【摘要】：本研究提出了低頻振動的超聲-磁電成像方法,是一種將超聲成像與磁電成像相結(jié)合的雙模成像法,可以同時獲得組織的力學和電學信息。其基本原理為將生物體組織置于靜磁場中,用低頻振動激勵組織內(nèi)部使其發(fā)生振動,通過超聲脈沖-回波法檢測剪切波,可以獲得組織內(nèi)部的彈性結(jié)構(gòu);通過對表面電信號的檢測,可以獲取組織電導率信息。實驗采用標準仿體和銅絲進行了驗證性實驗,實驗結(jié)果表明該實驗平臺具有可行性與適用性。在此實驗平臺上對自制體模進行了初步探索,結(jié)果表明可以實現(xiàn)對自制體模的彈性和電導率的同步檢測。
【圖文】：

表面電壓檢測，軟件部分包括對超聲回波ＲF信號，電壓信號的處理。外部激勵系統(tǒng)由任意波形信號發(fā)生器(TektronixAFG3102，TektronixInc．，USA)，功率放大器(PowerAmplifierType2718，B＆K，Denmark)，微型激勵器(Mini－shakerType4810，B＆K，Den-mark)和振動連桿(自制)組成。超聲脈沖回波檢測由SonixTOUCH(UltrasonixMedicalCorporation，Can-ada)彩色超聲診斷系統(tǒng)完成。表面電信號的檢測由生物記錄儀MP150(MP150，BIOPACInc．，USA)和示波器TektronixDPO5054進行采集，顯示和保存。主要運用到的處理軟件為MATLAB。圖1為整個系統(tǒng)的實驗裝置示意圖。圖1實驗裝置示意圖Fig1Experimentaldevicediagram3．2體模制備明膠樣本和人體的軟組織有相似的聲波速度、衰減、散射特性等，本實驗中選取明膠粉來制備體模，具體制備為，首先將燒杯置于磁力攪拌器中，向燒杯中加水并且加熱到90℃左右;向燒杯中加10%(Gelatinfromporcineskin，Sigma－Aldrich，USA)明膠粉，待攪拌均勻后加入2%纖維素(Sigmacellcel-lulose，Sigma－Aldrich，USA)和8%洗潔精，最后加入1%的Nacl將其具有電特性，最終將制備好的乳液導入一個尺寸為8cm×5．5cm×2．5cm的硅膠體模中，并置于冰箱中將其凝結(jié)。3．3信號采集3．3．1彈性成像驗證性實驗使用美國CIＲS公司的標準體模(ElasticityQAMODEL049)，通過任意信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為100Hz，幅值為1Vpp持續(xù)一個周期的低頻振動信號，經(jīng)過功率放大器驅(qū)動標準體模，通過脈沖重復(fù)頻率為7．9KHz的Sonix-TOUCH系統(tǒng)檢測超聲回波ＲF信號。3．3．2磁電成像驗證性實驗將銅絲樣品用支架置于空氣中并放置在磁場強度為B的靜磁場中，方向垂直于磁場方向，信號發(fā)生器產(chǎn)生幅值為1Vpp，頻率為100Hz，持續(xù)一個周期的正弦信號，該

?傳播速度，通過與標準值對比，可知本實驗系統(tǒng)測量剪切波速度準確性較好。表1標準體模Ｒ內(nèi)部剪切波速度Table1InternalshearwavevelocityinQAphantom測量值標準值剪切波速度(m/s)2．99±0．112．6～3．1表2為把銅絲放入靜磁場中，根據(jù)式(8)，計算出銅絲的電導率，在計算銅絲的電導率時，因為橫截面積，長度及相關(guān)因素的影響，所以存在一定的誤差，但同時也說明了此磁電成像實驗平臺的可行性。表2銅絲電導率結(jié)果Table2Conductivityofcopperwire測量值標準值電導率105(S/m)2．13．34．2自制體模實驗結(jié)果圖2中擬合得到自制體模剪切波速度為3．12m/s。圖2組織內(nèi)部不同深度振動位移達峰時間擬合Fig2Peaktimefittingofvibrationdisplacementatdifferentdepthsinanorganization圖3最小二乘法對振動位移達峰值進行線性擬合二維圖Fig3Theleastsquaremethodisusedtofitthepeakvalueofvi-brationdisplacement圖4中，在自制體模的基礎(chǔ)上插入一塊薄銅片，圖中的高峰是因為插入的銅片與周圍Nacl離子的電導率存在很大的差異性，因此在此差異的界面會產(chǎn)生一個突變的信號。該信號反映出相應(yīng)深度的信息。在體模中加入銅片，以達到更好的分層的效果，能夠提高整體的信噪比，得到的電信號幅值更明顯，更易于檢測。圖4插入銅片的位置信息Fig4Displacementinformationinsertedintocoppersheet表3可知改變體模中銅片的位置，，分界面的頻率也發(fā)生變化，與理論結(jié)果相吻合，由于實驗中存在一些未考慮的因素，測量值與理論值存在一定的誤差。表3不同銅片位置與對應(yīng)頻率之間關(guān)系Table3Ｒelationshipbetweenlocationofcoppersheetandcorrespondingfrequency銅片位置(cm)測量值(Hz)理論值(Hz)2．5195±332383．5272±223335結(jié)論
【作者單位】： 深圳大學醫(yī)學部生物醫(yī)學工程學院;醫(yī)學超聲關(guān)鍵技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室;廣東省生物醫(yī)學信息檢測與超聲成像重點實驗室;
【基金】：國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFC0104700) 國家自然科學基金資助項目(61427806,81471735)
【分類號】：R445.1

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1 王昆潤;低頻振動綜合治療頜面部蜂窩織炎[J];國外醫(yī)學(物理醫(yī)學與康復(fù)學分冊);1988年03期

2 江建明,孫煒,馮嵐,王吉興,吳一民,金大地;低頻振動對成人成骨細胞增殖分化的影響[J];中國臨床康復(fù);2002年10期

本文編號：2534687