專利名稱：一種超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
角膜是眼球前部的圓形透明結(jié)構(gòu)，它不僅與鞏膜共同維持眼球形狀保護(hù)眼內(nèi)組織，而且是眼球屈光系統(tǒng)的重要組成部分，它的形狀和焦距影響全眼屈光能力的70%。作為一種生物組織，角膜表現(xiàn)出非線性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、各向異性、粘彈性等生物力學(xué)特性。這些力學(xué)特性不僅呈現(xiàn)明顯的個(gè)體差異，而且會(huì)因角膜屈光手術(shù)、某些病變或外傷而改變； 另一方面，力學(xué)特性的異常將不僅增加角膜屈光手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)導(dǎo)致眼內(nèi)壓測(cè)量的偏差進(jìn)而影響青光眼的早期診斷。目前，法國(guó)巴黎大學(xué)Fink教授研究組提出一種基于快速剪切波成像系統(tǒng)的角膜彈性定量成像，采用超聲輻射力激勵(lì)500至3000Hz的低頻振動(dòng)，依靠高速超聲成像技術(shù)(幀頻可達(dá)數(shù)萬幀)對(duì)角膜內(nèi)產(chǎn)生的蘭姆波進(jìn)行成像，根據(jù)蘭姆波的相速度估計(jì)角膜的楊氏模量。該研究為我們展示了基于超聲方法獲得在體角膜彈性圖的可能性，但也存在一定的局限性第一，此方法必須借助該團(tuán)隊(duì)擁有自主產(chǎn)權(quán)的快速剪切波成像設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，不便于推廣；另外，此方法僅估計(jì)了楊氏模量，未考慮角膜的粘性，不能準(zhǔn)確反映組織的力學(xué)特性。有鑒于此，現(xiàn)有技術(shù)有待改進(jìn)和提高。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法和系統(tǒng)。旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中超聲方法獲得在體角膜彈性圖存在的設(shè)備復(fù)雜、無法全面反映力學(xué)特性的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法，其中，所述方法包括以下步驟
51、令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上,對(duì)角膜產(chǎn)生一聲輻射力；在所述聲輻射力的作用下，角膜產(chǎn)生微小振動(dòng)，所述振動(dòng)在角膜內(nèi)以蘭姆波的形式向外傳播；
52、向眼球發(fā)射檢測(cè)脈沖，所述脈沖在眼球組織內(nèi)反射形成回波，并接收所述回波；
53、從回波中提取角膜的振動(dòng)的信息，并根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型，獲取角膜的彈性模量和粘性系數(shù)。優(yōu)選地，所述的超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法，其中，所述步驟S3中，角膜的振動(dòng)的信息包括振動(dòng)的波形，以及蘭姆波的相速度隨頻率的變化信息。優(yōu)選地，所述的超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法，其中，所述步驟SI之前還包括定義角膜的起振點(diǎn)F和至少兩個(gè)具有微小間距的檢測(cè)點(diǎn)；檢測(cè)點(diǎn)發(fā)射檢測(cè)脈沖，以記錄角膜的原始位置。一種超聲檢測(cè)角膜粘彈性的系統(tǒng)，其中，包括主控機(jī)、發(fā)射電路、接收電路、超聲探頭；所述主控機(jī)分別通過發(fā)射/接收控制開關(guān)，連接發(fā)射電路和接收電路，控制超聲探頭上各陣元發(fā)射或者接收超聲脈沖；
探頭分多個(gè)陣元，其中一部分陣元用于發(fā)射聲輻射力，激勵(lì)組織振動(dòng)，另有若干陣元用于發(fā)射超聲脈沖，并接收回波信號(hào)，從而檢測(cè)組織的振動(dòng)信息。有益效果 本申請(qǐng)的超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法和系統(tǒng)，可同時(shí)定量測(cè)量彈性模量和粘性系數(shù)，全面刻畫角膜的力學(xué)特性；同時(shí)，所述系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，成本低等優(yōu)點(diǎn)，其可以形成一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，簡(jiǎn)單便攜，也可以作為一個(gè)附加功能模塊，加載在現(xiàn)有的彩超系統(tǒng)上使用，市場(chǎng)推廣前景較佳。


圖1為本申請(qǐng)的超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法的流程圖。圖2為本申請(qǐng)的超聲檢測(cè)角膜粘彈性的系統(tǒng)的檢測(cè)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法和系統(tǒng)，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)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖1，其為本申請(qǐng)的超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法的流程圖。如圖所示，所述超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法包括以下步驟
51、令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上,對(duì)角膜產(chǎn)生一聲輻射力；在所述聲輻射力的作用下，角膜產(chǎn)生微小振動(dòng)，所述振動(dòng)在角膜內(nèi)以蘭姆波的形式向外傳播；
52、向眼球發(fā)射檢測(cè)脈沖，所述脈沖在眼球組織內(nèi)反射形成回波，并接收所述回波；
53、從回波中提取角膜的振動(dòng)的信息，并根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型，獲取角膜的彈性模量和粘性系數(shù)。下面分別針對(duì)上述步驟進(jìn)行具體描述
所述步驟SI為令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上，對(duì)角膜產(chǎn)生一聲輻射力；在所述聲輻射力的作用下，角膜產(chǎn)生微小振動(dòng)，所述振動(dòng)在角膜內(nèi)以蘭姆波的形式向外傳播。因?yàn)槌暡ㄔ诮M織中傳播，其強(qiáng)度不可避免地隨深度衰減，形成聲場(chǎng)的梯度分布，這種梯度形成了對(duì)組織的單向作用力一聲輻射力。運(yùn)動(dòng)開始時(shí)聲輻射力使組織產(chǎn)生沿超聲發(fā)射軸向的(Z方向)的位移，這種位移產(chǎn)生兩個(gè)效應(yīng)一是軸向的壓縮拉伸，從而以縱波的方式向前傳播，二是由于和橫向相鄰組織的剪切應(yīng)力，產(chǎn)生橫向傳播的剪切波，體現(xiàn)為橫向各點(diǎn)沿Z方向按時(shí)間順序的剪切位移。由于角膜是一種薄層結(jié)構(gòu)的組織，剪切波在其內(nèi)傳播時(shí)，不斷地角膜的上下邊界發(fā)生作用，產(chǎn)生折射、反射及橫波與縱波之間的模態(tài)轉(zhuǎn)換而形成蘭姆波。對(duì)于浸在液體中的粘彈性薄板(即角膜)，假設(shè)薄板和液體的密度相近且它們中的可壓縮波波數(shù)遠(yuǎn)小于蘭姆波波數(shù)，則薄板中的非對(duì)稱蘭姆波彌散方程如下)
其中
權(quán)利要求
1.一種超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 51、令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上,對(duì)角膜產(chǎn)生一聲輻射力；在所述聲輻射力的作用下，角膜產(chǎn)生微小振動(dòng)，所述振動(dòng)在角膜內(nèi)以蘭姆波的形式向外傳播； 52、向眼球發(fā)射檢測(cè)脈沖，所述脈沖在眼球組織內(nèi)反射形成回波，并接收所述回波； 53、從回波中提取角膜的振動(dòng)的信息，并根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型，獲取角膜的彈性模量和粘性系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法，其特征在于，所述步驟S3中，角膜的振動(dòng)的信息包括振動(dòng)的波形，以及蘭姆波的相速度隨振動(dòng)頻率的變化信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法，其特征在于，所述步驟SI之前還包括定義角膜的起振點(diǎn)F和至少兩個(gè)具有微小間距的檢測(cè)點(diǎn)；檢測(cè)點(diǎn)發(fā)射檢測(cè)脈沖，以記錄角膜的原始位置。
4.一種超聲檢測(cè)角膜粘彈性的系統(tǒng)，其特征在于，包括主控機(jī)、發(fā)射電路、接收電路、超聲探頭；所述主控機(jī)分別通過發(fā)射/接收控制開關(guān)，連接發(fā)射電路和接收電路，控制超聲探頭上各陣元發(fā)射或者接收超聲脈沖； 其中，探頭含多個(gè)陣元，其中一部分陣元用于發(fā)射聲輻射力，激勵(lì)組織的振動(dòng)，另有若干陣元用于發(fā)射超聲脈沖，并接收回波信號(hào)，從而檢測(cè)組織的振動(dòng)信息； 其中，所述主控機(jī)發(fā)射控制信號(hào)，令超聲探頭中負(fù)責(zé)激勵(lì)的陣元發(fā)射超聲脈沖聚焦在角膜上，使角膜振動(dòng)，；令負(fù)責(zé)檢測(cè)的陣元，發(fā)射檢測(cè)脈沖，并收集回波通過接收電路發(fā)送到信號(hào)處理模塊中進(jìn)行處理，最終計(jì)算出獲取角膜的彈性模量和粘性系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲檢測(cè)角膜粘彈性的方法和系統(tǒng)，其中，所述方法包括以下步驟首先，令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上，對(duì)角膜產(chǎn)生一聲輻射力；在聲輻射力的作用下，角膜產(chǎn)生微小振動(dòng)，所述振動(dòng)在角膜內(nèi)以蘭姆波的形式向外傳播；然后，向眼球發(fā)射檢測(cè)脈沖，所述脈沖在眼球組織內(nèi)反射形成回波，并接收所述回波；最后，從回波中提取角膜的振動(dòng)的信息，并根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型，獲取角膜的彈性模量和粘性系數(shù)。其可同時(shí)定量測(cè)量彈性模量和粘性系數(shù)，全面刻畫角膜的力學(xué)特性；同時(shí)，所述系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，成本低等優(yōu)點(diǎn)，并且，可以作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，也可以作為一個(gè)附加功能模塊，加載在現(xiàn)有的彩超系統(tǒng)上使用，市場(chǎng)推廣前景較佳。
文檔編號(hào)A61B8/10GK103006274SQ201210561200
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者張新宇, 陳昕, 梁平, 陳思平, 汪天富 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)