裝置振動(dòng)；
剪切波激勵(lì)裝置，用于在電磁振蕩器振動(dòng)的帶動(dòng)下對(duì)待檢測(cè)的介質(zhì)表面進(jìn)行瞬時(shí)振動(dòng)，在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生剪切波；
超聲檢測(cè)裝置，其中所包括的超聲換能器設(shè)置在剪切波激勵(lì)裝置的中心軸上，用于發(fā)出超聲波對(duì)剪切波中的聚焦旁瓣剪切波成分進(jìn)行檢測(cè)；
彈性分析模塊，用于對(duì)采集的聚焦旁瓣剪切波的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，得到聚焦剪切波的傳播速度。
[0007]所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)，其中，所述超聲檢測(cè)裝置的檢測(cè)信號(hào)與剪切波激勵(lì)裝置對(duì)介質(zhì)表面的瞬時(shí)振動(dòng)信號(hào)同步。
[0008]所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)，其中，所述激勵(lì)裝置為圓環(huán)激勵(lì)。
[0009]所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)，其中，所述圓環(huán)激勵(lì)、及所述超聲檢測(cè)裝置均固定設(shè)置在手柄中，且所述超聲檢測(cè)裝置中所包括的超聲換能器設(shè)置在圓環(huán)激勵(lì)裝置的中心軸上。
[0010]所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)，其中，所述激勵(lì)裝置為振動(dòng)點(diǎn)源，所述振動(dòng)點(diǎn)源對(duì)稱設(shè)置在所述超聲檢測(cè)裝置中所包括的超聲換能器兩側(cè)。
[0011]—種基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)方法，其中，包括以下步驟:
A、瞬時(shí)剪切波激勵(lì)裝置驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生瞬時(shí)低頻信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動(dòng)剪切波激勵(lì)裝置振動(dòng)；
B、剪切波激勵(lì)裝置在電磁振蕩器振動(dòng)的帶動(dòng)下對(duì)待檢測(cè)的介質(zhì)表面進(jìn)行瞬時(shí)振動(dòng)，在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生剪切波；
C、設(shè)置在剪切波激勵(lì)裝置中心軸上的超聲換能器發(fā)出超聲波對(duì)剪切波中的聚焦旁瓣剪切波成分進(jìn)行檢測(cè)；
D、彈性分析模塊對(duì)采集的聚焦旁瓣剪切波的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，得到聚焦剪切波的傳播速度。
[0012]所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)方法，其中，所述超聲檢測(cè)裝置的檢測(cè)信號(hào)與剪切波激勵(lì)裝置對(duì)介質(zhì)表面的瞬時(shí)振動(dòng)信號(hào)同步。
[0013]所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)方法，其中，所述激勵(lì)裝置為圓環(huán)激勵(lì)。
[0014]所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)方法，其中，所述圓環(huán)激勵(lì)、及所述超聲檢測(cè)裝置中的超聲換能器均固定設(shè)置在手柄中，且所述超聲檢測(cè)裝置中所包括的超聲換能器設(shè)置在圓環(huán)激勵(lì)的中心軸上。
[0015]所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)方法，其中，所述振動(dòng)點(diǎn)源對(duì)稱設(shè)置在所述超聲檢測(cè)裝置中所包括的超聲換能器兩側(cè)。
[0016]本發(fā)明所述的基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)及方法，包括:瞬時(shí)剪切波激勵(lì)裝置驅(qū)動(dòng)模塊，用于產(chǎn)生瞬時(shí)低頻信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動(dòng)剪切波激勵(lì)裝置振動(dòng);剪切波激勵(lì)裝置，用于在電磁振蕩器振動(dòng)的帶動(dòng)下對(duì)待檢測(cè)的介質(zhì)表面進(jìn)行瞬時(shí)振動(dòng)，在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生剪切波;超聲檢測(cè)裝置，其中所包括的超聲換能器設(shè)置在剪切波激勵(lì)裝置的中心軸上，用于發(fā)出超聲波對(duì)剪切波中的聚焦旁瓣剪切波成分進(jìn)行檢測(cè);彈性分析模塊，用于對(duì)采集的聚焦旁瓣剪切波的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，得到聚焦剪切波的傳播速度。本發(fā)明中由剪切波激勵(lì)裝置對(duì)待檢測(cè)的介質(zhì)表面進(jìn)行瞬時(shí)振動(dòng)在其中心軸產(chǎn)生疊加剪切波成分，提高了在待檢測(cè)的介質(zhì)中圓環(huán)中心軸方向剪切波的能量和深度，從而增加瞬時(shí)彈性成像檢測(cè)穿透深度。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2a為本發(fā)明所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2b為本發(fā)明所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)第一實(shí)施例中圓環(huán)激勵(lì)的示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖4a為現(xiàn)有技術(shù)中單點(diǎn)激勵(lì)在待檢測(cè)的介質(zhì)表面產(chǎn)生剪切波的分布示意圖。
[0022]圖4b為本發(fā)明所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)中激勵(lì)裝置在待檢測(cè)的介質(zhì)表面產(chǎn)生剪切波的切面分布示意圖。
[0023]圖5為本發(fā)明所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)方法較佳實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明提供一種基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)及方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)包括:
瞬時(shí)剪切波激勵(lì)裝置驅(qū)動(dòng)模塊100，用于產(chǎn)生瞬時(shí)低頻信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動(dòng)剪切波激勵(lì)裝置200振動(dòng)；
剪切波激勵(lì)裝置200，用于在電磁振蕩器振動(dòng)的帶動(dòng)下對(duì)待檢測(cè)的介質(zhì)表面進(jìn)行瞬時(shí)振動(dòng)，在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生剪切波；
超聲檢測(cè)裝置300，其中所包括的超聲換能器設(shè)置在剪切波激勵(lì)裝置200的中心軸上，用于發(fā)出超聲波對(duì)剪切波中的聚焦旁瓣剪切波成分進(jìn)行檢測(cè)；
彈性分析模塊400，用于對(duì)采集的聚焦旁瓣剪切波的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，得到聚焦剪切波的傳播速度。
[0026]本發(fā)明的實(shí)施例中，瞬時(shí)剪切波激勵(lì)裝置驅(qū)動(dòng)模塊100中的瞬時(shí)低頻信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后驅(qū)動(dòng)電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動(dòng)剪切波激勵(lì)裝置200振動(dòng)。由對(duì)稱設(shè)置在超聲檢測(cè)裝置300中的超聲換能器周圍的多點(diǎn)對(duì)稱式激勵(lì)的激勵(lì)裝置200在電磁振蕩器振動(dòng)的帶動(dòng)下對(duì)待檢測(cè)的介質(zhì)表面進(jìn)行瞬時(shí)振動(dòng)，并在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生剪切波。由于不再是單點(diǎn)激勵(lì)，而是多點(diǎn)對(duì)稱式的激勵(lì)，故在介質(zhì)中產(chǎn)生復(fù)合剪切波，請(qǐng)參考圖4b，且剪切波可疊加以加深在介質(zhì)中的傳播深度，從而增加瞬時(shí)彈性成像檢測(cè)穿透深度。而現(xiàn)有技術(shù)中，則直接由超聲檢測(cè)裝置300中的超聲換能器直接對(duì)待檢測(cè)的介質(zhì)表面進(jìn)行瞬時(shí)振動(dòng)而產(chǎn)生剪切波，請(qǐng)參考圖4a，該超聲換能器正下方的剪切波在介質(zhì)中的傳播深度則低于本發(fā)明中疊加后的剪切波的傳播深度。
[0027]具體實(shí)施時(shí)，如圖2a所示，作為本發(fā)明所述基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)第一實(shí)施例，所述剪切波激勵(lì)裝置200為圓環(huán)激勵(lì)。具體的，如圖2b所示，所述圓環(huán)激勵(lì)的內(nèi)徑為1-5011，所述圓環(huán)激勵(lì)的外徑與內(nèi)徑之差為2-161]11]1。如圖23所示，該基于圓環(huán)外部振動(dòng)的瞬時(shí)剪切波激勵(lì)系統(tǒng)主要由三部分組成，剪切波產(chǎn)生模塊(其包括瞬時(shí)剪切波激勵(lì)裝置驅(qū)動(dòng)模塊100和剪切波激勵(lì)裝置200)和超聲檢測(cè)裝置300以及彈性分析模塊400。所述超聲檢測(cè)裝置30