基于OCE技术的软组织固有频率的测量方法研究

来源 :佛山科学技术学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jimmyhill
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软组织的病理或生理变化通常会带来生物力学特性(例如刚度和杨氏模量)的改变,由此准确量化软组织力学性能可作为疾病的早期诊断和改进治疗的依据。光学相干弹性成像(OCE)结合了激励装置来诱导组织位移和光学相干断层扫描成像系统(OCT)来检测由此产生的组织变形。为评价生物力学性能提供了高分辨率、非侵入式探测方法。固有频率是物质的一种固有特性,被定义为当受到外力干扰时物体倾向于振荡的频率。简单的弹性模型中,固有频率与杨氏模量的平方根线性相关。因此固有频率有潜力成为评价软组织弹性的物理量。但目前关于软组织固有频率的研究很少,需要更精准的基于OCE技术的固有频率测量方法。本文旨在提出一种基于OCE技术和单自由度模型的软组织固有频率的测量方法。首先,搭建了微空气脉冲共光路相敏OCE系统,进行数据的采集与处理。其次,重构了软组织固有频率模型,研究了基于单自由度模型的固有频率FFT算法和基于松弛模型的固有频率拟合算法。最后,对均质和非均质仿体进行了OCT结构扫描与OCE固有频率测量实验;比较了两种固有频率重构模型的实验结果;验证了固有频率与杨氏模量的关系;实现了对生物软组织仿体的弹性成像和固有频率定量分析。实验结果表明:基于单自由度模型的FFT算法计算的可重复性更高(FFT算法的平均离散系数:0.9%;松弛模型一阶拟合的平均离散系数:8.99%;松弛模型二阶拟合的平均离散系数:8.4%)。1%、1.5%和2%浓度琼脂样品的主导固有频率为160.41~325.02 Hz,并且在511.6-1083.5 k Pa(平均离散系数:5.1%)的范围内与杨氏模量的平方根线性相关。基于单自由度模型的OCE固有频率测量方法通过分析振荡响应实现对软组织固有频率的弹性成像,展现了固有频率作为区分不同组织和材料弹性的物理量的潜在应用,为评价生物力学性能提供新方法。
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