[發明專利]一種生物組織粘彈性的定量檢測系統

有效

• 申請號: 201710514257.2
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107367462B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 李鵬程;陳肖
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 42225 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 彭程程

一種生物組織粘彈性的定量檢測系統，涉及材料的粘彈性檢測技術領域，包括：激勵子系統、反射式激光散斑成像子系統和信號發生器，激勵子系統用于對被測樣本表面進行激勵，在被測樣本表面形成瑞利波；反射式激光散斑成像子系統用于采集被測樣本在瑞利波傳播整個過程的所有激光散斑圖像；信號發生器用于產生兩路時序信號，一路為脈沖信號，控制激勵子系統；另一路為方波信號，控制反射式激光散斑成像子系統對被測樣本的曝光及采集；所述激勵子系統和反射式激光散斑成像子系統通過時序控制保持同步。通過本發明中的系統，能夠同時定量檢測生物組織的粘性和彈性，便于實際應用，耗費時間短，不易受邊界條件影響。

技術領域

本發明涉及材料的粘彈性檢測技術領域，具體來講是一種生物組織粘彈性的定量檢測系統。

背景技術

疾病(如動脈粥樣硬化、皮膚瘤等)的發生和發展會改變生物組織的機械性質(如彈性和粘性)。生物組織粘彈性測量可以用來監測病變過程，并做到早期診斷的目的。

生物組織粘彈性測量，是通過測量生物組織在應力作用下的應變來反映生物組織的機械性能的，其中應力通過外部激勵裝置施加到被測樣本，應變相關參量可以用激光散斑襯比成像的方法來進行測量。激光散斑襯比成像是通過擾動下散斑圖樣的變化來檢測被測物體的運動，已經被廣泛用于血流的檢測。

現階段激光散斑技術大多只用于被測樣本的彈性的定量檢測，并不能同時檢測被測樣本的粘性。另外，采用透射式激光散斑襯比分析技術，檢測連續簡諧激勵下剪切波的衰減的頻散特性，在實際應用中多有不便。如果采用連續波振動的方法采取多個連續的正弦激勵源激勵樣本，需要多個連續的激勵，耗費的時間較長；并且瑞利波會從邊界反射，與從激勵源出發且沿遠離激勵源方向傳播的瑞利波疊加，容易受到樣本邊界條件的影響。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種生物組織粘彈性的定量檢測系統，通過該系統能夠同時定量檢測生物組織的粘性和彈性，便于實際應用，耗費時間短，不易受邊界條件影響。

為達到以上目的，本發明采取一種生物組織粘彈性的定量檢測系統，包括：

激勵子系統，用于對被測樣本表面進行激勵，在被測樣本表面形成瑞利波；

反射式激光散斑成像子系統，用于采集被測樣本在瑞利波傳播整個過程的所有激光散斑圖像；

信號發生器，用于產生兩路時序信號，一路為脈沖信號，控制激勵子系統；另一路為方波信號，控制反射式激光散斑成像子系統對被測樣本的曝光及采集；

所述激勵子系統和反射式激光散斑成像子系統通過時序控制保持同步。

在上述技術方案的基礎上，所述激勵子系統包括揚聲器驅動裝置和揚聲器，揚聲器的振動膜片與被測樣本的上表面相接觸，揚聲器驅動裝置分別連接揚聲器和信號發生器，信號發生器輸出脈沖信號激勵揚聲器驅動裝置驅動揚聲器。

在上述技術方案的基礎上，反射式激光散斑成像子系統包括激光器、相機和計算機，激光器用于發出照射在被測樣本表面的激光光束；所述相機用于多次采集被測樣本的激光散斑圖像；所述計算機與信號發生器相連，用于設置時序信號的參數；所述信號發生器與相機相連，用于控制相機的曝光和采集；所述計算機還連接相機，用于接收相機采集激光散斑圖像并進行處理。

在上述技術方案的基礎上，所述計算機包括控制模塊、激光散斑襯比計算模塊、散斑襯比數據集處理模塊、數據預處理模塊和粘彈性計算模塊；

控制模塊用于設置信號發生器發出時序信號的參數，并控制信號發生器；

激光散斑襯比計算模塊用于對相機采集到的某一幀激光散斑圖像，選取尺寸為W×W的空間窗口，并計算出該空間窗口內的空間散斑襯比C，賦值給所述空間窗口中心位置的像素；