专利名称：一种超声检测角膜粘弹性的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种超声检测角膜粘弹性的方法和系统。
背景技术：
角膜是眼球前部的圆形透明结构，它不仅与巩膜共同维持眼球形状保护眼内组织，而且是眼球屈光系统的重要组成部分，它的形状和焦距影响全眼屈光能力的70%。作为一种生物组织，角膜表现出非线性的应力-应变关系、各向异性、粘弹性等生物力学特性。这些力学特性不仅呈现明显的个体差异，而且会因角膜屈光手术、某些病变或外伤而改变； 另一方面，力学特性的异常将不仅增加角膜屈光手术的风险，也会导致眼内压测量的偏差进而影响青光眼的早期诊断。目前，法国巴黎大学Fink教授研究组提出一种基于快速剪切波成像系统的角膜弹性定量成像，采用超声辐射力激励500至3000Hz的低频振动，依靠高速超声成像技术(帧频可达数万帧)对角膜内产生的兰姆波进行成像，根据兰姆波的相速度估计角膜的杨氏模量。该研究为我们展示了基于超声方法获得在体角膜弹性图的可能性，但也存在一定的局限性第一，此方法必须借助该团队拥有自主产权的快速剪切波成像设备才能实现，系统复杂，造价昂贵，不便于推广；另外，此方法仅估计了杨氏模量，未考虑角膜的粘性，不能准确反映组织的力学特性。有鉴于此，现有技术有待改进和提高。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种超声检测角膜粘弹性的方法和系统。旨在解决现有技术中超声方法获得在体角膜弹性图存在的设备复杂、无法全面反映力学特性的问题。本发明的技术方案如下
一种超声检测角膜粘弹性的方法，其中，所述方法包括以下步骤
51、令具有一定功率的声波聚焦在角膜上,对角膜产生一声辐射力；在所述声辐射力的作用下，角膜产生微小振动，所述振动在角膜内以兰姆波的形式向外传播；
52、向眼球发射检测脉冲，所述脉冲在眼球组织内反射形成回波，并接收所述回波；
53、从回波中提取角膜的振动的信息，并根据一定的数学模型，获取角膜的弹性模量和粘性系数。优选地，所述的超声检测角膜粘弹性的方法，其中，所述步骤S3中，角膜的振动的信息包括振动的波形，以及兰姆波的相速度随频率的变化信息。优选地，所述的超声检测角膜粘弹性的方法，其中，所述步骤SI之前还包括定义角膜的起振点F和至少两个具有微小间距的检测点；检测点发射检测脉冲，以记录角膜的原始位置。一种超声检测角膜粘弹性的系统，其中，包括主控机、发射电路、接收电路、超声探头；所述主控机分别通过发射/接收控制开关，连接发射电路和接收电路，控制超声探头上各阵元发射或者接收超声脉冲；
探头分多个阵元，其中一部分阵元用于发射声辐射力，激励组织振动，另有若干阵元用于发射超声脉冲，并接收回波信号，从而检测组织的振动信息。有益效果 本申请的超声检测角膜粘弹性的方法和系统，可同时定量测量弹性模量和粘性系数，全面刻画角膜的力学特性；同时，所述系统还具有结构简单，易于实现，成本低等优点，其可以形成一个独立的设备，简单便携，也可以作为一个附加功能模块，加载在现有的彩超系统上使用，市场推广前景较佳。
图1为本申请的超声检测角膜粘弹性的方法的流程图。图2为本申请的超声检测角膜粘弹性的系统的检测示意图。
具体实施例方式本发明提供一种超声检测角膜粘弹性的方法和系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请参阅图1，其为本申请的超声检测角膜粘弹性的方法的流程图。如图所示，所述超声检测角膜粘弹性的方法包括以下步骤
51、令具有一定功率的声波聚焦在角膜上,对角膜产生一声辐射力；在所述声辐射力的作用下，角膜产生微小振动，所述振动在角膜内以兰姆波的形式向外传播；
52、向眼球发射检测脉冲，所述脉冲在眼球组织内反射形成回波，并接收所述回波；
53、从回波中提取角膜的振动的信息，并根据一定的数学模型，获取角膜的弹性模量和粘性系数。下面分别针对上述步骤进行具体描述
所述步骤SI为令具有一定功率的声波聚焦在角膜上，对角膜产生一声辐射力；在所述声辐射力的作用下，角膜产生微小振动，所述振动在角膜内以兰姆波的形式向外传播。因为超声波在组织中传播，其强度不可避免地随深度衰减，形成声场的梯度分布，这种梯度形成了对组织的单向作用力一声辐射力。运动开始时声辐射力使组织产生沿超声发射轴向的(Z方向)的位移，这种位移产生两个效应一是轴向的压缩拉伸，从而以纵波的方式向前传播，二是由于和横向相邻组织的剪切应力，产生横向传播的剪切波，体现为横向各点沿Z方向按时间顺序的剪切位移。由于角膜是一种薄层结构的组织，剪切波在其内传播时，不断地角膜的上下边界发生作用，产生折射、反射及横波与纵波之间的模态转换而形成兰姆波。对于浸在液体中的粘弹性薄板(即角膜)，假设薄板和液体的密度相近且它们中的可压缩波波数远小于兰姆波波数，则薄板中的非对称兰姆波弥散方程如下)
其中
权利要求
1.一种超声检测角膜粘弹性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 51、令具有一定功率的声波聚焦在角膜上,对角膜产生一声辐射力；在所述声辐射力的作用下，角膜产生微小振动，所述振动在角膜内以兰姆波的形式向外传播； 52、向眼球发射检测脉冲，所述脉冲在眼球组织内反射形成回波，并接收所述回波； 53、从回波中提取角膜的振动的信息，并根据一定的数学模型，获取角膜的弹性模量和粘性系数。
2.根据权利要求1所述的超声检测角膜粘弹性的方法，其特征在于，所述步骤S3中，角膜的振动的信息包括振动的波形，以及兰姆波的相速度随振动频率的变化信息。
3.根据权利要求1所述的超声检测角膜粘弹性的方法，其特征在于，所述步骤SI之前还包括定义角膜的起振点F和至少两个具有微小间距的检测点；检测点发射检测脉冲，以记录角膜的原始位置。
4.一种超声检测角膜粘弹性的系统，其特征在于，包括主控机、发射电路、接收电路、超声探头；所述主控机分别通过发射/接收控制开关，连接发射电路和接收电路，控制超声探头上各阵元发射或者接收超声脉冲； 其中，探头含多个阵元，其中一部分阵元用于发射声辐射力，激励组织的振动，另有若干阵元用于发射超声脉冲，并接收回波信号，从而检测组织的振动信息； 其中，所述主控机发射控制信号，令超声探头中负责激励的阵元发射超声脉冲聚焦在角膜上，使角膜振动，；令负责检测的阵元，发射检测脉冲，并收集回波通过接收电路发送到信号处理模块中进行处理，最终计算出获取角膜的弹性模量和粘性系数。
全文摘要
本发明公开了一种超声检测角膜粘弹性的方法和系统，其中，所述方法包括以下步骤首先，令具有一定功率的声波聚焦在角膜上，对角膜产生一声辐射力；在声辐射力的作用下，角膜产生微小振动，所述振动在角膜内以兰姆波的形式向外传播；然后，向眼球发射检测脉冲，所述脉冲在眼球组织内反射形成回波，并接收所述回波；最后，从回波中提取角膜的振动的信息，并根据一定的数学模型，获取角膜的弹性模量和粘性系数。其可同时定量测量弹性模量和粘性系数，全面刻画角膜的力学特性；同时，所述系统还具有结构简单，易于实现，成本低等优点，并且，可以作为一个独立的设备，也可以作为一个附加功能模块，加载在现有的彩超系统上使用，市场推广前景较佳。
文档编号A61B8/10GK103006274SQ201210561200
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者张新宇, 陈昕, 梁平, 陈思平, 汪天富 申请人:深圳大学