【摘要】：本研究提出了低頻振動(dòng)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(shí)獲得組織的力學(xué)和電學(xué)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(dòng)激勵(lì)組織內(nèi)部使其發(fā)生振動(dòng),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(duì)表面電信號(hào)的檢測,可以獲取組織電導(dǎo)率信息。實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)仿體和銅絲進(jìn)行了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有可行性與適用性。在此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)自制體模進(jìn)行了初步探索,結(jié)果表明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自制體模的彈性和電導(dǎo)率的同步檢測。
【圖文】：

表面電壓檢測，軟件部分包括對(duì)超聲回波ＲF信號(hào)，電壓信號(hào)的處理。外部激勵(lì)系統(tǒng)由任意波形信號(hào)發(fā)生器(TektronixAFG3102，TektronixInc．，USA)，功率放大器(PowerAmplifierType2718，B＆K，Denmark)，微型激勵(lì)器(Mini－shakerType4810，B＆K，Den-mark)和振動(dòng)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(hào)的檢測由生物記錄儀MP150(MP150，BIOPACInc．，USA)和示波器TektronixDPO5054進(jìn)行采集，顯示和保存。主要運(yùn)用到的處理軟件為MATLAB。圖1為整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖1實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dǎo)入一個(gè)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(hào)采集3．3．1彈性成像驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)使用美國CIＲS公司的標(biāo)準(zhǔn)體模(ElasticityQAMODEL049)，通過任意信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生頻率為100Hz，幅值為1Vpp持續(xù)一個(gè)周期的低頻振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過功率放大器驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)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(hào)。3．3．2磁電成像驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)將銅絲樣品用支架置于空氣中并放置在磁場強(qiáng)度為B的靜磁場中，方向垂直于磁場方向，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生幅值為1Vpp，頻率為100Hz，持續(xù)一個(gè)周期的正弦信號(hào)，該

?傳播速度，通過與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，可知本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測量剪切波速度準(zhǔn)確性較好。表1標(biāo)準(zhǔn)體模Ｒ內(nèi)部剪切波速度Table1InternalshearwavevelocityinQAphantom測量值標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算出銅絲的電導(dǎo)率，在計(jì)算銅絲的電導(dǎo)率時(shí)，因?yàn)闄M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(shí)也說明了此磁電成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的可行性。表2銅絲電導(dǎo)率結(jié)果Table2Conductivityofcopperwire測量值標(biāo)準(zhǔn)值電導(dǎo)率105(S/m)2．13．34．2自制體模實(shí)驗(yàn)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(dòng)位移達(dá)峰時(shí)間擬合Fig2Peaktimefittingofvibrationdisplacementatdifferentdepthsinanorganization圖3最小二乘法對(duì)振動(dòng)位移達(dá)峰值進(jìn)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?yàn)椴迦氲你~片與周圍Nacl離子的電導(dǎo)率存在很大的差異性，因此在此差異的界面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)突變的信號(hào)。該信號(hào)反映出相應(yīng)深度的信息。在體模中加入銅片，以達(dá)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(hào)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(xué)醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院;醫(yī)學(xué)超聲關(guān)鍵技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室;廣東省生物醫(yī)學(xué)信息檢測與超聲成像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0104700) 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61427806,81471735)
【分類號(hào)】：R445.1

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

本文編號(hào)：2534687