[發(fā)明專利]一種利用超聲波檢測骨骼肌機(jī)械力學(xué)參數(shù)的裝置及超聲波檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510036963.1
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104622511B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜麗娟;何文;高敬
• 申請（專利權(quán)）人: 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院;美國威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08
• 代理公司: 北京航忱知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11377
• 代理人: 張華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種利用超聲波檢測骨骼肌機(jī)械力學(xué)參數(shù)的裝置及超聲波檢測方法。

背景技術(shù)

彈性成像作為一種新的成像方式，其基本原理是對組織施加一個內(nèi)部(包括自身的)或外部的動態(tài)或靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)的激勵，在彈性力學(xué)、生物力學(xué)等物理規(guī)律作用下，組織將產(chǎn)生一個響應(yīng)，例如位移、應(yīng)變、速度的分布產(chǎn)生一定的差異。利用超聲成像方法，結(jié)合數(shù)字信號處理或數(shù)字圖像處理的技術(shù)，可以估計(jì)出組織內(nèi)部的相應(yīng)情況，從而間接或直接反映組織內(nèi)部的彈性模量等力學(xué)屬性的差異。

神經(jīng)系統(tǒng)疾病因?yàn)橹袠谢蛲庵苌窠?jīng)病變引起相應(yīng)肌肉肌張力等生物力學(xué)特征的變化，但目前尚無客觀直接指標(biāo)進(jìn)行肌張力等生物力學(xué)特征的相關(guān)評估。超聲應(yīng)變彈性成像是觀察外力作用下組織的形變。我們應(yīng)用斑點(diǎn)跟蹤技術(shù)比較加壓過程中感興趣區(qū)肌肉組織的形變，獲取組織應(yīng)變彈性成像，從而定量評估肌肉硬度、張力等生物力學(xué)特征，為神經(jīng)系統(tǒng)疾患預(yù)后評估、療效判定等方面提供客觀檢測指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決影像學(xué)檢查不能定量客觀地評估肌肉張力、硬度等機(jī)械力學(xué)特征等問題，本發(fā)明提供一種利用超聲波檢測骨骼肌機(jī)械力學(xué)參數(shù)的裝置及超聲波檢測方法。利用超聲應(yīng)變彈性技術(shù)評估肌肉肌張力等生物力學(xué)特征及功能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種利用超聲波檢測骨骼肌機(jī)械力學(xué)參數(shù)的裝置，所述裝置包括高幀頻二維超聲儀，淺表線陣探頭，手腕沙袋，計(jì)時器，斑點(diǎn)追蹤技術(shù)后期處理軟件；所述超聲儀與淺表線陣探頭相連接，所述手腕沙袋安裝在淺表線陣探頭上以增加所述探頭的重量，所述超聲儀記錄的影像信息導(dǎo)出，經(jīng)所述斑點(diǎn)追蹤技術(shù)后期處理軟件計(jì)算得到骨骼肌的應(yīng)變、應(yīng)變率。

計(jì)時器用于計(jì)量時間。

進(jìn)一步的，所述裝置在使用過程中，所述沙袋在一定時間內(nèi)給予被檢測肌肉固定外力，計(jì)時器控制沙袋加壓時間、加壓后持續(xù)時間和解除探頭沙袋加壓時間；所述淺表線陣探頭發(fā)出超聲波并接收肌肉返回的超聲波，所述超聲儀根據(jù)淺表線陣探頭提供的信號形成圖像，所述斑點(diǎn)追蹤技術(shù)后期處理軟件根據(jù)超聲儀形成的圖像，進(jìn)行分析計(jì)算，以獲得檢測區(qū)域的應(yīng)變、應(yīng)變率。

所述斑點(diǎn)追蹤技術(shù)后期處理軟件安裝在電腦里。

所述應(yīng)變、應(yīng)變率為肌肉機(jī)械力學(xué)參數(shù)，能夠反應(yīng)肌肉的彈性(硬度)。

進(jìn)一步的，所述沙袋加壓時間是1-2秒、加壓持續(xù)時間是2-3秒，解除探頭沙袋加壓時間是2-5秒。

上述加壓持續(xù)時間是指施加壓力后肌肉不再變形的持續(xù)時間。

進(jìn)一步的，所述應(yīng)變、應(yīng)變率是骨骼肌肌腹長軸及短軸的應(yīng)變、應(yīng)變率。

進(jìn)一步的，所述超聲儀采用帶有線陣探頭的彩色多普勒超聲診斷儀，所述探頭為L4-15線陣探頭，頻率是4-15MHz。

進(jìn)一步的，所述手腕沙袋是重量為1.0-1.5kg的手腕沙袋。根據(jù)所測肌肉容積決定沙袋重量。大塊的肌肉使用較重的沙袋，小塊的肌肉或較薄的肌肉使用較輕的沙袋。

進(jìn)一步的，所述骨骼肌選自肱二頭肌、或肱橈肌、或股直肌、或小腿三頭肌或前述骨骼肌的組和；針對肱二頭肌、肱橈肌、股直肌、小腿三頭肌，所述手腕沙袋依序分別為1.5kg、1.0kg、1.5kg、1.25kg的手腕沙袋。

進(jìn)一步的，所述裝置在使用過程中，所述沙袋給予被檢測肌肉固定外力，所述沙袋的加壓時間是1秒、加壓持續(xù)時間是2秒，抬起探頭恢復(fù)原位時間是2秒。所述沙袋加壓時間、加壓持續(xù)時間，解除探頭沙袋加壓時間若短于上述時間，不足以檢測到肌肉的變形效果；若長于上述時間，也不會對檢測到的數(shù)據(jù)有影響。因此，上述時間是最佳的時間。

本發(fā)明還提供上述利用超聲波檢測骨骼肌機(jī)械力學(xué)參數(shù)的裝置的使用方法，所述方法包括下述步驟：

(1)利用高幀頻二維超聲儀對待測肌肉進(jìn)行二維超聲檢查，

(2)確定目標(biāo)肌肉并進(jìn)行機(jī)器參數(shù)設(shè)置：深度(depth)，使被測肌肉完全顯示在常規(guī)灰階超聲圖像中；增益(gain)，聚焦點(diǎn)(focus)置于肌腹水平；降低分辨率提升幀頻(frame rate)，幀頻達(dá)到最高，關(guān)閉超聲自帶的斑點(diǎn)過濾設(shè)置選項(xiàng)；

(3)利用高幀頻二維超聲儀，淺表線陣探頭，1.0-1.5kg手腕沙袋纏于探頭上，1秒內(nèi)依綁定沙袋后的探頭重力自然下落至肌肉不再形變完成肌肉施壓，利用綁定沙袋后探頭的重力擠壓肌肉維持2秒后，在2秒鐘內(nèi)抬起探頭使肌肉放松自動回彈至靜息狀態(tài)，記錄肌肉運(yùn)動形變情況的全過程；