基于瑞利波光学相干断层扫描的非均质生物组织弹性测试技术

发布时间：2021-04-14 02:07

　　生物组织的弹性可以为病理生理学的研究和疾病的诊疗提供重要信息,然而目前对结构复杂的生物组织各成分的弹性模量进行定量表征的技术较为匮乏。本文研究了基于瑞利波加载和光学相干断层扫描（OCT）对非均质生物组织的弹性进行定量测试的技术,提出了利用OCT探测瑞利波速度的实验技术和相位分析方法,进而通过瑞利波速度与介质弹性的关系获得了被测物体的弹性模量。结合瑞利波在分层介质中传播的频散特性,对分层仿体不同层的弹性进行了测试。将测得的仿体各成分的弹性模量与各成分单独的拉伸实验结果进行了比较,两种测试结果吻合较好,证明了基于瑞利波加载和OCT对分层生物组织弹性定量测试的可行性。本研究提出的瑞利波OCT弹性测试技术为非均质生物组织的弹性定量表征提供了简单有效的手段,具有应用于在体皮肤弹性测试的潜力。 

【文章来源】：实验力学. 2020,35(01)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1 分层介质中不同波长的瑞利波能量分布示意图

本文基于压电堆栈产生激励的OCE系统,提出了通过探测瑞利波速度定量测量分层介质弹性性能的实验技术和相位分析方法。结合瑞利波在分层介质中传播的频散特性,通过改变瑞利波频率,得到了瑞利波在不同介质中的传播速度。通过瑞利波速度与介质弹性的关系,获得了非均质生物组织仿体各层的弹性模量。将测得的非均质仿体各成分的弹性模量与其拉伸实验结果进行比较,两种测试结果偏差较小,证明了基于瑞利波和OCT系统对分层生物组织弹性定量测试的有效性。1 测试系统

为了模拟生物组织,本文制作了双层硅胶仿体。制作时将0度液态硅胶和固化剂按1∶1的比例混合,并加入约1%的TiO2颗粒作为散射剂来提高硅胶仿体的散射系数,充分搅拌后把混合液放置到超声清洗机中,将TiO2颗粒充分打散,然后倒入培养皿、放入真空箱,抽出液体硅胶中的气泡,静置待其固化制成底层硅胶仿体;待底层硅胶仿体完全固化后,按照以上步骤将15度液体硅胶混合液倒入其上放入真空箱抽气泡,最后静置制成双层硅胶仿体。图3是使用OCT系统对双层硅胶仿体某一截面成像得到的结构图。由图可判断OCT的成像深度约为3mm,图上可隐约识别仿体的分层界面。图3上的虚线代表OCT最深的成像位置,虚线以下为噪声。由于OCT成像深度有限,所以只能看到部分下层仿体。同时,我们分别用以上两种液体硅胶制作了单层生物组织硅胶仿体,用于拉伸实验来验证OCE的测试结果。2.2 瑞利波OCE实验

【参考文献】：
期刊论文
[1]缺陷对玄武岩中声波波速影响的实验研究[J]. 邓向允,徐松林,李广场,刘永贵,郑文,席道瑛.  实验力学. 2009(01)

硕士论文
[1]瑞利波法测试土层剪切波速[D]. 孔令召.烟台大学 2009



本文编号：3136443