RU2688299C1 - Способ и устройство для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды - Google Patents

Способ и устройство для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды Download PDF

Info

Publication number
RU2688299C1
RU2688299C1 RU2018126777A RU2018126777A RU2688299C1 RU 2688299 C1 RU2688299 C1 RU 2688299C1 RU 2018126777 A RU2018126777 A RU 2018126777A RU 2018126777 A RU2018126777 A RU 2018126777A RU 2688299 C1 RU2688299 C1 RU 2688299C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
data
viscoelastic medium
maximum displacement
maximum
transverse wave
Prior art date
Application number
RU2018126777A
Other languages
English (en)
Inventor
Фей ЧЖАЙ
Цзиньхуа ШАО
Цзинь СУНЬ
Хоули ДУАНЬ
Цян Ван
Original Assignee
Вуси Хиски Медикал Текнолоджис Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вуси Хиски Медикал Текнолоджис Ко., Лтд. filed Critical Вуси Хиски Медикал Текнолоджис Ко., Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2688299C1 publication Critical patent/RU2688299C1/ru

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • A61B8/085Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures for locating body or organic structures, e.g. tumours, calculi, blood vessels, nodules
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0048Detecting, measuring or recording by applying mechanical forces or stimuli
    • A61B5/0051Detecting, measuring or recording by applying mechanical forces or stimuli by applying vibrations
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/42Detecting, measuring or recording for evaluating the gastrointestinal, the endocrine or the exocrine systems
    • A61B5/4222Evaluating particular parts, e.g. particular organs
    • A61B5/4244Evaluating particular parts, e.g. particular organs liver
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48Diagnostic techniques
    • A61B8/485Diagnostic techniques involving measuring strain or elastic properties
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8911Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a single transducer for transmission and reception
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/899Combination of imaging systems with ancillary equipment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52023Details of receivers
    • G01S7/52036Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
    • G01S7/52042Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation determining elastic properties of the propagation medium or of the reflective target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52079Constructional features

Abstract

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды. Способ включает приложение определенной одночастотной механической вибрации к вязкоупругой среде для формирования в вязкоупругой среде поперечной волны, излучение ультразвуковых волн из одноканального источника на вязкоупругую среду и прием ультразвуковых эхо-сигналов во время распространения поперечной волны в вязкоупругой среде, получение данных о максимальном перемещении поперечной волны на различных глубинах в соответствии с ультразвуковыми эхо-сигналами, причем каждый набор данных о максимальном перемещении представляет максимальную амплитуду колебаний поперечной волны, когда поперечная волна проходит по различным глубинам в вязкоупругой среде, аппроксимацию каждого набора данных о максимальном перемещении для получения графика затухания максимального перемещения, определение параметра вязкоупругости вязкоупругой среды на основании графика затухания максимального перемещения, при этом аппроксимация каждого набора данных о максимальном перемещении для получения графика затухания максимального перемещения содержит: выполнение фильтрующей обработки каждого набора данных о максимальном перемещении во временной и частотной областях для отсеивания аномальных данных о максимальном перемещении, выполнение полиномиальной аппроксимации каждого набора данных о максимальном перемещении после исключения аномальных данных для получения графика затухания максимального перемещения. Устройство содержит главное вычислительное устройство и зонд, который содержит вибратор и ультразвуковой преобразователь, причем управляемый главным вычислительным устройством вибратор прилагает одночастотную механическую вибрацию к вязкоупругой среде для формирования в вязкоупругой среде поперечной волны, в процессе распространения поперечной волны в вязкоупругой среде управляемый главным вычислительным устройством преобразователь излучает ультразвуковые волны из одноканального источника на вязкоупругую среду и принимает ультразвуковые эхо-сигналы, и главное вычислительное устройство содержит первый модуль для получения информации, выполненный с возможностью сбора данных о максимальном перемещении поперечной волны на различных глубинах в соответствии с ультразвуковыми эхо-сигналами, причем каждый набор данных о максимальном перемещении представляет максимальную амплитуду колебаний поперечной волны, когда поперечная волна проходит по разным глубинам в вязкоупругой среде, вычислительный модуль, выполненный с возможностью аппроксимации данных о максимальном перемещении для получения графика затухания максимального перемещения, и первый модуль определения, выполненный с возможностью определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды по графику затухания максимального перемещения, при этом вычислительный модуль содержит первый вычислительный блок, сконфигурированный с возможностью выполнения фильтрующей обработки каждого набора данных о максимальном перемещении во временной и частотной областях, чтобы отсеивать аномальные данные в каждом наборе данных о максимальном перемещении, второй вычислительный блок, выполненный с возможностью полиномиальной аппроксимации каждого набора данных о максимальном перемещении после исключения аномальных данных для получения графика затухания максимального перемещения. Использование изобретений позволяет получить более точный результат измерения фиброза ткани. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к медицинской технике и, в частности, к способу и устройству для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Фиброз печени обычно вызван отложением белков внеклеточного матрикса и часто проявляется у большинства пациентов с хронической печёночной недостаточностью. Так как фиброз или цирроз печени на ранней стадии являются обратимыми или подконтрольными заболеваниями, важным является их ранее выявление с высокой точностью и эффективностью.
Эластография сдвиговой волны позволяет количественно оценить степень фиброза и цирроза печени посредством измерения её уплотнений. Транзиентная эластография является самым распространённым клиническим неинвазивным способом определения степени фиброза печени.
Так как печень является вязкоупругим органом, т.е. вязкоупругой средой и параметр её вязкоупругости тесно связан с множеством заболеваний печени, он может дать ценную информацию для выявления фиброза печени на ранних стадиях.
В настоящее время при измерениях параметров тканей в основном измеряется параметр упругости без учёта параметра вязкости, т.е. параметра вязкоупругости ткани, который, в свою очередь, существенно влияет на результаты выявления поражений тканей на ранних стадиях, к которым среди прочего относится фиброз печени.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Принимая во внимание проблемы, имеющиеся в предшествующем уровне техники, настоящее изобретение предусматривает способ и устройство для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды, которые используются для получения параметра вязкоупругости ткани с тем, чтобы повысить точность результатов измерения степени фиброза.
Настоящее изобретение предлагает способ для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды, включающий:
приложение определенной одночастотной механической вибрации к вязкоупругой среде для формирования в вязкоупругой среде поперечной волны;
испускание из одноканального источника на вязкоупругую среду ультразвуковых волн во время распространения поперечной волны в вязкоупругой среде и приём ультразвуковых эхо-сигналов;
получение данных о максимальном перемещении поперечной волны на различных глубинах в соответствии с ультразвуковыми эхо-сигналами, причем каждый набор данных о максимальном перемещении представляет максимальную амплитуду колебаний поперечной волны, когда поперечная волна проходит по различным глубинам в вязкоупругой среде.
аппроксимацию каждого набора данных о максимальном перемещении для получения графика затухания максимального перемещения;
определение параметра вязкоупругости вязкоупругой среды по графику затухания максимального перемещения.
Настоящее изобретение предлагает устройство для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды, содержащее:
главное вычислительное устройство и зонд, зонд содержит вибратор и ультразвуковой преобразователь, причем
управляемый главным вычислительным устройством вибратор прилагает одночастотную механическую вибрацию к вязкоупругой среде для формирования в вязкоупругой среде поперечной волны;
в процессе распространения поперечной волны в вязкоупругой среде, управляемый главным вычислительным устройством ультразвуковой преобразователь излучает ультразвуковые волны из одноканального источника на вязкоупругую среду и принимает ультразвуковые эхо-сигналы; и
главное вычислительное устройство содержит:
первый модуль для получения информации, выполненный с возможностью сбора данных о максимальном перемещении поперечной волны на различных глубинах в соответствии с ультразвуковыми эхо-сигналами, причем каждый набор данных о максимальном перемещении представляет максимальную амплитуду колебаний поперечной волны, когда поперечная волна проходит по разным глубинам в вязкоупругой среде;
вычислительный модуль, выполненный с возможностью аппроксимации набора данных о максимальном перемещении для получения графика затухания максимального перемещения; и
первый модуль определения, выполненный с возможностью определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды по графику затухания максимального перемещения.
В предлагаемом настоящим изобретением устройстве для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды приложение определенной одночастотной механической вибрации к ткани осуществляется только для формирования в вязкоупругой среде поперечной волны, имеющей единственную частоту. После сбора данных о перемещении поперечной волны, каждый набор данных, представляющий максимальную амплитуду колебаний при распространении поперечной волны на разные глубины, рассчитывается на основании данных о перемещении, после чего составляется график затухания максимального перемещения поперечной волны путем аппроксимации каждого набора данных о перемещении, что позволяет определить параметр вязкоупругости вязкоупругой среды по графику затухания максимального перемещения. Параметр вязкоупругости относится как к упругости, так и к вязкости. В данном варианте осуществления изобретения предусмотрена возможность получить параметр вязкоупругости, связанный с вязкостью и упругостью, и увеличения объема измерения ткани, что дает преимущества в отношении получения более полной информации о ткани и объеме измерений, а также полезно для получения более точных результатов измерений фиброза ткани.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показана блок-схема первого варианта осуществления способа определения вязкоупругости вязкоупругой среды;
На фиг. 2 показан график перемещения при распространении поперечной волны на определенную глубину;
На фиг. 3 показана блок-схема второго предлагаемого настоящим изобретением варианта осуществления способа определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды.
На фиг. 4 показана блок-схема первого предлагаемого настоящим изобретением устройства для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды.
На фиг. 5 показана блок-схема второго предлагаемого устройства для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды.
РАСКРЫТИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показана блок-схема первого предлагаемого настоящим изобретением варианта осуществления способа определения вязкоупругости вязкоупругой среды. Способ в данном варианте осуществления изобретения в основном применяется для определения вязкоупругости тканям печени, которое может быть выполнено с помощью измерительного аппарата. Измерительным аппаратом может быть известный неинвазивный фибросканер с обрабатывающей функцией для выполнения раскрытого в настоящем варианте осуществления способа. Измерительный аппарат предпочтительно содержит главное вычислительное устройство и зонд. Зонд содержит вибратор для создания механической вибрации и ультразвуковой преобразователь для излучения и приёма ультразвуковых волн.
Как показано на фиг. 1, способ для определения вязкоупругости вязкоупругой среды может включать в себя следующие шаги:
Шаг 101: Приложение определенной одночастотной механической вибрации к вязкоупругой среде для формирования в вязкоупругой среде поперечных волн.
В данном варианте осуществления изобретения измерение вязкоупругости тканям печени приводится в качестве примера. Ткани печени в данном случае является вышеуказанной вязкоупругой средой. Применение определенной одночастотной механической вибрации к вязкоупругой среде относится к применению вибрации к поверхности кожи, приходящейся на ткани печени.
В частности, вибратор прилагает синусоидальную механическую вибрацию на поверхность кожи перпендикулярно ее поверхности кожи, формируя таким образом соответствующую поперечную волну в тканях печени, которая в ней распространяется. Частота механической вибрации может быть, например, низкой частотой, в частности 50 Гц.
Шаг 102: Излучение ультразвуковых волн из одноканального источника на вязкоупругую среду и приём ультразвуковых эхо-сигналов во время распространения поперечной волны в вязкоупругой среде.
В данном варианте осуществления, ультразвуковой преобразователь излучает низкочастотные ультразвуковые сигналы на ткани печени в место, в которое вибратором направляется механическая вибрация, и принимает ультразвуковые эхо-сигналы.
Причем, пакетные ультразвуковые сигналы могут излучаться на ткани печени с определёнными временными интервалами для отслеживания процесса распространения поперечных волн в тканях печени.
Например, после формирования поперечной волны путем приложения механической вибрации на определенном временном интервале, когда поперечная волна распространяется в вязкоупругой среде, через преобразователь одноканального ультразвукового модуля, встроенного в вибрационный зонд направляется группа ультразвуковых сигналов и принимаются ультразвуковые эхо-сигналы. После обработки ультразвуковых эхо-сигналов в течение данного временного интервала, на эхограмме могут собираться данные об искажении и перемещении среды в течение данного временного интервала.
В данном варианте осуществления настоящего изобретения в иллюстративных целях берутся только данные о перемещении. Следует понимать, что к данным об искажении можно обращаться также как к данным о перемещении и обрабатывать образом, аналогичным обработке данных о перемещении, и таким образом повторное описание этого процесса опускается.
Шаг 103: Сбор данных о максимальном перемещении поперечной волны на различных глубинах на основании ультразвуковых эхо-сигналов.
Причем, каждые данные о максимальном перемещении представляют собой максимальную амплитуду колебаний поперечной волны, когда поперечная волна распространяется на различные глубины в вязкоупругой среде.
Как описано выше, ультразвуковые эхо-сигналы, могут отражать развитие перемещения поперечной волны в тканях печени. Следовательно, данные о перемещении поперечной волны могут быть получены по ультразвуковым эхо-сигналам. Для обеспечения точности данных о перемещении ультразвуковые эхо-сигналы могут обрабатываться с помощью определённой цифровой обработки. Обработка сигнала содержит как минимум одно из следующего: взаимная пространственно-временная корреляция, взаимная спектральная корреляция, сумма квадратов ошибок, точечное отслеживание, отслеживание масштабно-инвариантных характерных точек, динамическое программирование, отслеживание перехода через ноль и поиск пиковых значений.
Для наглядного представления данных о перемещении поперечной волны на фиг. 2 показана кривая перемещения по времени поперечной волны, сформированной механической вибрацией внешнего зонда и распространяющейся на фиксированную глубину ткани. В данном варианте осуществления, механическая вибрация направлена перпендикулярно тканям печени, а ультразвуковой преобразователь захватывает перемещение, перпендикулярное оси тканям печени в месте приложения механической вибрации, что является продольным перемещением. DAV, показанный на фиг. 2 отвечает продольному перемещению.
Из фиг. 2 видно, что данные о перемещении представляют характеристику затухающего колебания на фиксированной глубине. В целом, максимальное перемещение появляется на первом пиковом значении волны. Следовательно, данные о максимальном перемещении можно извлечь из данных о перемещении, собранных на соответствующей глубине, получив тем самым данные о максимальном перемещении на различной глубине.
Шаг 104: Аппроксимация данных о максимальном перемещении для получения кривой затухания максимального перемещения.
Шаг 105: Определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды на основании графика затухания максимального перемещения.
В этом варианте осуществления изобретения, для согласования собранных данных с целью получения графика затухания максимального перемещения могут применяться различные способы, например, полиноминальная аппроксимация и экспоненциальная аппроксимация.
Для обеспечения точности результатов подбора в процессе подбора может применяться различная обработка данных для каждого набора данных о максимальном перемещении.
Альтернативно, для каждого набора данных о максимальном перемещении во временной и частотной областях может применяться фильтрующая обработка, при которой будут отсеиваться аномальные данные о перемещении. Аномальные данные о перемещении могут включать в себя такие данные о перемещении, которые превышают среднее значение максимального перемещения или превышают определенное произведение среднего значения перемещения, или могут быть аномальными данными, включающими в себя такие данные о перемещениях, как разницу между данными о перемещениях и средним значением перемещения, превышающую определённое произведение стандартного отклонения.
Затем, после исключения аномальных данных для определения графика затухания максимального перемещения для каждого набора данных максимального перемещения выполняется полиномиальная аппроксимация.
После многократных испытаний, было установлено, что квадратическая полиномиальная аппроксимация дает наилучший результат. Следовательно, уравнение аппроксимации выглядит следующим образом:
y=ax2+bx+c
Для измерения определённой вязкоупругой среды, результатом подбора может являться получения трех коэффициентов - a, b и c. Так как коэффициенты b и c влияют на положение графика квадратного многочлена и не коррелируют с кривой тенденции и распределения затухания, параметр a может извлекаться для описания тенденции и распределения затухания графика затухания максимального перемещения. Данный коэффициент обычно определяется вязкостью и эластичностью и является параметром вязкоупругости. То есть, старший коэффициент графика затухания максимального перемещения определяется как параметр вязкоупругости вязкоупругой среды.
В настоящем варианте осуществления изобретения используется низкочастотная вибрация единственной частоты и вязкоупругость измеряемой ткани может быть получена с помощью анализа амплитуды колебаний поперечной волны. Применяются определённые принципы: амплитуда колебания связана не только с параметром упругости, но также с вязкостью, то есть, связана с параметром вязкоупругости, который может быть описан пиковым значением волны и затуханием амплитуды на определённой глубине. Упругость и вязкость влияют на нисходящий график, формируемый при уменьшении пикового значения волны по мере увеличения глубины распространения. Чем выше вязкость, тем меньше первое пиковое значение волны в тканях, расположенных ближе к поверхности, и, по мере увеличения глубины, в высоковязкой ткани значение уменьшается медленнее, причем первое пиковое значение волны для низковязкой ткани выше и уменьшается более существенно.
В настоящем варианте осуществления изобретения приложение механической вибрации определенной частоты к ткани создает в вязкоупругой среде поперечную волну одной частоты. После получения данных о перемещении поперечной волны, данные о максимальном перемещении, представляющие максимальную амплитуду колебаний при распространении поперечной волны на разные глубины рассчитываются на основании данных о перемещении, и, затем, формируется график затухания максимального перемещения посредством аппроксимации каждого набора данных о максимальном перемещении. Параметр вязкоупругости вязкоупругой среды определяется по графику затухания максимального перемещения и связан с упругостью и вязкостью. В данном варианте осуществления изобретения предусмотрена возможность получения параметра вязкоупругости, связанного с вязкостью и упругостью, и увеличения объема измерения ткани, что полезно для получения более полной информации по ткани и величине измерений, а также полезно для получения более точных результатов измерений фиброза ткани.
На фиг. 3 показана блок-схема второго предлагаемого настоящим изобретением варианта осуществления способа определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды. Как показано на фиг. 3, базовый вариант осуществления изобретения, представленный на фиг. 1, после шага 105 содержит следующие шаги:
Шаг 201: Получение параметра упругости вязкоупругой среды по ультразвуковым эхо-сигналам.
Шаг 202: Определение степени фиброза вязкоупругой среды на основании параметра упругости и параметра вязкоупругости.
В настоящем варианте осуществления, параметр упругости вязкоупругой среды может быть получен на основании анализа и обработки полученных ультразвуковых эхо-сигналов способом, описанном в известном уровне техники.
Кроме того, степень фиброза ткани также определяется по полученному параметру упругости и параметру вязкоупругости.
Например, в настоящее время степень фиброза ткани в основном делится грубо на тяжелую, общую и лёгкую степень, причем каждая степень отвечает различному диапазону параметру упругости. Получение параметра вязкоупругости позволяет получить размерность данных для дальнейшего более точного разделения степени фиброза и точного определения степени фиброза.
На фиг. 4 показана блок-схема первого предлагаемого варианта осуществления устройства для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды. Как показано на фиг. 4, устройство содержит:
управляющее вычислительное устройство 1 и зонд 2. Зонд 2 включает в себя вибратор 21 и ультразвуковой преобразователь 22.
Вибратор 21, управляемый главным вычислительным устройством 1, прилагает одночастотную механическую вибрацию к вязкоупругой среде для формирования в вязкоупругой среде поперечной волны.
В процессе распространения поперечной волны в вязкоупругой среде, управляемый главным вычислительным устройством 1 преобразователь 22 излучает на вязкоупругую среду ультразвуковые волны из одноканального источника и принимает ультразвуковые эхо-сигналы.
Главное вычислительное устройство 1 содержит первый собирающий модуль 11 , вычислительный модуль 12 и первый оценивающий модуль 13.
Первый модуль 11 для получения информации выполнен с возможностью сбора данных о максимальном перемещении поперечной волны на различной глубине по ультразвуковым эхо-сигналам, причем каждый набор данных о максимальном перемещении представляет максимальную амплитуду колебаний поперечной волны, когда поперечная волна проходит по различным глубинам в вязкоупругой среде.
Вычислительный модуль 12 выполнен с возможностью аппроксимации данных о максимальном перемещении для получения графика затухания максимального перемещения.
Первый модуль 13 определения выполнен с возможностью определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды по графику затухания максимального перемещения.
Кроме того, главное вычислительное устройство дополнительно содержит: обрабатывающий модуль 14.
Обрабатывающий модуль 14 выполнен с возможностью обработки ультразвуковых эхо-сигналов, которая содержит как минимум одно из следующего: взаимная пространственно-временная корреляция, взаимная спектральная корреляция, сумма квадратичных ошибок, точечное отслеживание, отслеживание масштабно-инвариантных характерных точек, динамическое программирование, отслеживание перехода через ноль и поиск пиковых значений.
В частности, вычислительный модуль 12 содержит: первый вычислительный блок 121 и второй вычислительный блок 122.
Первый вычислительный блок 121 выполнен с возможностью выполнения фильтрующей обработки каждого набора данных о максимальном перемещении во временной и частотной областях, при которой будут отсеиваться аномальные данные о перемещении.
Второй вычислительный блок 122 выполнен с возможностью полиномиальной аппроксимации каждого набора данных о максимальном перемещении после исключения аномальных данных для получения графика затухания максимального перемещения.
В частности, первый модуль 113 определения выполнен с возможностью:
установления того, что старший коэффициент графика затухания максимального перемещения является параметром вязкоупругости вязкоупругой среды.
Измерительный аппарат в данном варианте осуществления может выполняться с возможностью технического решения способа, показанного на фиг. 1, имеет аналогичный принцип реализации и техническое действие, и его описание не приводится здесь повторно.
На фиг. 5 показана блок-схема второго предлагаемого варианта осуществления устройства для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды. Как показано на фиг. 5, на основании варианта осуществления изобретения, изображенного на фиг. 4, главное вычислительное устройство 1 дополнительно содержит: второй модуль 15 для получения информации и второй модуль 16 определения.
Второй модуль 15 для получения информации выполняется с возможностью получения параметра упругости вязкоупругой среды по ультразвуковым эхо-сигналам.
Второй модуль 16 определения выполняется с возможностью определения степени фиброза вязкоупругой среды по параметру упругости и параметру вязкоупругости.
Измерительный аппарат в данном варианте реализации изобретения может выполняться с возможностью осуществления технического решения согласно способу, показанному на фиг. 3, имеет аналогичный принцип реализации и техническое действие, и его описание не приводится здесь повторно.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что все или часть шагов для вышеуказанных вариантов осуществления изобретения могут выполняться с помощью программных инструкций соответствующей аппаратной части и такая программа может храниться на машиночитаемом носителе информации; при выполнении программы выполняются шаги вышеуказанного способа осуществления; упомянутый носитель информации содержит: различные носители, которые могут хранить код программы, такие как ПЗУ, ОЗУ, магнитный диск или оптический диск.
В результате, следует понимать, что вышеуказанные варианты осуществления только иллюстрируют технические решения настоящего изобретения и не имеют ограничительного характера; хотя настоящее изобретение было подробно раскрыто со ссылкой на вышеуказанные варианты осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, что технические решения, раскрытые в вышеуказанных вариантах осуществления, могут быть изменены, или возможны эквивалентные замены их некоторых или всех технических функций; и такие изменения и замены не представляют собой суть соответствующих технических решений, отклоняясь от объема технических решений вариантов осуществления настоящего изобретения.

Claims (32)

1. Способ для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды, включающий:
приложение определенной одночастотной механической вибрации к вязкоупругой среде для формирования в вязкоупругой среде поперечной волны;
излучение ультразвуковых волн из одноканального источника на вязкоупругую среду и прием ультразвуковых эхо-сигналов во время распространения поперечной волны в вязкоупругой среде;
получение данных о максимальном перемещении поперечной волны на различных глубинах в соответствии с ультразвуковыми эхо-сигналами, причем каждый набор данных о максимальном перемещении представляет максимальную амплитуду колебаний поперечной волны, когда поперечная волна проходит по различным глубинам в вязкоупругой среде;
аппроксимацию каждого набора данных о максимальном перемещении для получения графика затухания максимального перемещения,
определение параметра вязкоупругости вязкоупругой среды на основании графика затухания максимального перемещения, при этом
аппроксимация каждого набора данных о максимальном перемещении для получения графика затухания максимального перемещения содержит:
выполнение фильтрующей обработки каждого набора данных о максимальном перемещении во временной и частотной областях для отсеивания аномальных данных о максимальном перемещении;
выполнение полиномиальной аппроксимации каждого набора данных о максимальном перемещении после исключения аномальных данных для получения графика затухания максимального перемещения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед получением данных о максимальном перемещении поперечной волны на различных глубинах по ультразвуковым эхо-сигналам также осуществляется выполнение по меньшей мере одной из следующих обработок ультразвукового эхо-сигнала: взаимной пространственно-временной корреляции, взаимной спектральной корреляции, суммы квадратичных ошибок, точечного отслеживания, отслеживания масштабно-инвариантных характерных точек, динамического программирования, отслеживания перехода через ноль и поиска пиковых значений.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение параметра вязкоупругости вязкоупругой среды по графику затухания максимального перемещения содержит
установление того, что старший коэффициент графика затухания максимального перемещения является параметром вязкоупругости вязкоупругой среды.
4. Способ по любому из пп. 1-3, который дополнительно содержит:
получение параметра упругости вязкоупругой среды по ультразвуковым эхо-сигналам;
определение степени фиброза вязкоупругой среды на основании параметра упругости и параметра вязкоупругости.
5. Устройство для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды, содержащее:
главное вычислительное устройство и зонд, зонд содержит вибратор и ультразвуковой преобразователь, причем
управляемый главным вычислительным устройством вибратор прилагает одночастотную механическую вибрацию к вязкоупругой среде для формирования в вязкоупругой среде поперечной волны;
в процессе распространения поперечной волны в вязкоупругой среде управляемый главным вычислительным устройством преобразователь излучает ультразвуковые волны из одноканального источника на вязкоупругую среду и принимает ультразвуковые эхо-сигналы; и
главное вычислительное устройство содержит:
первый модуль для получения информации, выполненный с возможностью сбора данных о максимальном перемещении поперечной волны на различных глубинах в соответствии с ультразвуковыми эхо-сигналами, причем каждый набор данных о максимальном перемещении представляет максимальную амплитуду колебаний поперечной волны, когда поперечная волна проходит по разным глубинам в вязкоупругой среде;
вычислительный модуль, выполненный с возможностью аппроксимации данных о максимальном перемещении для получения графика затухания максимального перемещения; и
первый модуль определения, выполненный с возможностью определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды по графику затухания максимального перемещения, при этом вычислительный модуль содержит:
первый вычислительный блок, сконфигурированный с возможностью выполнения фильтрующей обработки каждого набора данных о максимальном перемещении во временной и частотной областях, чтобы отсеивать аномальные данные в каждом наборе данных о максимальном перемещении.
второй вычислительный блок, выполненный с возможностью полиномиальной аппроксимации каждого набора данных о максимальном перемещении после исключения аномальных данных для получения графика затухания максимального перемещения.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что главное вычислительное устройство дополнительно содержит
обрабатывающий модуль, сконфигурированный с возможностью выполнения по меньшей мере одной из следующих обработок ультразвукового эхо-сигнала: взаимной пространственно-временной корреляции, взаимной спектральной корреляции, суммы квадратичных ошибок, точечного отслеживания, отслеживания масштабно-инвариантных характерных точек, динамического программирования, отслеживания перехода через ноль и поиска пиковых значений.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что модуль определения, в частности, выполнен с возможностью
установления того, что коэффициент у переменной с максимальной степенью графика затухания максимального перемещения является параметром вязкоупругости вязкоупругой среды.
8. Устройство по любому из пп. 6-9, отличающееся тем, что управляющее вычислительное устройство дополнительно содержит:
второй модуль для получения информации, выполненный с возможностью получения параметра упругости вязкоупругой среды по ультразвуковым эхо-сигналам; и
второй модуль определения, выполненный с возможностью определения степени фиброза вязкоупругой среды по параметру упругости и параметру вязкоупругости.
RU2018126777A 2015-12-24 2016-10-27 Способ и устройство для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды RU2688299C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510993421.3A CN105455851B (zh) 2015-12-24 2015-12-24 粘弹性介质的粘弹性参数检测方法和设备
CN201510993421.3 2015-12-24
PCT/CN2016/103645 WO2017107660A1 (zh) 2015-12-24 2016-10-27 粘弹性介质的粘弹性参数检测方法和设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688299C1 true RU2688299C1 (ru) 2019-05-21

Family

ID=55594354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018126777A RU2688299C1 (ru) 2015-12-24 2016-10-27 Способ и устройство для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды

Country Status (15)

Country Link
US (1) US10420528B2 (ru)
EP (1) EP3395256B1 (ru)
JP (1) JP6737889B2 (ru)
KR (1) KR101914021B1 (ru)
CN (1) CN105455851B (ru)
AU (1) AU2016378228B2 (ru)
BR (1) BR112018012589B1 (ru)
CA (1) CA3009241C (ru)
DK (1) DK3395256T3 (ru)
ES (1) ES2840699T3 (ru)
MX (1) MX2018007600A (ru)
PL (1) PL3395256T3 (ru)
RU (1) RU2688299C1 (ru)
WO (1) WO2017107660A1 (ru)
ZA (1) ZA201804119B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110547825A (zh) * 2019-09-03 2019-12-10 上海交通大学 一种基于多频剪切波幅值分析的超声弹性成像技术

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105455851B (zh) 2015-12-24 2018-03-13 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 粘弹性介质的粘弹性参数检测方法和设备
JP6212160B1 (ja) * 2016-04-21 2017-10-11 株式会社日立製作所 超音波診断装置
CN105726063B (zh) * 2016-04-29 2019-01-29 深圳大学 一种基于圆环外部振动的瞬时剪切波激励系统及方法
CN106383996A (zh) * 2016-09-05 2017-02-08 四川大学 肝脏组织弹粘性力学新模型的建立以及基于新模型的应力应变关系和剪切波速度的获得方法
CN110892260B (zh) * 2017-06-09 2023-04-14 埃因霍温科技大学 使用局部系统识别的剪切波粘弹性成像
CN107505393A (zh) * 2017-07-21 2017-12-22 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 介质粘弹性的测量方法和装置
CN107440740B (zh) * 2017-07-21 2021-06-25 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 介质粘弹性定量方法及装置
CN107505232B (zh) * 2017-07-21 2019-09-03 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 运动信息获取方法及装置
CN107505233A (zh) * 2017-07-21 2017-12-22 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 介质粘弹性定量方法及装置
US11154277B2 (en) 2017-10-31 2021-10-26 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Tissue viscoelastic estimation from shear velocity in ultrasound medical imaging
GB2568946A (en) * 2017-12-01 2019-06-05 Hydramotion Ltd Fluid property measurement by reflection of vibrational waves
CN108095764B (zh) * 2018-01-18 2024-05-03 北京索瑞特医学技术有限公司 复合探头及测量系统
FR3078484A1 (fr) * 2018-03-02 2019-09-06 Echosens Procede de mesure d’un parametre d’attenuation ultrasonore guide par elastographie harmonique, sonde et dispositif pour la mise en œuvre du procede
WO2019205166A1 (zh) * 2018-04-28 2019-10-31 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种超声弹性测量装置及方法
CN113075292B (zh) * 2020-01-03 2023-12-22 广州汽车集团股份有限公司 一种汽车机油质量的测量方法、装置及存储介质
CN113476075A (zh) * 2020-03-16 2021-10-08 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 一种超声弹性成像方法、图像数据的筛选方法及装置
CN114224382B (zh) * 2021-12-17 2023-09-15 重庆医科大学 粘弹性测量方法及其系统
CN114343719B (zh) * 2022-03-17 2022-05-31 深圳华声医疗技术股份有限公司 超声成像控制方法、超声成像端、超声成像设备及介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080249408A1 (en) * 2007-02-09 2008-10-09 Palmeri Mark L Methods, Systems and Computer Program Products for Ultrasound Shear Wave Velocity Estimation and Shear Modulus Reconstruction
CN103054552A (zh) * 2012-12-24 2013-04-24 深圳先进技术研究院 生物组织粘弹性测量方法和系统
US20130345565A1 (en) * 2012-06-25 2013-12-26 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Measuring Acoustic Absorption or Attenuation of Ultrasound
RU2013133827A (ru) * 2010-12-22 2015-01-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Оценка скорости поперечной волны с использованием центра масс

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6508768B1 (en) * 2000-11-22 2003-01-21 University Of Kansas Medical Center Ultrasonic elasticity imaging
US20030220556A1 (en) * 2002-05-20 2003-11-27 Vespro Ltd. Method, system and device for tissue characterization
CN101370431B (zh) 2006-01-20 2011-10-05 株式会社日立医药 弹性图像显示方法及弹性图像显示装置
WO2008139245A1 (en) * 2007-05-16 2008-11-20 Super Sonic Imagine Method and device for measuring a mean value of visco-elasticity of a region of interest
US9044192B2 (en) * 2008-04-07 2015-06-02 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for non-invasively measuring tissue viscoelasticity using surface waves
US9364194B2 (en) * 2008-09-18 2016-06-14 General Electric Company Systems and methods for detecting regions of altered stiffness
CN101699280B (zh) * 2009-10-15 2011-08-17 北京索瑞特医学技术有限公司 超声无损检测粘弹性介质弹性的方法及其装置
US8469891B2 (en) 2011-02-17 2013-06-25 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Viscoelasticity measurement using amplitude-phase modulated ultrasound wave
CN102078205A (zh) * 2011-03-04 2011-06-01 深圳市一体医疗科技股份有限公司 一种测量粘弹性介质弹性的位移估计方法及应用方法
US10136876B2 (en) * 2012-09-27 2018-11-27 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for local estimation of nonlinear tissue elasticity with acoustic radiation force
US10743814B2 (en) * 2013-03-15 2020-08-18 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Fat fraction estimation using ultrasound with shear wave propagation
US10512450B2 (en) * 2013-09-24 2019-12-24 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Shear wave estimation from analytic data
JP5730978B2 (ja) * 2013-11-08 2015-06-10 日立アロカメディカル株式会社 超音波診断装置、及び方法
US9420996B2 (en) * 2014-01-30 2016-08-23 General Electric Company Methods and systems for display of shear-wave elastography and strain elastography images
CN104825195A (zh) * 2015-05-25 2015-08-12 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 剪切波粘弹性成像方法及系统
CN105455851B (zh) * 2015-12-24 2018-03-13 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 粘弹性介质的粘弹性参数检测方法和设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080249408A1 (en) * 2007-02-09 2008-10-09 Palmeri Mark L Methods, Systems and Computer Program Products for Ultrasound Shear Wave Velocity Estimation and Shear Modulus Reconstruction
RU2013133827A (ru) * 2010-12-22 2015-01-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Оценка скорости поперечной волны с использованием центра масс
US20130345565A1 (en) * 2012-06-25 2013-12-26 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Measuring Acoustic Absorption or Attenuation of Ultrasound
CN103054552A (zh) * 2012-12-24 2013-04-24 深圳先进技术研究院 生物组织粘弹性测量方法和系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110547825A (zh) * 2019-09-03 2019-12-10 上海交通大学 一种基于多频剪切波幅值分析的超声弹性成像技术

Also Published As

Publication number Publication date
CA3009241C (en) 2020-05-12
EP3395256B1 (en) 2020-10-14
US20180296181A1 (en) 2018-10-18
MX2018007600A (es) 2019-01-30
AU2016378228B2 (en) 2021-05-27
PL3395256T3 (pl) 2021-04-19
WO2017107660A1 (zh) 2017-06-29
BR112018012589B1 (pt) 2023-09-26
AU2016378228A1 (en) 2018-07-12
CN105455851A (zh) 2016-04-06
KR101914021B1 (ko) 2018-10-31
JP6737889B2 (ja) 2020-08-12
ES2840699T3 (es) 2021-07-07
US10420528B2 (en) 2019-09-24
CA3009241A1 (en) 2017-06-29
EP3395256A1 (en) 2018-10-31
CN105455851B (zh) 2018-03-13
JP2018538094A (ja) 2018-12-27
ZA201804119B (en) 2019-04-24
EP3395256A4 (en) 2019-08-14
KR20180096768A (ko) 2018-08-29
BR112018012589A2 (pt) 2018-12-26
DK3395256T3 (da) 2021-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2688299C1 (ru) Способ и устройство для определения параметра вязкоупругости вязкоупругой среды
KR101398948B1 (ko) 진폭―위상 변조된 초음파를 이용한 점탄성 측정
US7601120B2 (en) Method and device for the non-invasive assessment of bones
RU2688294C1 (ru) Способ и устройство для определения эластичности
US9585631B2 (en) Devices, methods, and systems for measuring elastic properties of biological tissues using acoustic force
US7713201B2 (en) Method and apparatus for shear property characterization from resonance induced by oscillatory radiation force
JP2008508056A (ja) 改良された軟部組織の超音波歪測定のための方法及び装置
JP2015092937A (ja) 超音波診断装置、及び方法
KR20100016523A (ko) 관심 영역의 점탄성의 평균 값을 측정하기 위한 방법 및 장치
JPWO2007063619A1 (ja) 超音波診断装置
CN105266851A (zh) 粘弹性介质的粘度参数检测方法和设备
CN105662473A (zh) 组织参数检测方法和系统
KR102235737B1 (ko) 운동 정보 획득 방법 및 장치
WO2019015396A1 (zh) 介质粘弹性的测量方法和装置
CN111789632A (zh) 超声波诊断装置、信号处理装置以及存储介质
CN112799078B (zh) 一种剪切波传播速度的检测方法、系统和超声成像设备
WO2023034702A1 (en) Methods, systems and computer program products for tissue analysis using ultrasonic backscatter coherence
JP2007090003A (ja) 超音波診断装置及びその制御方法
Lin et al. Precision analysis of viscoelastic measurement using shear wave dispersion vibrometry method