粘弹性介质的粘度参数检测方法和设备的制造方法_2

文档序号:9512235阅读:来源:国知局
荡幅度。
[0039]前面已经提到,超声回波信号可以反映剪切波在肝脏组织的传播位移或应变情况,因此,可以根据超声回波信号获取剪切波的位移或应变数据。为了保证该位移或应变数据的精确,可以对超声回波信号进行一定的数字信号处理。信号处理包括以下信号处理中的至少一种:时域互相关、谱互相关、平方误差和、斑点跟踪、尺度不变特征点跟踪、动态规划、零交叉跟踪、峰值搜索。
[0040]为了直观的说明剪切波的位移或应变数据,图2示意了一种外部探头机械振动产生的剪切波传播在组织内某一固定深度时,随时间变化的位移结果曲线。本实施例中,对肝脏组织施加垂直于肝脏组织的机械振动,超声换能器捕捉施加机械振动处的垂直于肝脏组织轴上的位移,即为纵向位移。图2中的DAV即代表纵向位移。从图2中可以看出,固定深度下其位移数据呈现振荡衰减的特征。值得说明的是,应变数据与位移数据的的衰减特征相似。
[0041]步骤104、根据所述位移或应变数据计算所述剪切波在不同深度时的振荡幅度衰减度量参数。
[0042]本实施例中,为了度量剪切波在肝脏组织中传播过程中其振荡幅度的衰减情况,提供了振荡幅度衰减度量参数。由图2可知,剪切波在肝脏组织传播过程中,其传播到不同的深度时,其位移或应变数据均会有对应的振荡衰减趋势,即会存在多个波峰、波谷。因此,本实施例中以波峰、波谷所对应的纵向位移或应变值即图2中相应波峰、波谷的纵坐标的值来定义该振荡幅度衰减度量参数。
[0043]可选的,该振荡幅度衰减度量参数可以包括:第一振荡幅度衰减度量参数和第二振荡幅度衰减度量参数中的任一种或两种都包括。
[0044]其中,第一振荡幅度衰减度量参数由公式(1)确定:
[0045]AASV FP = 20 X 1 g (| DAVSV/DAVFP ) (1)
[0046]其中,DAV表示位移或应变数据为纵向位移或应变数据,DAVSV表示位移或应变数据的第二个波谷的纵向位移或应变,DAVFP表示位移或应变数据的第一个波峰的纵向位移或应变,AASVFP表示该第一振荡幅度衰减度量参数,由公式(1)可知,其表征了第二个波谷相对于第一个波峰的幅度衰减量。
[0047]其中,第二振荡幅度衰减度量参数由公式(2)确定:
[0048]AASP FP = 20 X 1 g (| DAVSP/DAVFP ) (2)
[0049]其中,DAVSP表示位移或应变数据的第二个波峰的纵向位移或应变;AASP FP表示该第二振荡幅度衰减度量参数,由公式(2)可知,其表征了第二个波峰相对于第一个波峰的幅度衰减量。
[0050]值得说明的是,本实施例中之所以以上述第一个波峰、第二个波峰和第二个波谷来度量振荡幅度衰减度量参数,主要是因为其他的波峰和波谷由于受到振幅过小,考虑到捕捉精度被忽略。
[0051]步骤105、拟合所述剪切波在不同深度时的振荡幅度衰减度量参数,获得所述剪切波的振荡幅度衰减曲线,并根据所述振荡幅度衰减曲线的斜率确定所述粘弹性介质的粘度参数。
[0052]本实施例中,由于不断向肝脏组织发射超声波信号,从而基于不断接收到的超声回波信号能够获得剪切波传播到不同深度的位移或应变数据,通过对不同深度的位移或应变数据进行上述计算,可以获得剪切波在不同深度时的振荡幅度衰减度量参数。
[0053]通过拟合的方式,将剪切波在不同深度时的振荡幅度衰减度量参数进行拟合,可以获得剪切波的振荡幅度衰减曲线。
[0054]具体来说,由于振荡幅度衰减度量参数可以包括第一振荡幅度衰减度量参数和第二振荡幅度衰减度量参数中的至少一种,因此,可以拟合剪切波在不同深度时的第一振荡幅度衰减度量参数,得到与第一振荡幅度衰减度量参数对应的第一振荡幅度衰减曲线,也可以拟合剪切波在不同深度时的第二振荡幅度衰减度量参数,得到与第二振荡幅度衰减度量参数对应的第二振荡幅度衰减曲线。如图3所示,图3中示意出了两种振荡幅度衰减度量参数分别对应的拟合结果。
[0055]相应的,本实施例中,根据振荡幅度衰减曲线的斜率确定粘弹性介质的粘度参数,既可以根据与第一振荡幅度衰减度量参数对应的第一振荡幅度衰减曲线的斜率确定粘弹性介质的粘度参数,也可以根据与第二振荡幅度衰减度量参数对应的第二振荡幅度衰减曲线的斜率确定粘弹性介质的粘度参数,还可以两种斜率结合确定粘弹性介质的粘度参数。其中,两种斜率结合确定粘弹性介质的粘度参数主要是起到验证的作用,即如果两种斜率分别对应的粘度参数值基本相同,则认为粘度参数检测结果准确,否则认为不准确,可以进行重新的检测处理。
[0056]具体来说,可以预先通过仿真等方式获得粘弹性介质比如肝脏组织在不同粘度参数下,粘度参数与振动幅度衰减曲线的斜率间的对应关系,从而,基于该对应关系以及已经获得的各种振动幅度衰减曲线的斜率,可以将本实施例中获得的上述振荡幅度衰减曲线的斜率与预先已经获得的各种振动幅度衰减曲线的斜率进行匹配,如果匹配到对应的斜率,则最终确定肝脏组织的粘度参数与该匹配到的斜率所对应的粘度参数一致。
[0057]本实施例中,可以通过仿真实验的方式,通过对粘弹性介质在设定的各种不同粘度参数条件下进行测试,以获得上述对应关系。值得说明的是,由于粘弹性介质除了具有粘度参数这个属性外,还具有弹性这个属性,为了避免不同弹性对粘度参数检测结果的影响,尤其是对粘弹性介质在设定的各种不同粘度参数、不同弹性条件下进行测试,以获得上述对应关系。
[0058]而且,可以理解的是,在仿真实验中,作为被测对象的粘弹性介质可以并非是真实的肝脏组织,而是虚拟的肝脏组织模型。比如根据肝脏组织的各种特征,配置相应的参数以尽量逼真肝脏组织,相应的,可以配置各种不同的弹性、粘度参数,以对不同弹性、粘度参数情况下的肝脏组织模型进行检测。由于弹性、粘度参数已经被配置,因此,在实验中,主要是获取肝脏组织模型在不同弹性、粘度参数下所对应的振动幅度衰减曲线,从而能得到上述粘度参数与振动幅度衰减曲线的斜率的对应关系。
[0059]其中,获取肝脏组织模型在不同弹性、粘度参数下所对应的振动幅度衰减曲线的过程,与步骤101至步骤105中的过程类似,不再赘述。
[0060]图4a至图4t中示意出了仿真获得的剪切波在不同弹性、粘度参数条件下的振荡幅度衰减曲线,其中,以千帕(KPa)为单位的各数值代表了不同的弹性值,以千帕秒(Pa -s)为单位的各数值代表了不同的粘度参数值。而且,图4a至图4t中示出的是两种振荡幅度衰减曲线,即分别与第一振荡幅度衰减度量参数AASV F#P第二振荡幅度衰减度量参数AA SP FP对应的衰减曲线。
[0061]首先,分析AASV F#P AA SP FP的差异:任意一深度下的振动都会呈现不断衰减的趋势,所以第二个波峰的幅值小于第一个波谷幅值。在任意粘度参数和弹性情况下,任意一个深度第二波峰关于第一波峰的衰减量明显更大,在图4a至
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