[发明专利]一种无创三维经颅脑组织黏弹性和流性成像装置及方法

说明书

本发明公开的一种无创三维经颅脑组织黏弹及流性成像装置，包括经颅低频振动激励系统、经颅振动调节反馈系统和三维经颅超声旋转扫描装置。实现了经颅条件下基于剪切波成像的脑组织三维黏弹流性的检测。使用了KVFD模型进行多频率的剪切波速度拟合，可以得到弹性、黏性、流性等多参量的组织力学特性，弥足了现有技术仅能进行脑组织黏弹性成像的局限性，黏性与流性对于阿尔兹海默症、脑中风等脑疾病更加敏感，对促进该疾病的早期诊断技术在临床的发展具有巨大潜力。

技术领域

本发明涉及医学超声成像技术领域，具体为一种无创三维经颅脑组织黏弹和流性成像装置及方法。

背景技术

脑是人体中枢神经系统的重要组成部分。当受到创伤性损伤或脑内发生病变时，如阿尔茨海默症，脑内肿瘤，缺血缺氧性脑病等，脑组织的力学特性会发生明显改变。因此，无创评估脑组织的黏弹性及流性等力学特征对于相关疾病的研究及临床诊断具有重要意义。在临床上，磁共振弹性成像技术(MRE)常被用来评估脑组织黏弹性，但是存在操作时间过长，动态分辨率低，脑组织动态力学特性描述不准确等问题。相较而言，近年来超声剪切波弹性成像技术(SWE)发展迅速，具备更强的实用性，早已应用于临床。SWE可以弥补MRE动态分辨率较低等缺点，再配合Kelvin-Voigt分数阶(KVFD)模型，就可以更准确的描述脑组织的力学特征。

目前，大多数脑组织力学特性成像都是二维黏弹性成像，难以观测病灶的相对位置关系，对操作者的经验知识的依赖性较强。三维黏弹性成像相较于二维成像能够对脑组织的黏弹性进行三维可视化成像，并且可以对任意方向可视化。在临床诊断中可以对于感兴趣区域的多次重复性检查，且与其他3D图像模式融合，提高疾病诊断结果的可靠性。

现存的三维成像都是对于没有骨遮挡的组织进行三维重建，针对于被颅骨遮挡的脑组织的三维黏弹性成像装置以及方法还尚未成熟。传统超声三维机械旋转扫描装置存在三维重建会产生组织形变伪影、病人不适感强烈、对于异型面难以在旋转过程中保证声耦合效果以及探头普适性差等问题。以上问题困扰了经颅条件下脑组织二维黏弹性图像的三维可视化。因此研制一套能够实现高时间分辨率的无创经颅三维脑组织粘弹性成像装置，并且发开与其配套的可测量并准确描述脑组织动态力学特性的方法显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于低频经颅振动激励获得经颅超声脑组织黏弹流性的三维测量装置及成像方法，解决了现有装置仅能对脑组织弹性进行二维成像的局限性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种无创三维经颅脑组织黏弹性和流性成像装置，其包括经颅低频振动激励系统、振动测量反馈装置，以及三维经颅超声旋转扫描装置；

所述经颅低频振动激励系统用于对颅部施加经颅振动，振动测量反馈装置用于确定低频振动激励系统与颅骨间的最优贴合压力；

所述三维经颅超声旋转扫描装置包括外套筒、内套筒、声透膜、进出阀和驱动装置；

所述声透膜罩设在外套筒的一端，内套筒套设在外套筒中，驱动装置与内套筒连接使内套筒自转，超声探头位于内套筒中并固接，进出阀设置在外套筒上，进而使除气水和声透膜共同起到经颅超声耦合的作用。

优选的，所述驱动装置包括电机和传动齿轮，传动齿轮固定套设在内套筒上并位于外套筒的外部，传动齿轮与电机的输出轴啮合。

优选的，所述超声探头的端部设置有密封垫，密封垫位于内套筒的端部，并通过紧固盖与内套筒密封连接。

优选的，所述内套筒上套设有轴承。

优选的，所述振动测量反馈装置包括激光测振仪和压力传感器，激光测振仪用于获取经颅振动的信号，根据信号的频率特性确定低频振动激励系统的柔性振动板与颅骨间的最优贴合压力，压力传感器设置在柔性振动板上。

一种根无创三维经颅脑组织黏弹性和流性成像装置的成像方法，包括以下步骤：