[发明专利]一种剪切波衰减系数测量方法与系统

说明书

本发明实施例涉及一种剪切波衰减系数测量方法与系统，解决了超声检测法不能穿透某些介质导致测量失败的问题；剪切波衰减系数测量方法包括：包括：向振动状态稳定的被测物体施加核磁共振脉冲序列，并配合静态或可控梯度磁场进行运动编码，以检测所述被测物体至少两个不同位置的核磁共振回波信号，分析处理所述核磁共振回波信号得到剪切波衰减系数；所述系统包括磁共振系统、机械振动激励装置和核磁共振控制台；本发明实施例基于低场核磁共振以非侵入式、非破坏式的方式测量固体或者半固体的衰减系数。

技术领域

本发明实施例涉及一种剪切波衰减系数测量方法与系统。

背景技术

衰减系数又称衰减常数。是传播系数的实数部分。它包括两部分：经典吸收和分子吸收。经典吸收是由于空气的粘滞性、热传导效应以及空气分子转动等所产生的声能耗散，其大小与声波频率的平方成正比例，并且与空气温度和气压有关，这种吸收一般可以不考虑。分子吸收主要是空气中氧和氮分子振动弛豫效应所引起的，它与空气的温度和湿度密切相关，也随声波频率的增减而变化，但变化规律较为复杂。

衰减系数描述了波在物质中传播的衰减速率，是反映材料吸收性能的重要指标。在医学上，衰减系数可以反映组织的弹性、脂肪含量、含水量的变化等与生理病理状态密切相关的参数指标。

对于衰减系数的计算往往需要利用剪切波的振幅数据来进行。剪切波在介质中的衰减可以用如下公式描述

其中，A₀为剪切波的初始振幅，r为被测物体所在位置与振源的距离，α为衰减系数。

现有衰减系数的测量技术大多基于该衰减模型进行改进。该测量技术需要在介质内两点采集振幅，再根据式(1)算出衰减系数：

其中，A₁，A₂分别为波在被测物体内距振源不同距离两点的振幅，Δr为两点间距离，a为衰减系数。

剪切波的振幅数据需要经过测量得到。根据采集剪切波振幅的方式分类，常见的有驻波法和超声检测法。

驻波法为最直接的测量方法，适用于多种机械波。如图1所示，由发生器产生在固定长度介质内传播的驻波，其在介质内损耗大致遵循A＝A₀(1+R)e^-αr，其中，R为反射系数，α是介质的衰减系数，A和A₀分别为距振源r处与振源处振幅。因为发生器和接收器为同一材料制成，输出电压(U)和接收电压(U₀)与振幅成正比。可得上述方法需将截取物质装盛在测量设备容器里，或将发生/接收器深入介质内测量传播信号振幅大小，其适用于气体和液体。

超声检测法是基于超声成像的测量方法；适用于固体内衰减系数的测量，即在施加一个外部激励振动，在组织内产生频率为ω的剪切波，并在波传播方向上选择两个相距Δr的点，分别距激励振源r₁，r₂。在选定两点用超声探头以同样的设定帧率激发采集到两条质点随时间振动曲线，后分别从两条振动曲线中利用卡尔曼滤波抽取出振动频率ω的信号，所抽取出信号幅度即为对应位置的振幅。

驻波法适用于液体和气体，测量时需要将探测器浸入物质内部或截取物质样本，适用范围较窄；超声检测衰减系数具有低成本、快速定量等优点，但超声波穿透性易受介质影响，容易导致测量失败。

发明内容

本发明实施例提供一种剪切波衰减系数测量方法与系统，解决了超声检测法不能穿透某些介质导致测量失败的问题。

第一方面，一种剪切波衰减系数测量方法，包括：向振动状态稳定的被测物体施加核磁共振脉冲序列，并配合静态或可控梯度磁场进行运动编码，以检测所述被测物体至少两个不同位置的核磁共振回波信号，分析处理所述核磁共振回波信号得到剪切波衰减系数。