ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｉｓｓｕｅｓｖａｒｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｎｇｅｓ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｌａｃｋｏｆｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｏｏｌｓｆｏｒａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｐａｌｐａｔｉｏｎｉｓｓｔｉｌｌｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｆｉｒｍｎｅｓｓｏｆｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅｓｉｎｃｏｍｍｏｎｃｌｉｎｉｃａｌｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄｉｓａｋｉｎｄｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｗａｖｅ，ｗｈｏｓｅｅｃｈｏｔｒａｉｎｃａｒｒｉｅｓｔｈｅａｂｕｎｄａｎｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｌａｓｔｉｃａｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｉｓｓｕｅｓ，ｗｈｉｃｈｆｕｎｃｔｉｏｎａｓａｍｅｄｉｕｍ．ＩｔｉｓｖａｌｕａｂｌｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐａｓｙｓｔｅｍＳＯａｓｔｏｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｓｓｅｓｓｔｈｅｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｉｓｓｕｅｓｂ了ｕｓｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ，ｗｈｉｃｈｉｓａｈｏｔｓｐｏｔｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｉａｇｎｏｓｉｓ．
Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｓａｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｅａｌａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅｓ．Ａｓｅｎｓｏｒｃｏｍｂｉｎｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｒｏｂｅａｎｄｌｏａｄｃｅｌｌｆｕｎｃｔ小班智力游戏
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生活的发现
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文种Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ，Ｃｒｏｓｓ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ，Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＢｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ＳｏｆｔＴｉＳＳＢｅ￥，
独创性声明
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第一章绪论
手绘年画１．１概述
人体不同部位的软组织的生物力学特性是不同的，而且随着年龄和病理条件而变化。这些特性有与时间有关的，比如粘弹性；也有与方向有关的，比如各向异性。组织学上讲，生物组织按不同的层排列，
从而形成了结构和器官。测定的条件不同，比如被测体是活体或标本，是否原地测试等，它们的特性也不同。
韩式斜刘海
研究表明，很多疾病都能引起组织硬度或弹性的变化。例如，癌症通常表现为组织硬块；过多的脂肪或骨胶原会使组织的弹性系数增大或减小：一些囊肿呈现出十分柔软的结构；此外像肝硬化这样的疾病也会使得肝的弹性系数发生明显的变化。由于对活体评定缺乏定量的生物力学工具，在Ｉ临床诊断中测量软组织的硬度时，依然广泛使用触诊的方法。触诊有很大局限性，一方面它受大夫经验的影响，另一方面。当肿块太小或埋藏太深时，这种方法就无能为力了。
自从六十年代超声成像技术首次应用于医学临床以来，由于其无损无创、无痛苦、无辐射、对软组织鉴别力高等特点，不仅大大拓展了现代医学诊断的手段和能力，也使其自身得到了迅猛发展。常规的以“实时”、“灰阶”、“图像重建”为代表的超声成像技术，提取超声回波的幅度信息作为成像的依据，反映的是人体组织的超声反射特性。但事实上，人体组织的声学特性是非常丰富的。超声回波中所蕴含的人体组织信息，除了反射系数，还有声速、衰减系数、散射系数、弹性系数以及非线性参量等。
七十年代以后，超声组织定征（ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｉｓｓｔｌｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）技术得到了普遍的重视。它是研究生物组织各种声学参量的数值范围和测量方法，以及这些参量与组织的生理病理状态和组织构成的对应关系的技术的总称¨Ｊ。超声组织定征的参量很多，其中
对声速、衰减系数的研究比较早，取得了比较令人满意的结果ｆ２］１３１。进入九十年代，有一些研究小组开始把注意力转移到超声组织弹性定征上来，试图通过信号处理的方法，从超声散射回波中提取出组织的弹性信息，甚至于能对弹性系数成像。
组织弹性的改变通常是与一些疾病相关联的。比如说癌症，它通常表现为极其硬的肿块。有些情况下，这种弹性的变化是可以用常规的Ｂ型超声方法检
测出来的。但在有些情况下，这种硬度的不同却不会在Ｂ超图像上区分出来。比如弥散性的肝硬化以及充满着复杂液体的囊泡性病变，组织声阻抗变化不明显，就刁ｉ能用常规的Ｂ超方法检测。
为此人们一直在试图寻找一种现代的技术方法来检测这些疾病，甚至于能对组织的弹性进行一些定量测量。比如，通过测量胎儿肺部的弹性可以确定其成熟状况：另外，定量测量运动员的肌肉伸缩弹性可以用来指导训练等。因此，它将会在疾病诊断、优生优育以及运动医学等各种领域发挥其应有的作用。
这种采用现代的技术方法来检测某些和组织弹性有关的疾病，甚至于能对弹性进行定量测量，是弹性定征技术希望实现的目标。弹性定征技术不仅在扩大超声成像的应用范围方面，而且在医学临床诊断方面，都有着十分重要的意义。
本项目的目的是开发一种超声诊断系统来评定软组织的生物力学特性。系统使用超声换能器和压力传感器组成的混合传感系统，测量人体软组织的压力和位移信息，通过软组织生物力学模型和所测的信号，获取软组织的特性参数，从而实现定量检测软组织病变的目的。
１．２技术现状
１．２．１软组织的模型及其评定系统
关于软组织的压痕实验的分析模型有很多。Ｈａｙｅｓ等描述了一种数学分析方法，这种方法针对同性质的组织层（例如，关节软骨组织）用一个线性弹性模型表示””。该方法后来又被Ｐａｒｓｏｎｓ和Ｂｌａｃｋ等进行了扩展，以适用于线性弹性情况。”。Ｍａｋ等用双相性模型对压痕分析进行了检验，假定组织层是一水合物的多孔的弹性结构“…。Ｍａｋ和Ｌｉｕ运用拟线性粘弹性理论对所收集的正常人和截肢者胫骨附近的软组织的压痕实验数据进行了分析“”。
爱迪生名言不同用途的活体软组织评定系统已经经过了好几代的发展：Ｓｃｈａｄｅ开发了一种设备来研究皮下水肿”１：Ｋｉｒｋ等应用相同的方法比较了不同年龄阶层皮肤和皮下组织的弹性特性”１；Ｚｉｅｇｅｒｔ等对覆盖胫骨中前方的软组织薄层进行了压痕蠕变实验“１；Ｌｅｗｉｓ等开发了一皮下脂肪厚度检测设备来评估皮下水肿…：Ｖａｎｎａｈ等设计了一压痕设备并对人体的小胫骨区域进行了压痕测试。１；Ｍａｋ等为研究膝下残端的组织和正常年轻人的组织的生物力学特性，提出了一计算机控
制的压痕设备…；Ｆｅｒｇｓｏｎ—ｐｅｌｌ等为研究与褥疮有关的生理响应，开发了一气动压痕系
统“ｏ’；Ｈｏｒｉｋａｗａ等为研究肌肉组织的硬度，使用激光来检测两个压头的距离，
开发了一可携带的设备…。。
但是以上介绍的设备测量了表皮的位移和压痕的位移，而没有测量组织的厚度。用这种方法测量的硬度反映了组织的材料特性，但是同时也反映了一些几何因素的影响。这是我们所不希望的。因此，在我们所研究的系统中，将使用超声技术来测量软组织层随时问变化的厚度，它是一个时间的函数。使用这种方法并借助一些理论模型，我们可以从所测的资料中分离几何因素的影响，从而得到组织的真实材料特性。
１．２．２超声检测软组织弹性特性的方法
对组织弹性特性的测定，归根到底是要测量出组织在应力作用下的应变。因此，这种技术的关键是组织形变的测定。产生形变的动力既有来自身体外部的（如外部机械振动），也有来自身体内部的（如心脏泵血压力等）。采用超声波的方法对组织弹性特性的测量，主要有基于两种技术。一种方法是使用外部振源和多普勒技术来确定软组织的内部振动和产生相关的图像。另一种方法是使用外部压痕器，通常采集超声传感器在使用压力前和使用压力后，标准的Ｂ一扫描图像和相应的射频信号。分段计算机内存不足
协相关方法被用于确定回波的偏差，进而得出应变或弹性图像。总的来说，目前采用超声对组织弹性特性的测定技术可以分为以下三类‘１２１“∞‘川１５］。
一、图像检查（ｉｍａｇｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｒｌ）
严格地说，这是属于图像形态学的范畴，不在组织定征的范围之内。图像检查的实质就是如何读图的问题。它实际上是研究如何用Ｍ超或Ｂ超来检查组织的硬度。这种方法的缺点是粗糙，只能作定性测量。而且当病变组织与正常组织在回波图像上相差无几时，它就无能无力了。而且适用范围也较窄。
有人制定了一些准则来从Ｂ超图像上区分恶性肿瘤、良性肿瘤以及正常组织１１６】。这是根据三种组织结构在Ｂ超图像上的异同来进行诊断的。此外，通过比较组织在受压前后的图像变化也是一种十分有效的方法。有人就曾经考察过胎儿的肺脏，它的Ｂ超图像在动脉扩张前后的改变是与它的弹性程度相一致的【１７】。
二、多普勒速度测量（ＤｏｐｐＩｅｒｖｅＩｏｃｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）：
多普勒速度测量法是一种动态的测量方法。在组织表面外加低频（２００
