一種基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及剪切波技術領域，尤其涉及一種基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統及方法。
【背景技術】
[0002]瞬時彈性成像技術提供了一種快速、簡潔、無創且完全無痛的肝臟硬度檢測方法，其原理主要通過測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，從而評估出肝臟纖維化的程度。法國ECH0SENS公司擁有的專門用于FibroScan(即纖維掃描)設備的VCTE(振動控制瞬時彈性)肝臟硬度無創定量診斷專利技術，該瞬時彈性成像技術主要裝置是將超聲換能器固定在電磁振蕩器上，電磁振蕩器產生低頻瞬時振動，帶動超聲換能器本身在粘彈性介質表面產生瞬時振動，從而在組織內部產生剪切波，再利用該超聲檢測裝置對探頭正下方的剪切波進行監測和跟蹤，從而獲得與剪切波傳播速度相對應的粘彈性介質的彈性數值，用來評估肝臟的硬度，單位以千帕(kPa)來表示。彈性數值測量范圍是2.4?75.4千帕，彈性數值越大，表示肝組織質地越硬，纖維化程度越嚴重。
[0003]該瞬時彈性裝置中，剪切波的產生是由超聲探頭本身瞬時振動介質表面，作用等效于一個圓盤瞬時激勵組織產生剪切波，同時又由其本身對探頭正下方剪切波成分進行監測和跟蹤。其存在的問題是:該模式剪切波產生的機理決定了探頭正下方的剪切波成分能量相對較弱，剪切波向下傳播深度受限。
[0004]因此，現有技術還有待改進和發展。

【發明內容】

[0005]鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統及方法，旨在解決現有技術中由電磁振蕩器帶動超聲檢測裝置中的超聲換能器振動，超聲換能器本身瞬時振動待測介質表面，激勵介質內部產生瞬時剪切波，而由超聲換能器振動帶動組織振動而產生的正下方剪切波能量相對較弱，剪切波向下傳播深度受限，瞬時彈性成像檢測穿透力不夠，難以實現深度彈性檢測的問題。
[0006]為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案:
一種基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統，其中，包括:
瞬時剪切波激勵裝置驅動模塊，用于產生瞬時低頻信號，經放大后驅動電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動剪切波激勵裝置振動；
剪切波激勵裝置，用于在電磁振蕩器振動的帶動下對待檢測的介質表面進行瞬時振動，在介質內產生剪切波；
超聲檢測裝置，其中所包括的超聲換能器設置在剪切波激勵裝置的中心軸上，用于發出超聲波對剪切波中的聚焦旁瓣剪切波成分進行檢測；
彈性分析模塊，用于對采集的聚焦旁瓣剪切波的數據進行提取，得到聚焦剪切波的傳播速度。
[0007]所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統，其中，所述超聲檢測裝置的檢測信號與剪切波激勵裝置對介質表面的瞬時振動信號同步。
[0008]所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統，其中，所述激勵裝置為圓環激勵。
[0009]所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統，其中，所述圓環激勵、及所述超聲檢測裝置均固定設置在手柄中，且所述超聲檢測裝置中所包括的超聲換能器設置在圓環激勵裝置的中心軸上。
[0010]所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統，其中，所述激勵裝置為振動點源，所述振動點源對稱設置在所述超聲檢測裝置中所包括的超聲換能器兩側。
[0011]—種基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵方法，其中，包括以下步驟:
A、瞬時剪切波激勵裝置驅動模塊產生瞬時低頻信號，經放大后驅動電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動剪切波激勵裝置振動；
B、剪切波激勵裝置在電磁振蕩器振動的帶動下對待檢測的介質表面進行瞬時振動，在介質內產生剪切波；
C、設置在剪切波激勵裝置中心軸上的超聲換能器發出超聲波對剪切波中的聚焦旁瓣剪切波成分進行檢測；
D、彈性分析模塊對采集的聚焦旁瓣剪切波的數據進行提取，得到聚焦剪切波的傳播速度。
[0012]所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵方法，其中，所述超聲檢測裝置的檢測信號與剪切波激勵裝置對介質表面的瞬時振動信號同步。
[0013]所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵方法，其中，所述激勵裝置為圓環激勵。
[0014]所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵方法，其中，所述圓環激勵、及所述超聲檢測裝置中的超聲換能器均固定設置在手柄中，且所述超聲檢測裝置中所包括的超聲換能器設置在圓環激勵的中心軸上。
[0015]所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵方法，其中，所述振動點源對稱設置在所述超聲檢測裝置中所包括的超聲換能器兩側。
[0016]本發明所述的基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統及方法，包括:瞬時剪切波激勵裝置驅動模塊，用于產生瞬時低頻信號，經放大后驅動電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動剪切波激勵裝置振動;剪切波激勵裝置，用于在電磁振蕩器振動的帶動下對待檢測的介質表面進行瞬時振動，在介質內產生剪切波;超聲檢測裝置，其中所包括的超聲換能器設置在剪切波激勵裝置的中心軸上，用于發出超聲波對剪切波中的聚焦旁瓣剪切波成分進行檢測;彈性分析模塊，用于對采集的聚焦旁瓣剪切波的數據進行提取，得到聚焦剪切波的傳播速度。本發明中由剪切波激勵裝置對待檢測的介質表面進行瞬時振動在其中心軸產生疊加剪切波成分，提高了在待檢測的介質中圓環中心軸方向剪切波的能量和深度，從而增加瞬時彈性成像檢測穿透深度。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統較佳實施例的結構示意圖。
[0018]圖2a為本發明所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統第一實施例的結構示意圖。
[0019]圖2b為本發明所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統第一實施例中圓環激勵的示意圖。
[0020]圖3為本發明所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統第二實施例的結構示意圖。
[0021 ]圖4a為現有技術中單點激勵在待檢測的介質表面產生剪切波的分布示意圖。
[0022]圖4b為本發明所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統中激勵裝置在待檢測的介質表面產生剪切波的切面分布示意圖。
[0023]圖5為本發明所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵方法較佳實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]本發明提供一種基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統及方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0025]請參考圖1，其為本發明所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統較佳實施例的結構示意圖。如圖1所示，所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統包括:
瞬時剪切波激勵裝置驅動模塊100，用于產生瞬時低頻信號，經放大后驅動電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動剪切波激勵裝置200振動；
剪切波激勵裝置200，用于在電磁振蕩器振動的帶動下對待檢測的介質表面進行瞬時振動，在介質內產生剪切波；
超聲檢測裝置300，其中所包括的超聲換能器設置在剪切波激勵裝置200的中心軸上，用于發出超聲波對剪切波中的聚焦旁瓣剪切波成分進行檢測；
彈性分析模塊400，用于對采集的聚焦旁瓣剪切波的數據進行提取，得到聚焦剪切波的傳播速度。
[0026]本發明的實施例中，瞬時剪切波激勵裝置驅動模塊100中的瞬時低頻信號經功率放大器放大后驅動電磁振蕩器，并通過電磁振蕩器帶動剪切波激勵裝置200振動。由對稱設置在超聲檢測裝置300中的超聲換能器周圍的多點對稱式激勵的激勵裝置200在電磁振蕩器振動的帶動下對待檢測的介質表面進行瞬時振動，并在介質內產生剪切波。由于不再是單點激勵，而是多點對稱式的激勵，故在介質中產生復合剪切波，請參考圖4b，且剪切波可疊加以加深在介質中的傳播深度，從而增加瞬時彈性成像檢測穿透深度。而現有技術中，則直接由超聲檢測裝置300中的超聲換能器直接對待檢測的介質表面進行瞬時振動而產生剪切波，請參考圖4a，該超聲換能器正下方的剪切波在介質中的傳播深度則低于本發明中疊加后的剪切波的傳播深度。
[0027]具體實施時，如圖2a所示，作為本發明所述基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統第一實施例，所述剪切波激勵裝置200為圓環激勵。具體的，如圖2b所示，所述圓環激勵的內徑為1-5011，所述圓環激勵的外徑與內徑之差為2-161]11]1。如圖23所示，該基于圓環外部振動的瞬時剪切波激勵系統主要由三部分組成，剪切波產生模塊(其包括瞬時剪切波激勵裝置驅動模塊100和剪切波激勵裝置200)和超聲檢測裝置300以及彈性分析模塊400。所述超聲檢測裝置30