專利名稱：一種超聲檢測角膜粘彈性的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及超聲檢測技術領域，尤其涉及一種超聲檢測角膜粘彈性的方法和系統。
背景技術：
角膜是眼球前部的圓形透明結構，它不僅與鞏膜共同維持眼球形狀保護眼內組織，而且是眼球屈光系統的重要組成部分，它的形狀和焦距影響全眼屈光能力的70%。作為一種生物組織，角膜表現出非線性的應力-應變關系、各向異性、粘彈性等生物力學特性。這些力學特性不僅呈現明顯的個體差異，而且會因角膜屈光手術、某些病變或外傷而改變； 另一方面，力學特性的異常將不僅增加角膜屈光手術的風險，也會導致眼內壓測量的偏差進而影響青光眼的早期診斷。目前，法國巴黎大學Fink教授研究組提出一種基于快速剪切波成像系統的角膜彈性定量成像，采用超聲輻射力激勵500至3000Hz的低頻振動，依靠高速超聲成像技術(幀頻可達數萬幀)對角膜內產生的蘭姆波進行成像，根據蘭姆波的相速度估計角膜的楊氏模量。該研究為我們展示了基于超聲方法獲得在體角膜彈性圖的可能性，但也存在一定的局限性第一，此方法必須借助該團隊擁有自主產權的快速剪切波成像設備才能實現，系統復雜，造價昂貴，不便于推廣；另外，此方法僅估計了楊氏模量，未考慮角膜的粘性，不能準確反映組織的力學特性。有鑒于此，現有技術有待改進和提高。

發明內容
鑒于現有技術的不足，本發明目的在于提供一種超聲檢測角膜粘彈性的方法和系統。旨在解決現有技術中超聲方法獲得在體角膜彈性圖存在的設備復雜、無法全面反映力學特性的問題。本發明的技術方案如下
一種超聲檢測角膜粘彈性的方法，其中，所述方法包括以下步驟
51、令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上,對角膜產生一聲輻射力；在所述聲輻射力的作用下，角膜產生微小振動，所述振動在角膜內以蘭姆波的形式向外傳播；
52、向眼球發射檢測脈沖，所述脈沖在眼球組織內反射形成回波，并接收所述回波；
53、從回波中提取角膜的振動的信息，并根據一定的數學模型，獲取角膜的彈性模量和粘性系數。優選地，所述的超聲檢測角膜粘彈性的方法，其中，所述步驟S3中，角膜的振動的信息包括振動的波形，以及蘭姆波的相速度隨頻率的變化信息。優選地，所述的超聲檢測角膜粘彈性的方法，其中，所述步驟SI之前還包括定義角膜的起振點F和至少兩個具有微小間距的檢測點；檢測點發射檢測脈沖，以記錄角膜的原始位置。一種超聲檢測角膜粘彈性的系統，其中，包括主控機、發射電路、接收電路、超聲探頭；所述主控機分別通過發射/接收控制開關，連接發射電路和接收電路，控制超聲探頭上各陣元發射或者接收超聲脈沖；
探頭分多個陣元，其中一部分陣元用于發射聲輻射力，激勵組織振動，另有若干陣元用于發射超聲脈沖，并接收回波信號，從而檢測組織的振動信息。有益效果 本申請的超聲檢測角膜粘彈性的方法和系統，可同時定量測量彈性模量和粘性系數，全面刻畫角膜的力學特性；同時，所述系統還具有結構簡單，易于實現，成本低等優點，其可以形成一個獨立的設備，簡單便攜，也可以作為一個附加功能模塊，加載在現有的彩超系統上使用，市場推廣前景較佳。


圖1為本申請的超聲檢測角膜粘彈性的方法的流程圖。圖2為本申請的超聲檢測角膜粘彈性的系統的檢測示意圖。
具體實施例方式本發明提供一種超聲檢測角膜粘彈性的方法和系統，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下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僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。請參閱圖1，其為本申請的超聲檢測角膜粘彈性的方法的流程圖。如圖所示，所述超聲檢測角膜粘彈性的方法包括以下步驟
51、令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上,對角膜產生一聲輻射力；在所述聲輻射力的作用下，角膜產生微小振動，所述振動在角膜內以蘭姆波的形式向外傳播；
52、向眼球發射檢測脈沖，所述脈沖在眼球組織內反射形成回波，并接收所述回波；
53、從回波中提取角膜的振動的信息，并根據一定的數學模型，獲取角膜的彈性模量和粘性系數。下面分別針對上述步驟進行具體描述
所述步驟SI為令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上，對角膜產生一聲輻射力；在所述聲輻射力的作用下，角膜產生微小振動，所述振動在角膜內以蘭姆波的形式向外傳播。因為超聲波在組織中傳播，其強度不可避免地隨深度衰減，形成聲場的梯度分布，這種梯度形成了對組織的單向作用力一聲輻射力。運動開始時聲輻射力使組織產生沿超聲發射軸向的(Z方向)的位移，這種位移產生兩個效應一是軸向的壓縮拉伸，從而以縱波的方式向前傳播，二是由于和橫向相鄰組織的剪切應力，產生橫向傳播的剪切波，體現為橫向各點沿Z方向按時間順序的剪切位移。由于角膜是一種薄層結構的組織，剪切波在其內傳播時，不斷地角膜的上下邊界發生作用，產生折射、反射及橫波與縱波之間的模態轉換而形成蘭姆波。對于浸在液體中的粘彈性薄板(即角膜)，假設薄板和液體的密度相近且它們中的可壓縮波波數遠小于蘭姆波波數，則薄板中的非對稱蘭姆波彌散方程如下)
其中
權利要求
1.一種超聲檢測角膜粘彈性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 51、令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上,對角膜產生一聲輻射力；在所述聲輻射力的作用下，角膜產生微小振動，所述振動在角膜內以蘭姆波的形式向外傳播； 52、向眼球發射檢測脈沖，所述脈沖在眼球組織內反射形成回波，并接收所述回波； 53、從回波中提取角膜的振動的信息，并根據一定的數學模型，獲取角膜的彈性模量和粘性系數。
2.根據權利要求1所述的超聲檢測角膜粘彈性的方法，其特征在于，所述步驟S3中，角膜的振動的信息包括振動的波形，以及蘭姆波的相速度隨振動頻率的變化信息。
3.根據權利要求1所述的超聲檢測角膜粘彈性的方法，其特征在于，所述步驟SI之前還包括定義角膜的起振點F和至少兩個具有微小間距的檢測點；檢測點發射檢測脈沖，以記錄角膜的原始位置。
4.一種超聲檢測角膜粘彈性的系統，其特征在于，包括主控機、發射電路、接收電路、超聲探頭；所述主控機分別通過發射/接收控制開關，連接發射電路和接收電路，控制超聲探頭上各陣元發射或者接收超聲脈沖； 其中，探頭含多個陣元，其中一部分陣元用于發射聲輻射力，激勵組織的振動，另有若干陣元用于發射超聲脈沖，并接收回波信號，從而檢測組織的振動信息； 其中，所述主控機發射控制信號，令超聲探頭中負責激勵的陣元發射超聲脈沖聚焦在角膜上，使角膜振動，；令負責檢測的陣元，發射檢測脈沖，并收集回波通過接收電路發送到信號處理模塊中進行處理，最終計算出獲取角膜的彈性模量和粘性系數。
全文摘要
本發明公開了一種超聲檢測角膜粘彈性的方法和系統，其中，所述方法包括以下步驟首先，令具有一定功率的聲波聚焦在角膜上，對角膜產生一聲輻射力；在聲輻射力的作用下，角膜產生微小振動，所述振動在角膜內以蘭姆波的形式向外傳播；然后，向眼球發射檢測脈沖，所述脈沖在眼球組織內反射形成回波，并接收所述回波；最后，從回波中提取角膜的振動的信息，并根據一定的數學模型，獲取角膜的彈性模量和粘性系數。其可同時定量測量彈性模量和粘性系數，全面刻畫角膜的力學特性；同時，所述系統還具有結構簡單，易于實現，成本低等優點，并且，可以作為一個獨立的設備，也可以作為一個附加功能模塊，加載在現有的彩超系統上使用，市場推廣前景較佳。
文檔編號A61B8/10GK103006274SQ201210561200
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者張新宇, 陳昕, 梁平, 陳思平, 汪天富 申請人:深圳大學