[发明专利]一种便携式无创、实时光声粘弹检测仪

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学检测技术，具体的说，涉及一种一种便携式无创、实时光声粘弹检测仪。

背景技术

一直以来，触诊是医生在临床诊断中不可缺少的一种手段。通过对软组织的触诊，可以感知组织内质地及其粘弹性的变化，从而判断组织的正常与否。尤其对于肿瘤组织的探察，常通过触诊感知其质地、活动度及与周边关系等，以推断肿瘤的良恶性。一般认为软组织质地的变化与其病理过程有着密切关系。从生物力学角度来说，软组织质地变化意味着其力学特性的改变，也就是说，当组织发生病变时，组织的粘弹性特征会随之而改变。因此，有学者提出对组织的力学特性即粘弹性特征进行检测，期望能准确反映组织的质地，而粘弹性是表征一种生物组织力学特性的重要参数，通过对生物组织的粘弹性质的非侵入式检测来实现对器官（诸如肝脏，皮肤或血管）相关病变的检测和评估，是非常重要的。

现有的粘弹性检测方法主要为超声粘弹性检测，该方法采用静态/准静态的组织激励方法，利用探头或者一个探头-挤压板装置，沿着探头的纵向(轴向)压缩组织，给组织施加一个微小的应变。根据各种不同组织（包括正常和病理组织）的粘弹性系数（应力/应变）不同，当组织受到外力或交变振动后，其应变（主要为形态改变）也不同，收集被测体某时间段内的各个信号片段，利用复合互相关（CAM）方法对压迫前后反射的回波信号进行分析，计算组织内部不同位置的位移，然后计算出变形程度，从而间接或直接反映其弹性模量等力学属性的差异。该方法必须先给组织施加作用力使之形变，这也就导致了对于接收的超声波数据而言，其参考点是运动的，而且检测时超声触头施加在介质上的压力大小以及探头是否垂直于介质都将影响测量的结果。实际操作中，检测结果很容易受到操作者主观因素的影响，从而导致测量过程中的结果差异性较大。此外，这种作用方式是施加于整个组织，而非只针对待测的特定区域，这样，特定区域周围组织的运动和形变也会影响结果的准确性。

目前，利用光声方法检测组织弹性在我国已有报道，如2011年9月7日公开的发明专利：光声弹性成像方法与装置，申请人：华南师范大学，申请日:2011年1月14日，申请号：201110008213，采用了强度调制的连续光源激发产生超声信号，通过测量该信号与调制信号之间的相位差并逐点扫描可以重建出检测样品的弹性分布图像。但在上述方法中，光声激发和声信号的接收未能实现同轴共焦结构，因此光声激发与检测的效率不高，降低了测量结果的准确性。而且上述方法为对向检测模式，缺乏实际操作的方便性，不利于对在体组织进行粘弹性测量，实际推广应用收到了很大的限制。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种通过激光照射待测组织，依据待测组织产生声波的快慢准确判断组织粘弹性的一种便携式无创、实时光声粘弹检测仪。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种便携式无创、实时光声粘弹检测仪，包括半导体激光器、电光调制器、函数发生器、测量盒、聚焦透镜、直角棱镜组、超声换能器、前置信号放大器、锁相放大器和数据采集装置；沿着激光的传播方向，半导体激光器、电光调制器和测量盒依次设置；测量盒内，激光的入口、聚焦透镜、直角棱镜组和激光的出口依次设置在一条直线上，激光通过直角棱镜组后，沿原方向传播；测量盒内，沿着声波的传播方向，激光的出口、直角棱镜组和超声换能器依次设置，声波通过直角棱镜组后转向；超声换能器、前置信号放大器、锁相放大器和数据采集装置依次电连接；函数发生器分别与电光调制器和锁相放大器相接。采用这种结构后，半导体激光器发出具有特定波长的连续激光，入射至电光调制器中，电光调制器根据由函数发生器输入的正弦波形信号对连续激光进行强度调制，其调制频率等同于由函数发生器输入信号的频率，由此得到正弦波激光，正弦波激光经测量盒内的透镜聚焦到待测组织，产生声波，对于粘弹系数不同的组织，其产生的声波发射的快慢不同，声波信号通过直角棱镜组反射转向后，经超声换能器接收转为电信号，电信号经前置信号放大器放大后，通过锁相放大器提取电信号与正弦波调制信号的相位差，即间接得到声波延迟发射的时间，数据采集装置对数据进行分析处理，得出待测组织的粘弹性。通常粘弹性越高，延迟产生声波的时间越长，即相位差越大。采用这种结构后，结构简单，检测效果准确，可对待测组织的粘弹性实时、及时的检测，是一种无创检测过程。之所以说检测效果准确，主要是激光的灵敏性较好，而且测量过程中，待测组织非运动的，即照射待测组织的光斑位置固定。