【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于組織工程和再生醫學，特別涉及一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法。
技術介紹
1、在生物醫學工程領域，多孔彈性支架在組織工程和再生醫學中發揮著至關重要的作用。隨著科技的不斷進步，人們對于組織修復和再生的需求日益增長。多孔彈性支架作為一種重要的生物材料，能夠為細胞提供生長和增殖的空間，促進組織的再生和修復。這些支架通常具有良好的生物相容性、可降解性和一定的機械強度，能夠適應生物體內的復雜環境。然而，準確評估多孔彈性支架的降解過程一直是一個亟待解決的難題。
2、目前，與剪切波傳播特性相關的技術主要集中于地震學和傳統醫學領域，涉及剪切波衰減特性與組織工程和再生醫學中的生物彈性支架材料降解評價的相關技術還很少。剪切波是一種彈性波，其振動方向與傳播方向垂直。剪切波在介質中傳播時，由于介質的內摩擦、粘滯性等因素，導致能量逐漸耗散，波幅減小，這種現象稱之為剪切波衰減。剪切波衰減在固體介質中受介質的剪切模量、孔隙率等影響大。各向異性的固體介質中，剪切波沿不同方向傳播時衰減程度不同。利用剪切波彈性成像技術等通過發射和接收剪切波信號，分析剪切波在介質中的傳播速度和衰減情況，可以獲取材料介質的結構和力學信息。
3、目前，常用的評估多孔支架降解過程的方法主要包括傳統的組織學分析、生化檢測、影像學技術等。組織學分析能夠提供較為直觀的信息，但是通常需要在特定的時間點取出植入的支架，進行切片和染色，然后通過顯微鏡觀察支架的形態和結構變化，具有一定的局限性。更何況，它是一種破壞性的檢測方法，不能進行實時監測
4、綜上，目前常用的多孔彈性支架降解過程的評估方法存在諸多局限性，如需要復雜的實驗設備、操作繁瑣、不能實時監測、結果不準確等，這些問題影響制約了組織工程和再生醫學領域生物彈性支架材料的研制與設計。因此，迫切需要一種新的、高效的評估方法來準確了解多孔彈性支架的降解情況。
技術實現思路
1、針對上述存在的問題，本專利技術的目的是提供一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，可以對生物醫學領域中的多孔彈性支架降解過程進行定量、實時、準確地監測，整體評估過程簡單、高效。
2、本專利技術的技術方案是：一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，包括以下步驟：
3、s1、向多孔彈性支架測定區域發射超聲脈沖，對測定區域內的剪切波進行快速追蹤并采集實時回波數據。
4、s2、基于實時回波數據進行多孔彈性支架位移的獲取，然后進行反演分析得到測定區域內不同位點處的復剪切波速度。
5、s3、根據復剪切波速度和剪切波激發頻率確定剪切波衰減系數。
6、s4、基于剪切波衰減系數，確定當前流固耦合狀態多孔彈性支架孔隙率，所述孔隙率用于反饋多孔彈性支架降解狀態。
7、根據下式確定剪切波衰減系數β。
8、進一步地，所述步驟s1利用超聲換能器向多孔彈性支架測定區域發射超聲脈沖。
9、更進一步地，所述步驟s1利用同一超聲換能器對測定區域內的剪切波進行快速追蹤并采集實時回波數據。
10、更進一步地，所述剪切波是由超聲換能器作用于多孔彈性支架內而發出，具體為：超聲換能器作用于多孔彈性支架內的聲輻射力沿軸向高速聚焦于測定區域的不同深度處，從而使測定區域質點在聲輻射力作用下振動產生彈性形變，相應地，此彈性形變在質點間傳遞產生回復力，在回復力作用下，測定區域內激發出剪切波。
11、進一步地，步驟s2所述多孔彈性支架位移的獲取具體為：對幀間組織運動，應用相移估計算法追蹤成像平面內不同位點的微小位移，獲得時間和空間變化的傳播剪切波位移數據，即獲取到多孔彈性支架位移。
12、更進一步地，步驟s2所述復剪切波速度根據下式確定，
13、
14、其中，n表示幀序數，n表示總幀數，x,y表示測定區域的位點位置，t表示相鄰兩幀間隔時間，u表示多孔彈性支架位移。
15、進一步地，步驟s3所述剪切波的衰減系數根據下式確定。
16、其中，β表示剪切波衰減系數，ω表示剪切波激發頻率，im表示復數的虛部，vs表示復剪切波速度，re表示復數的實部。
17、進一步地，步驟s4所述多孔彈性支架孔隙率根據波動方程函數關系確定，波動方程函數關系為：
18、
19、其中，ω表示剪切波激發頻率，表示多孔彈性支架的孔隙率，xf表示流體壓縮系數，e表示多孔彈性支架排干水時的楊氏模量，g表示多孔彈性支架排干水時的剪切模量，u表示多孔彈性支架位移，ρd表示多孔彈性支架排干水時的密度，ρf表示流體密度，pf表示流體孔隙壓力，ρc(ω表示復密度，αb表示畢奧-威利斯系數，表示哈密頓算子，i表示復數的虛部單位。
20、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：本專利技術的評估過程無需復雜的實驗設備，基于“向多孔彈性支架測定區域發射超聲脈沖并對測定區域內的剪切波進行快速追蹤并采集實時回波數據”為數據基礎，發射超聲脈沖與剪切波的采集均可通過超聲換能器實現。根據復剪切波速度和激發頻率來計算出剪切波的衰減系數，從而通過剪切波衰減系數計算多孔彈性支架孔隙率以對支架降解的物理結構狀態與力學性質進行無創監測與動態評價，可以對生物醫學領域中的多孔彈性支架降解過程進行定量、實時、準確地監測，整體評估過程簡單、高效。
21、本專利技術適用于對組織工程和再生醫學領域的生物多孔支架材料在降解過程中的物理結構狀態和力學性質進行動態評價與無創監測，并且本方法最大限度地減小了邊界條件的影響，有利于多孔彈性支架材料的設計與制備。
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1.一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，所述步驟S1利用超聲換能器向多孔彈性支架測定區域發射超聲脈沖。
3.如權利要求2所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，所述步驟S1利用同一超聲換能器對測定區域內的剪切波進行快速追蹤并采集實時回波數據。
4.如權利要求3所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，所述剪切波是由超聲換能器作用于多孔彈性支架內而發出，具體為：超聲換能器作用于多孔彈性支架內的聲輻射力沿軸向高速聚焦于測定區域的不同深度處，從而使測定區域質點在聲輻射力作用下振動產生彈性形變，相應地，此彈性形變在質點間傳遞產生回復力，在回復力作用下，測定區域內激發出剪切波。
5.如權利要求1所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，步驟S2所述多孔彈性支架位移的獲取具體為：對幀間組織運動，應用相移估計算法追蹤成像平面
6.如權利要求5所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，步驟S2所述復剪切波速度根據下式確定，
7.如權利要求1所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，步驟S3所述剪切波的衰減系數根據下式確定，
8.如權利要求1所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，步驟S4所述多孔彈性支架孔隙率根據波動方程函數關系確定，波動方程函數關系為：
...【技術特征摘要】
1.一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，所述步驟s1利用超聲換能器向多孔彈性支架測定區域發射超聲脈沖。
3.如權利要求2所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，所述步驟s1利用同一超聲換能器對測定區域內的剪切波進行快速追蹤并采集實時回波數據。
4.如權利要求3所述的一種基于剪切波衰減特性評估多孔彈性支架降解過程的方法，其特征在于，所述剪切波是由超聲換能器作用于多孔彈性支架內而發出，具體為：超聲換能器作用于多孔彈性支架內的聲輻射力沿軸向高速聚焦于測定區域的不同深度處，從而使測定區域質點在聲輻射力作用下振動產生彈性形變，相應地，此彈性形變在質點間傳遞產生回復力，在回復...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭凱旋，玉姣，楊盛，姜傳洋，朱艷英，李擎，陳趙鵬，任世強，
申請(專利權)人：遼寧石油化工大學，
類型：發明
國別省市：
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