[发明专利]确定流体管道壁的弹性参数的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像分析及计算领域，具体的，本发明涉及确定流体管道壁的弹性参数的方法及系统。更具体的，涉及确定流体管道壁的弹性参数的方法、确定流体管道壁的弹性参数的系统。

背景技术

弹性成像方法可以对生物组织的力学特性进行非介入性检测。从1991年提出此概念至今的二十余年里，弹性成像作为一种新型的医学检测手段无论从方法发展还是临床应用上都得到了广泛关注。弹性成像技术的主要步骤：首先，对目标软组织施加外加的或内部的激励；接下来，通过现有的医学成像技术(如超声、核磁共振等)，检测到软组织对于激励的力学响应，包括变形或剪切波传播情况等；进一步通过反分析可以根据测得的响应情况反演出软组织的弹性或粘弹性性质。

因此，通过弹性成像方法在体测量生物软组织的力学特性，对某些重大疾病的诊断、发展监控以及相关药物的疗效评价都具有重要的参考价值。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在研究过程中发现，目前流行的测量血管弹性的方法有三大类：脉搏波波速法、压力变形方法和轴向导波方法。其中，轴向导波方法提出采用血管轴向导波来对血管弹性进行测量。具体来讲，是利用超声辐射力，可以在血管壁中激励出轴向导波，再通过对该导波进行频散分析，可以获得频散曲线，进一步利用理论公式对该频散曲线进行拟合，则可以得到血管弹性。但是，轴向导波在低频段与理论公式不符，如果不加修正将导致该方法存在一定的误差；同时，因为真实血管的形状大都沿着轴向是变化的，采用轴向导波无法处理血管形状沿着轴向发生变化的情况。

本发明的发明人经过深入研究发现，在轴向导波方法的基础上，进一步提出采用环向导波。具体的，环向导波的传播原理，请参考图1。环向导波的频散曲线和理论结果在低频段吻合较好，因此相比轴向导波，环向导波具有更好的精度。另一方面，对于形状沿着轴向发生变化的血管，本专利提出的方法可以在血管的不同截面上进行测量，从而真正意义上实现血管弹性的局部测量。同时，本专利提出的方法不依赖血管压力的测量，是一种完全无损、无侵入性的血管弹性定量测量方法。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种在频散曲线的低频段吻合较好、精度更高、适于血管弹性局部测量、完全无损或者非侵入式的测量流体管道壁的弹性参数的方法。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种确定流体管道壁的弹性参数的方法。

根据本发明的实施例，所述方法包括：(1)在所述流体管道壁中激励出环向导波；(2)记录所述环向导波在所述流体管道壁中的环向传播数据；以及(3)基于所述环向传播数据，确定所述流体管道壁的弹性参数。

发明人意外地发现，采用本发明实施例的测量方法，由于环向导波的频散曲线和理论结果在低频段吻合较好，相比轴向导波方法具有更好的精度，还能够实现血管弹性的局部测量，并且该测量方法利用超声辐射力、不依赖血管压力的测量，是一种完全无损、无侵入性测量流体管道壁的弹性参数的方法。

另外，根据本发明上述实施例的测量方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述流体管道壁的内半径在10微米～1厘米的范围内。

根据本发明的实施例，所述流体管道壁的厚度在0.5～3毫米的范围内。

根据本发明的实施例，所述流体管道壁的所述内半径是所述厚度的至少1.5倍。

根据本发明的实施例，所述流体为血液。

根据本发明的实施例，所述流体管道为血管。

根据本发明的实施例，在步骤(1)中，所述环向导波是通过在所述血管的外壁上聚焦超声辐射力而形成的。

根据本发明的实施例，在步骤(2)中，所述环向传播数据为传播二分之一圆周的数据。

根据本发明的实施例，在步骤(2)中，所述环向传播数据是以位移时空分布图的形式提供的。

根据本发明的实施例，所述弹性参数包括杨氏模量，且步骤(3)进一步包括：(3-1)基于所述位移时空分布图，确定频率-波数图；(3-2)基于所述频率-波数图，确定频散曲线；以及(3-3)基于所述频散曲线，确定所述血管的所述杨氏模量。

根据本发明的实施例，在步骤(3-1)中，所述频率-波数图是通过对所述位移时空分布图进行二维傅里叶变换而完成的。

根据本发明的实施例，在步骤(3-2)中，所述频散曲线是通过识别所述频率-波数图中各频率所对应的最大数值而确定的。