CN114224382B - 粘弹性测量方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声测量领域，提出一种粘弹性测量方法及其系统，该方法包括：利用超声换能器发射超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域，得到待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；利用激光测振原理计算待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行扫描，按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，确定待测对象的位移场数据；对位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；将频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数，本发明能够测量弹性系数与粘滞系数，相比现有的粘弹性测量，不仅可提高测量精度，还能提高抗干扰能力。

Description

粘弹性测量方法及其系统

技术领域

本申请涉及生物组织技术领域，也属于超声测量领域，特别是涉及一种粘弹性测量方法及其系统。

背景技术

通常组织发生病变会导致组织粘弹性的变化。因此，对组织的弹性、粘性进行定量的测量对疾病的临床诊断有一定的参考价值，弹性成像技术应运而生。弹性成像的基本原理是：对组织施加一个内部(包括自身的)或外部的动态或静态/准静态的激励，在弹性力学、生物力学等物理规律作用下，组织将产生一个响应，例如位移、应变、速度的分布有一定的差异。弹性模量较大即较硬的组织应变较小，或者振动的幅度较小或速度较大。利用超声成像、磁共振成像或者光学成像等方法，结合数字信号处理技术，可以估算出组织内部的响应情况，从而反映组织内部的弹性模量。

在相关现有技术中，采用B超和MRI成像是较为常用的安全监控和疗效评估方法，但存在分辨率低、实时性差、灵敏性低等缺陷。为此，研究人员提出了很多方法以改善当前治疗安全监控和疗效评估，包括基于超声相关的靶区温度成像方法、超声背向散射成像等，然而，在当前的生物组织粘弹性测量方法中，通常使用脉冲反射方法进行测量，其接收的信号频率具有的带宽较高，导致生物组织粘弹特性的频率分辨率低，难以有效获取高分辨率频率下，不同频率的生物组织粘弹性参数的检测，采用这些方法的抗干扰性能较差，测量精度较低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种粘弹性测量方法及其系统，用于解决现有技术在粘弹性测量时，使用脉冲反射方法进行测量导致测量精度低、抗干扰能力差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种粘弹性测量方法，包括：

利用超声换能器发射超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域，得到所述待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；

利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；

利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行扫描，按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，确定待测对象的位移场数据；

对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；

将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数。

在某些实施方式中，所述利用超声换能器发射超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域的步骤，包括：

将超声频率下的正弦载波与具有幅度和相位调制的包络相乘，以调制所述超声换能器发射的超声波束的幅度与相位；

当所述超声波束在所述待测对象的感兴趣区域内传播时，使得所述待测对象的感兴趣区域产生剪切波，根据所述待测对象内部剪切波随时间的动态变化确定粘弹特性，由开尔文模型表达所述待测对象的感兴趣区域内动态粘弹特性。

在某些实施方式中，根据开尔文模型表达所述待测对象的感兴趣区域内动态粘弹特性的进一步包括：

式(1)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，表示时域一阶导数。

在某些实施方式中，所述利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的位移数据的步骤，还包括：通过调节待测对象的位置，计算聚焦超声中所述待测对象的组织位移在相应脉冲时间以及光通量的激光探测器下的振动位移；其中，按照测振原理确定待测对象相位与位移场的关系，进而确定待测对象感兴趣区域内各点的振动位移。

在某些实施方式中，还包括：利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行点线面扫描，得到各点的振动位移；按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，进而构建所述待测对象在一维、二维与三维的位移分布，得到待测对象的位移场数据。

在某些实施方式中，所述对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据的步骤，包括：

将所述位移场数据进行时域的Fourier变换，得到频域亥姆霍兹方程表达位移场数据：

式(2)为声辐射作用于待测对象时，产生的振动位移表达的粘滞性的波动方程，其中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，/>表示时域Fourier变换。

在某些实施方式中，所述将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数的步骤，包括：

将所述频域位移场数据输入以下预设的粘弹特性计算模型，计算待测对象的弹性系数与粘滞系数；

式(3)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，/>表示时域Fourier变换。

在某些实施方式中，还包括：将待测对象的弹性系数与粘滞系数输出显示，并存储相应的弹性系数与粘滞系数。

在本申请的另一目的在于提供一种粘弹性测量系统，包括：

超声换能器，用于在超声驱动信号的驱动下对被测生物组织发射超声波束，利用超声发射的超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域，得到所述待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；

激光探测器，利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；

扫描机构，利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行扫描，按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，确定待测对象的位移场数据；

Fourier变换模块，用于对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；

粘弹性测量模块，用于将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数。

本发明提出的粘弹性测量方法及其系统，通过调整不同幅度不同相位的超声波束激励待测对象的感兴趣区域，获取所述待测对象的感兴趣区域因表面振荡以及内部产生剪切波而引起的待测对象的组织位移发生变化，利用激光检测器获取待测对象在组织位移发生变化所对应的振动位移，通过对待测对象进行点线面的扫描，构建一维、二维以及三位的位移分布，从而得到待测对象的位移场数据；对所述位移场数据进行Fourier变换得到频域的位移场数据，将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，进而计算待测对象的弹性系数与粘滞系数，将编码检测技术应用到超声瞬时弹性成像系统，能够精准显示弹性系数与粘滞系数；相比现有的粘弹性测量，不仅可提高测量精度，还能提高抗干扰能力。

附图说明

图1为本发明一个实施例中提供的粘弹性测量识别方法流程示意图；

图2为本发明一个实施例中提供的粘弹性测量识别方法完整流程示意图；

图3为本发明一个实施例中提供的粘弹性测量系统结构示意图；

图4为本发明一个实施例中提供的粘弹性测量系统实物结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

为了便于理解本申请，首先对本申请涉及的概念进行解释。

对组织机械属性进行活体测量。可以对患者体内的任何结构或材料(诸如软组织)的属性进行测量。幅度调制(AM)和相位调制(PM)超声波形引起组织位移。一个AM-PM波形在患者内部期望组织处以连续的频率产生振动。利用这一个激励在各个频率下测量组织剪切模量和粘性，从而允许小于2秒的测量。较低频率(例如1-100Hz)下的相位调制可以提供较高信噪比。AM-PM波形允许在引发剪切期间或之后收集信息。

快速且可靠的方法可以在单个测量中评估针对各个频率的材料刚度。通过收集针对不同频率的测量，结果所得到的材料(例如组织)机械属性的知识可以补充诊断过程。该知识可以包括定量参数，例如应力、粘性和/或剪切模量。定量参数与对组织应用的压缩量无关，这是由于这些参数是位移的导数。频率响应可能与压缩无关。该知识可以包括定性参数，诸如位移。位移可以取决于在组织处应用的压力量。该知识可以包括所导出的信息。剪切模量相对于频率的斜率和/或粘性相对于频率的斜率可以提供与组织机械属性有关的信息，所述组织机械属性与组织病理相关。斜率与预先压缩水平无关。可以重复所述测量以提高精度。由于测量不依赖于接触，因此测量与边界条件、材料大小和形状无关。

在一个实施例中，为本发明一个实施例中提供的粘弹性测量识别方法流程示意图，参照图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，利用超声换能器发射超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域，得到所述待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；

其中，将超声频率下的正弦载波与具有幅度和相位调制的包络相乘，以调制所述超声换能器发射的超声波束的幅度与相位；

当所述超声波束在所述待测对象的感兴趣区域内传播时，使得所述待测对象的感兴趣区域产生剪切波，根据所述待测对象内部剪切波随时间的动态变化确定粘弹特性，由开尔文模型表达所述待测对象的感兴趣区域内动态粘弹特性。

例如，根据开尔文模型表达所述待测对象的感兴趣区域内动态粘弹特性的进一步包括：

式(1)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，表示时域一阶导数。

例如，超声换能器是超声发射器、存储器、脉冲发生器、模拟电路、数字电路或其组合。超声换能器可操作用于生成用于具有不同或相对幅度、延迟和/或定相的多个信道的波形。在响应于所生成的波从超声换能器传输声波时，形成一个或多个波束。波形中的每一个是幅度和相位调制波形，但是具有在聚焦区处提供期望声波形的相对延迟和变迹法。

步骤S102，利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；

其中，所述利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的位移数据的步骤，还包括：通过调节待测对象的位置，计算聚焦超声中所述待测对象的组织位移在相应脉冲时间以及光通量的激光探测器下的振动位移；其中，按照测振原理确定待测对象相位与位移场的关系，进而确定待测对象感兴趣区域内各点的振动位移。

步骤S103，利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行扫描，按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，确定待测对象的位移场数据；

具体地，利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行点线面扫描，得到各点的振动位移；按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，进而构建所述待测对象在一维、二维与三维的位移分布，得到待测对象的位移场数据。

例如，为了扫描组织位移，生成发射波束的序列以扫描一维、二维或三维区域。可以使用扇区、矢量、线性或其他扫描格式。其中，需要说明的是，使用北京鸿动光电仪器有限公司生产的三维运动结构进行扫描，该三维运动结构包括电控旋转台，通过电控旋转台获取到待测对象的感兴趣区域的扫描数据。

又例如，位移是根据超声扫描数据来计算的。组织在两个扫描之间移动。一个扫描的数据相对于另一扫描中的数据以一维、二维或三维的方式平移。对于每个可能的相对位置，计算相似性的量。利用相关性(诸如互相关性)来确定相似性的量。可以使用绝对差的最小和或者其他函数。与最高或足够相关性的空间偏移指示了位移的量和方向。

在不同时间(这顺序扫描相关联)处确定针对给定位置的位移。该位移是相对于扫描数据的初始或参考帧而确定的(即，累积位移)。备选地，该位移是根据扫描数据的紧接先前帧来确定的(这持续地将先前帧指派为参考)(即，递增位移)。给定位置的时间简档指示了由剪切波随时间且响应于幅度和相位调制波形的不同部分而引起的位移。

步骤S104，对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；

具体地，将所述位移场数据进行时域的Fourier变换，得到频域亥姆霍兹方程表达位移场数据：

式(2)为声辐射作用于待测对象时，产生的振动位移表达的粘滞性的波动方程，其中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，/>表示时域Fourier变换。

步骤S105，将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数。

具体地，将所述频域位移场数据输入以下预设的粘弹特性计算模型，计算待测对象的弹性系数与粘滞系数；

式(3)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，/>表示时域Fourier变换。

在某些实施方式中，还包括：将待测对象的弹性系数与粘滞系数输出显示，并存储相应的弹性系数与粘滞系数，例如，可通过个人计算机、工作站、PACS站、或者处于相同位置处或分布在网络上以用于实时或获取后的成像的其他装置将测试结果进行显示或存储。又例如，将粘弹属性的文本或数值指示显示给用户，可以显示粘性或其他属性随时间或频率的曲线图。

在本实施例中，超声传输被用于响应于不同频率而生成组织位移。这样，超声被用于计算粘弹属性。

在另一实施例中，超声波在生物组织中传播，导致生物组织的粘弹性随时间动态变化。这里，利用Voigt模型(简单线性粘弹行为的力学模型)描述生物组织的动态粘弹特性：

式中，λ_l、η_l表示表示生物组织的弹性系数(压缩或剪切)、粘滞系数(压缩或剪切)，σ、ε分别为应力和应变(压缩或剪切)，表示时域一阶导数。

其中，动态粘弹性特性反映了超声能量损耗，即来源于超声波的一部分机械能转化为热能损耗。因此，考虑式(1)中的应变可表示为(ε₀、ω、/>分别表示初始应变、声波角频率、相位)，则生物组织的弹性模量位移复数表征了生物组织的粘弹性特性：

式中，实部M₁(ω)为弹性模量(与余弦变化的应变同相位)，虚部M₂(ω)为损耗或粘滞模量(与应变反向90°)。

对于Voigt模型，式(2)中的实部和虚部依次表示为：

结合式(3)，考虑平面波辐射，当声辐射力作用于生物组织时，其产生的振动位移可利用考虑介质粘滞性的波动方程表示，即：

式中，

对式(4)两边作Fourier变换获得频域Helmholtz方程：

求解式(5)得：

具体地，通过上面的生物组织粘弹特性计算模型，即，为预设的粘弹特性计算模型，能够对生物组织粘弹特性进行测量。

详见图2，为本发明一个实施例中提供的粘弹性测量识别方法完整流程示意图，详述如下：

1)检测开始，分别启动超声换能器(详见图3，为本发明一个实施例中提供的粘弹性测量系统结构示意图，其中，聚焦超声换能器1，设定中心频率、幅度调制频率和辐照功率及辐照时间等辐照剂量，通过换能器固定工装2固定聚焦超声换能器1)、扫描机构(详见图3，三维运动机构3，设定步长、扫描范围、扫描类型(包括线扫、平面扫描、体积扫描)等扫描参数)、激光探测器(详见图3，激光探测器8，设定激光脉冲作用时间、光通量等参数)；

2)通过扫描机构移动换能器和激光探测器的位置，利用激光探测器的测振原理：ΔΦ＝4πu(t)/λ，其中ΔΦ为激光相位，u(t)为生物组织焦域内某点的位移，通过数据采集、滤波，提取激光探测信号的相位信息，经由相位与位移场的关系，实现位移场检测；

3)对(2)中所获得的位移场数据按照空间坐标位置进行排列和整合；

4)若扫描完毕，则执行下一步，反之，则跳转到第(2)步；

5)根据扫描类型，构建1D、2D和3D位移分布；

6)根据式(5)对位移场数据进行时域的Fourier变换，获得频域位移场数据；

7)根据式(6)，获得表征生物组织粘弹性的弹性系数和粘滞系数；

8)在PC端上位机对数据进行可视化和存储，关闭聚焦超声换能器1输出的超声波束、扫描机构3、激光探测器8，检测结束。

其中，在图3中，待测对象4对应的生物组织,聚焦超声换能器输出的超声波束的焦点5，水槽6内盛有水溶剂，便于聚焦超声换能器的焦点可准确输出到对应位置的生物组织，而激光检测器8通过光学窗口7测量水槽内的待物对象的位移数据，通过计算机9将测量结果进行输出显示、存储。

需要说明的是，计算机根据待测对象的扫描数据结合各个点的振动位移得到待测对象的位移场数据，再将位移场数据进行Fourier变换，获得频域位移场数据，利用公式(6)即可得到表征生物组织粘弹性的弹性系数和粘滞系数。

在本实施例中，通过提供幅度调制激励的生物组织粘弹性测量方法，提高了生物组织的粘弹特性在频率测量上的分辨率；另外，该测量方法还能应用在其他的粘弹性模型上进行生物组织粘弹性参数检测，其模型和频率的应用范围可扩展，有助于提高生物组织的粘弹性参数识别及测量。

本发明提出的粘弹性测量方法，通过调整不同幅度不同相位的超声波束激励待测对象的感兴趣区域，获取所述待测对象的感兴趣区域因表面振荡以及内部产生剪切波而引起的待测对象的组织位移发生变化，利用激光检测器获取待测对象在组织位移发生变化所对应的振动位移，通过对待测对象进行点线面的扫描，构建一维、二维以及三位的位移分布，从而得到待测对象的位移场数据；对所述位移场数据进行Fourier变换得到频域的位移场数据，将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，进而计算待测对象的弹性系数与粘滞系数，将编码检测技术应用到超声瞬时弹性成像系统，能够精准显示弹性系数与粘滞系数；相比现有的粘弹性测量，不仅可提高测量精度，还能提高抗干扰能力。

详见图4，本发明一个实施例中提供的粘弹性测量系统400结构示意图，包括：

超声换能器401，用于在超声驱动信号的驱动下对被测生物组织发射超声波束，利用超声发射的超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域，得到所述待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；

激光探测器402，利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；

扫描机构403，利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行扫描，按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，确定待测对象的位移场数据；

Fourier变换模块404，用于对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；

粘弹性测量模块405，用于将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数。

其中，Fourier变换模块404与粘弹性测量模块405可由处理器实现，该处理器包括一个或多个检测器和分离的处理器，分离的处理器是控制处理器、通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、网络、服务器、处理器组、数据路径、其组合、或者用于确定位移并计算组织属性的其他现在已知或后续开发的设备。例如，分离的处理器执行图1所示的动作中的一个或多个的任何组合，处理器由软件和/或硬件配置为执行所述动作。

具体地，粘弹性测量系统与粘弹性测量方法为一一对应关系，粘弹性测量系统所对应的技术方案、技术思想以及技术效果与粘弹性测量方法均相同，在此不再一一赘述。

本实施例提供了一种粘弹性测量系统，通过调整不同幅度不同相位的超声波束激励待测对象的感兴趣区域，获取所述待测对象的感兴趣区域因表面振荡以及内部产生剪切波而引起的待测对象的组织位移发生变化，利用激光检测器获取待测对象在组织位移发生变化所对应的振动位移，通过对待测对象进行点线面的扫描，构建一维、二维以及三位的位移分布，从而得到待测对象的位移场数据；对所述位移场数据进行Fourier变换得到频域的位移场数据，将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，进而计算待测对象的弹性系数与粘滞系数，将编码检测技术应用到超声瞬时弹性成像系统，能够精准显示弹性系数与粘滞系数；相比现有的粘弹性测量，不仅可提高测量精度，还能提高抗干扰能力。

应当知晓的是，上述企业关联关系识别装置实质上是设置了多个模块用以执行上述任一实施例中的粘弹性测量方法，具体功能和技术效果参照上述实施例即可，此处不再赘述。

本申请实施例可以基于人工智能技术对相关的数据进行获取和处理。其中，人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种粘弹性测量装置，其特征在于，所述装置包括：

超声换能器，利用超声换能器发射超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域，得到所述待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；

激光探测器，利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；

扫描机构，利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行扫描，按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，确定待测对象的位移场数据；

Fourier变换模块，对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；

粘弹性测量模块，将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数；

所述粘弹性测量模块进一步包括：将所述频域位移场数据输入以下预设的粘弹特性计算模型，计算待测对象的弹性系数与粘滞系数；

式(1)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，/>为时域Fourier变换。

2.根据权利要求1所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述超声换能器包括：

将超声频率下的正弦载波与具有幅度和相位调制的包络相乘，以调制所述超声换能器发射的超声波束的幅度与相位；当调制的所述超声波束在所述待测对象的感兴趣区域内传播时，使得所述待测对象的感兴趣区域产生剪切波，根据所述待测对象内部剪切波随时间的动态变化确定粘弹特性，由开尔文模型表达所述待测对象的感兴趣区域内动态粘弹特性。

3.根据权利要求2所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述开尔文模型表达所述待测对象的感兴趣区域内动态粘弹特性的进一步包括：

式(2)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，为时域一阶导数。

4.根据权利要求1所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述激光探测器包括：通过调节待测对象的位置，计算聚焦超声中所述待测对象的组织位移在相应脉冲时间以及光通量的激光探测器下的振动位移；其中，按照测振原理确定待测对象相位与位移场的关系，进而确定待测对象感兴趣区域内各点的振动位移。

5.根据权利要求1所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述扫描机构包括：利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行点线面扫描，得到各点的振动位移；按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，进而构建所述待测对象在一维、二维与三维的位移分布，得到待测对象的位移场数据。

6.根据权利要求1所述的粘弹性测量装置，其特征在于，所述Fourier变换模块包括：

将所述位移场数据进行时域的Fourier变换，得到频域亥姆霍兹方程表达位移场数据：

式(3)为声辐射作用于待测对象时，产生的振动位移表达的粘滞性的波动方程，其中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，/>表示时域Fourier变换。

7.根据权利要求1至6任一所述的粘弹性测量装置，其特征在于，还包括：将待测对象的弹性系数与粘滞系数输出显示，并存储相应的弹性系数与粘滞系数。

8.一种粘弹性测量系统，其特征在于，所述系统包括：

超声换能器，用于在超声驱动信号的驱动下对被测生物组织发射超声波束，利用超声发射的超声波束覆盖待测对象的感兴趣区域，得到所述待测对象感兴趣区域内部因剪切波而产生的组织位移；

激光探测器，利用激光测振原理计算所述待测对象感兴趣区域在组织位移下各点的振动位移；

扫描机构，利用三维运动结构对所述待测对象的感兴趣区域进行扫描，按照空间坐标将感兴趣内各点的振动位移进行排列整合，确定待测对象的位移场数据；

Fourier变换模块，用于对所述位移场数据进行时域Fourier变换，得到频域位移场数据；

粘弹性测量模块，用于将所述频域位移场数据输入预设的粘弹特性计算模型，确定待测对象的弹性系数与粘滞系数；其中，所述粘弹性测量模块包括：

将所述频域位移场数据输入以下预设的粘弹特性计算模型，计算待测对象的弹性系数与粘滞系数；

式(1)中，λ_l为弹性系数，η_l为粘滞系数，σ为压缩或剪切的应力，ε为压缩或剪切的应变，ω为超声波束的角频率，Δu(r,t)为某点的位移，j为虚数，为关于时间的二阶导数，ρ为待测对象密度，/>为时域Fourier变换。