一种基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像系统

摘要

本发明公布了一种基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像系统及成像方法。本系统通过测得的压电探测梁接触共振频率，计算得待测组织或器官的弹性模量，形成弹性模量分布图像，进而对待测目标的刚度和健康状态做出定量的评价。本发明适用于表层组织的弹性成像，尤其是乳腺、甲状腺等器官的弹性成像。本发明对硬化组织的探测灵敏度高，其对硬化组织的分辨能力强于人体手指的触觉。本系统的成像分辨率能够达到毫米量级，能完成对硬化组织边缘的精确成像，因而能更加及时和准确地对组织进行评估。

主权项

一种基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像方法，其特征是，利用基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像系统进行成像，该弹性成像系统包括：计算机(3)、压电探测梁(1)、机械臂(2)、压电梁激振电源(4)、滤波器(5)和数据采集卡(6)；其中，压电探测梁包括悬臂梁(21)、压电应变感知片(22)、压电激振片(23)和探针(24)；其中，悬臂梁(21)的一端为自由端，设置有探针(24)；压电应变感知片(22)位于悬臂梁(21)的上表面；压电激振片(23)位于悬臂梁(21)的下表面；探针(24)为柱体，其头部为球状或球面，并垂直于悬臂梁(21)，安装在自由端；压电激振片(23)在交变信号激振下产生振动，压电激振片(23)振动之后带动所述的压电探测梁与样品发生接触振动；压电应变感知片(22)测量所述压电探测梁的振动应变信号，从该振动应变信号中可提取出压电探测梁的共振频率，通过压电探测梁共振频率与测点弹性模量之间的力学关系可完成对待测组织弹性模量的定量计算，计算机(3)通过数据线与机械臂(2)、压电梁激振电源(4)和数据采集卡(6)相连；压电梁激振电源(4)通过数据线与压电探测梁(1)上的压电激振片(23)相连；数据采集卡(6)与滤波器(5)通过数据线相连，滤波器(5)与压电探测梁(1)上压电应变感知片(22)通过数据线相连；压电探测梁(1)一端固定在机械臂(2)上，另一端带有朝下的探针(24)，探针与待测目标接触，所述成像方法包括如下步骤：将压电探测梁的探针与待测样品的表面接触；计算机运动控制模块控制机械臂移动压电探测梁扫描待测组织所在的区域；计算机信号发生模块发出交变的电信号激励压电激振片，压电激振片带动压电探测梁进行谐振；压电应变感知片感知压电探测梁的振动并输出振动信号，该信号经由滤波器进行信号调理，调理之后的振动信号由数据采集卡采集，最后由计算机处理数据采集卡采集得到的振动信号；计算机中的计算模块从振动信号中提取压电探测梁的共振频率；计算模块通过压电探测梁共振频率与测点弹性模量之间的力学关系完成对待测组织弹性模量的定量计算；计算模块存储记录各探测点的弹性模量值和各探测点的位置，通过组合弹性模量和位置信息进行数字成像，得到表征待测组织的力学信息的弹性模量分布图。