专利名称：一种用于测量粘弹性介质弹性的测量探头、系统及方法慢性肝病常常伴随长期的肝纤维化过程，最终可导致肝硬化。肝纤维化或肝硬化直接导致肝脏弹性发生改变，即逐渐变硬。通过测量肝脏弹性可以得知肝纤维化的程度，从而可以检测出肝脏的病变程度。现有技术中，对于肝脏这种粘弹性组织弹性的测量， 通过超声的方法进行探测。中国专利03819132. 6披露了一种带超声换能器的触头，通过在触头上设置致动器产生低频振动进行组织的弹性测量，但是该技术方案需要依靠位置传感器对粘弹性组织因致动器低频振动而产生的位移进行测量，通过位置传感器来计算粘弹性组织在低频振动作用下的位移。由于致动器振动频率快，对位置传感器要求比较高，因此， 位置传感器的成本比较高，同时，采用位置传感器传感的位移，其计算方法复杂。
本发明解决的技术问题是构建一种用于测量粘弹性介质弹性的测量探头、系统及方法，克服现有技术中需要高精度的位置传感器导致成本高，计算方法复杂的技术问题。本发明的技术方案是构建一种用于测量粘弹性介质弹性的测量探头，包括至少一个产生机械振动的振动器，至少一个带超声波换能器的触头，所述振动器固定在所述超声波换能器上，所述粘弹性介质经过超声波照射时返回超声波信号，所述振动器向所述粘弹性介质发出频率为IHz至500Hz的瞬时低频冲击。本发明的进一步技术方案是所述触头的外端面呈圆形。本发明的进一步技术方案是所述振动器为电磁力驱动的电磁振动器。本发明的进一步技术方案是所述电磁振动器包括往复运动的轴，所述电磁振动器的轴在电磁力驱动下往复运动，所述轴与所述触头连接，所述往复运动的轴驱动所述触头产生振动。本发明的进一步技术方案是所述粘弹性介质为肝脏。本发明的技术方案是构建一种用于测量粘弹性介质弹性的测量系统，包括对粘弹性介质发射超声波信号及产生低频振动的测量探头、采集所述粘弹性介质返回超声波信号的采集单元、计算测量结果的计算单元、控制测量系统的控制单元、输出测量结果的输出单元。本发明的进一步技术方案是还包括根据采集的超声波信号生成图像的图像生成单元。本发明的技术方案是包括对粘弹性介质发射超声波信号及产生低频振动的测量探头，用于测量粘弹性介质弹性的测量方法包括如下步骤获取超声波信号测量探头对所述粘弹性介质产生低频脉冲冲击，并对所述粘弹性介质进行超声波照射，所述粘弹性介质经超声波照射后返回超声波信号，获取所述粘弹性介质返回的超声波信号数据；位移估计对粘弹性介质因振动而产生的位移进行估计； 应变估计对粘弹性介质因振动而产生的弹性应变进行估计； 获取弹性剪切波速度根据应变与时间的关系获取弹性剪切波速度； 计算弹性模量计算出粘弹性介质的弹性模量。本发明的进一步技术方案是所述组织位移估计采用快速互相关算法进行估计。本发明的进一步技术方案是将弹性模量计算的结果与组织应变成像图叠合形成图像。本发明的技术效果是构建一种用于测量粘弹性介质弹性的测量探头、系统及方法，测量探头的所述振动器固定在所述超声波换能器上，所述粘弹性介质经过超声波照射时返回超声波信号，所述振动器向所述粘弹性介质发出频率为IHz至500Hz的瞬时低频冲击。本发明仅采用简单的测量探头即完成粘弹性介质弹性的测量，通过位移估计测量出粘弹性介质的弹性，结构简单、成本低、计算方法简便。图1为本发明测量探头的结构示意图。图2为本发明测量探头的使用示意图。图3为本发明测量系统的结构示意图。图4为本发明的流程图。图5为本发明检测粘弹性介质时的M-mode超声图。图6为本发明检测粘弹性介质的应变图像。
如下本发明一种用于测量粘弹性介质弹性的测量探头，包括至少一个产生机械振动的振动器3，至少一个带超声波换能器1的触头， 所述振动器3固定在所述超声波换能器1上，触头由导线4连接控制系统，所述粘弹性介质经过超声波照射时返回超声波信号，所述振动器3向所述粘弹性介质5发出频率为IHz至 500Hz的瞬时低频冲击。如图2所示，本发明的具体实施过程如下测量探头的触头垂直压在被测粘弹性介质5或生物组织5的表面上，测量时固定好振动器3。然后振动器3发出一个或多个 1-500HZ之间的振动，本发明中，所述振动采用为正弦振动信号。同时超声波换能器向粘弹性介质5或生物组织5发射超声波并接收回波信号。超声波回波信号通过连线传输到数据处理器中。然后通过弹性计算方法对超声波回波信号进行分析计算求出该被测粘弹性介质或生物组织的弹性模量。具体实施过程中，所述触头的外端面呈圆形。本发明中，所述粘弹性介质5是人或动物器官，特别是人的肝脏。如图1所示，本发明的优选实施方式是所述振动器3为电磁力驱动的电磁振动器，所述电磁振动器包括往复运动的轴2，所述电磁振动器的轴2在电磁力驱动下往复运动，所述轴2与所述触头连接，所述往复运动的轴驱动所述触头产生振动。如图3所示，本发明的
是构建一种用于测量粘弹性介质弹性的测量系统，包括对粘弹性介质发射超声波信号及产生低频振动的测量探头61、采集所述粘弹性介质返回超声波信号的采集单元62、计算测量结果的计算单元63、控制测量系统的控制单元65、输出测量结果的输出单元64。具体实施过程如下测量探头61的触头垂直压在被测粘弹性介质5或生物组织5 的表面上，测量时固定好振动器3。然后振动器3输入一个或多个1-500HZ之间的正弦信号。同时超声波换能器向粘弹性介质5或生物组织5发射超声波并接收回波信号。超声波回波信号通过连线传输到数据处理器中。采集单元62采集到返回的超声波信号后经计算单元63通过弹性计算方法对超声波回波信号进行分析计算求出该被测粘弹性介质或生物组织的弹性模量，然后将计算结果经输出单元64输出，整个测量系统的控制由控制单元65 进行控制。本发明的优选实施方式中，测量系统还包括根据采集的超声波信号生成图像的图像生成单元66，图像生成单元66根据输出单元64输出的计算数据生成图像，所述图像包括二维图像和三维图像。如图4所示，本发明的
是包括对粘弹性介质发射超声波信号及产生低频振动的测量探头，用于测量粘弹性介质弹性的测量方法包括如下步骤
步骤100 获取超声波信号，即测量探头对所述粘弹性介质产生低频脉冲冲击，并对所述粘弹性介质进行超声波照射，所述粘弹性介质经超声波照射后返回超声波信号，获取所述粘弹性介质返回的超声波信号数据。具体实施过程如下测量探头对所述粘弹性介质产生一个或多个1-500HZ的低频脉冲冲击，测量探头同时对所述粘弹性介质进行超声波照射，所述粘弹性介质经超声波照射后返回超声波信号，测量系统获取所述粘弹性介质返回的超声波信号数据。步骤200 位移估计，即对粘弹性介质因振动而产生的位移进行估计。具体实施过程如下获取所述粘弹性介质返回的超声波信号数据后，如图5所示， 通过对不同深度的粘弹性介质或生物组织在不同时间的回波信号利用数据显示模块得到一帧M-mode (即，“Motion mode”，M型超声图像)，显示出不同深度的粘弹性介质或生物组织在低频振动下的运动情况。位移估计采用经典的互相关算法，并在此基础上引入快速互相关算法。具体方法是将采集到的超声信号数据沿深度方向分成0. 05mm的小段χ (s)，重叠率为50% 90%。其中是相邻的信号小段，则互相关函数R (η)将会有一个很突出的峰值出现。若将X1(S)^2(S)在固定长度内进行卷积。当11= 时，X1 (s)、x2 (S)中的信号部分重合，R (η)有最大值，此时，通过X1 (s)移动的距离Iitl既是粘弹性介质或生物组织位移。对于采集到的超声信号，互相关函数的表达式为


本发明涉及一种用于测量粘弹性介质弹性的测量探头、系统及方法，测量探头中的所述振动器固定在所述超声波换能器上，所述粘弹性介质经过超声波照射时返回超声波信号，所述振动器向所述粘弹性介质发出频率为1Hz至500Hz的瞬时低频冲击。本发明仅采用简单的测量探头即完成粘弹性介质弹性的测量，通过位移估计测量出粘弹性介质的弹性，结构简单、成本低、计算方法简便。