软组织生物力学特性的测量：仪器设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com24卷3期中国生物医学工程学报V01．24N0．32005年6月ChineseJournalofBiomedicalEngineeringJune2005软组织生物力学特性的测量：仪器设计李醒飞胡仕新孙颖邱爽张国雄(天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室，天津300072)(密西根大学机械工程系，天津大学机械工程系)摘要：软组织的生物力学特性是诊断软组织病变的重要依据。本研究设计了一种新的仪器来在线测量软组织的生物力学特性。该仪器通过一个特别设计的集成传感器，获取软组织的应

2、力和应变信息。集成传感器由超声传感器和应变片组成的压力传感器通过串连方式连接而成；对超声回波信号与发射信号进行互相关运算，获取软组织的应变信号，这个过程用FPGA来实现。基于软组织的生物力学模型和所获得的软组织的应力应变信号，提取软组织的特性参数。该仪器对超声回波信号和压力信号数据的采集，处理和显示通过DSP控制来实现；该仪器能测量软组织的不同层的厚度，便于运动检测和健身监测之用。关键词：软组织；传感器；应力一应变BiomechanicsCharacteristicMeasurementofSoftTissue：Desig

3、nofInstrumentuXing—FeiS．JackHuSUNYingQIUShuangZHANGGuo—Xiong(StateKeyLaboratoryofPreciseMeasurementTechnologyandlastrumeatTianjinUniversity，Tianjin300072)(DepartmentofMechanicalEngineering，UniversityofMichigan，AnnArbor，MI，USA，48105)Abstract：BiomechanicsCharacteris

4、ticofsofttissueisanimportantcriteriajudgingifasofttissueispathologicalchangeornot．AnovelinstrumenttomeasurethebiomechanicscharacteristicofsofttissueWasdevelopedinthiswork．Force．deformationsignalswerecollectedbyaspecialdesignedintegratedsensor．TheintegratedsensorWa

5、sbuiltbylinkinganultrasoundprobeandafowesensorinseriesmode．Deformationwasobtainedbycorrelationalgorithmbetweenultrasoundechosignalandemittedsignal，andthisprocessWasperformedbyFPGA．Basedonthebiomechanicsmodelofthesofttissue，theforceanddeformationsignals，thefeaturep

6、arameterswereextracted．Sampling．processinganddisplayingofultrasoundeahoandforcesignalswereperformedbyDSP．Thisinstrumentcanmeasurethethicknessofdifferentlayersofthetissue；itcanbeusedinsporttestingandgymnasticmonitoring．Keywords：softtissue；sensor；force—deformation中图

7、分类号R318文献标识码A文章编号0258—8021(2005)03—0262—06肝硬化这样的疾病也会使得肝的弹性系数发生明显引言的变化]。由于对在体评定缺乏定量的生物力学工人体不同部位的软组织的生物力学特性是不同具，在临床诊断中测量软组织的硬度时，依然广泛使的，而且随着年龄和病理条件而变化⋯。这些特性用触诊的方法。触诊有很大局限性，一方面它受大有与时间有关的，比如粘弹性；也有与方向有关的，夫经验的影响，另一方面，当肿块太小或埋藏太深比如各向异性。研究表明，很多疾病都能引起组织时，这种方法就无能为力了。硬度或弹性的变化。

8、例如，癌症通常表现为组织硬不同用途的在体软组织评定系统已经经过了好块；过多的脂肪或骨胶原会使组织的弹性系数增大几代的发展：Schade开发了一种设备来研究皮下水或减小；一些囊肿呈现出十分柔软的结构；此外像肿H：Kirk等应用相同的方法比较了不同年龄阶层收璃13期：2004-02-09，修回13期：200