Page 82 - 《应用声学》2021年第1期

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较，组织受力 40 N 时的剪切波图像 (图 4(d))，波形
3 实验结果分析
存在较为明显的弯曲变形。可见，剪切波与肌纤维
垂直传播时，剪切波波形变形程度随肌肉组织受力
3.1 静态肌肉组织弹性的方向特性研究
的增大而增大，但增幅无明显规律。这是由于虽然
剪切波与肌纤维平行传播的静态图像(图 2(a))，
在力的作用下，肌肉组织收缩导致弹性参量变大，但
存在两条几乎平行的且均匀的波，表明牛肌肉组织
是在垂直肌纤维方向上肌纤维排列杂乱无章，使其
部分弹性参量分布较均匀；剪切波与肌纤维垂直传
收缩无规律。
播的静态图像(图 2(b))，条波形虽然基本平行，但振
动器的振动频率从210 Hz降低到180 Hz，波形间距 3.4 探测方向对剪切波速度影响的研究
有明显的减小。肌肉静态时测得平行肌纤维传播的 对比不同方向受力的剪切波速度 (表 2、表 3)，
剪切波速度为3.137 m/s，垂直肌纤维传播的剪切波 发现在组织受力为 10 ∼ 40 N 范围内，当组织受到
速度为 2.705 m/s。可见，静态时平行于肌纤维传播 相同大小力的作用时，平行于肌纤维方向上传播的
的剪切波波速大于超声探头垂直于肌纤维的。 剪切波速度均快于垂直肌纤维方向。这是由于肌肉
组织的流变特性，剪切波在其中传播时产生色散效
3.2 肌肉组织受力时平行肌纤维方向上肌肉弹性
应，在垂直于肌纤维方向上，色散效应最大，因此剪
特性研究
切波传播的最慢，而在平行于肌纤维方向上，色散效
剪切波与肌纤维平行传播，组织受力10 N时的
应最小，因此剪切波传播的更快。
剪切波图像 (图 3(a))，仍有两条几乎平行传播的波
形，振动器振动频率仅从 210 Hz 降低到 200 Hz，但 3.5 不同方向剪切波传播速度随组织受力变化
波形间距增大。表明当受到一定力的作用时，肌肉 的研究
组织中剪切波的波长变长，从而使得剪切波波速增 与肌纤维平行传播的剪切波速度随受力变化
加。组织受力 20 N 时的剪切波图像 (图 3(b))，肌纤 如图 5(a) 所示，对图 5(a) 进行拟合，得到平行肌
维的排列更加紧致，波形轮廓无较大变化。组织受 纤维方向传播的剪切波速度与肌肉组织受力的
力30 N 时的剪切波图像 (图 3(c))，从剪切波视频中
5.8
提取每张图像中都存在一条波形，而且剪切波是不 5.6
断均匀向左传播的。组织受力 40 N 时的剪切波图 5.4
5.2
像 (图 3(d))，从剪切波视频中提取出连续两帧的剪 ҝѭฉ͜୧ᤴए/(mSs -1 ) 5.0
切波波形是相互平行且与肌纤维垂直的。剪切波与 4.8
4.6
肌纤维平行传播时，组织受力以10 N为步长从10 N 4.4
4.2
增加到 40 N，波形从曲线变成了近乎直线。这是由 4.0
10 15 20 25 30 35 40
于力的作用导致肌纤维束被迫收缩，导致肌纤维中 ҧ/N
的肌细胞排列更加紧密，肌肉组织整体表现为弹性 (a) ˁᐝጜ፥ࣱᛡ͜୧
参量增大。 3.45

3.3 肌肉组织受力时垂直肌纤维方向上肌肉弹性 3.40
特性研究 3.35
剪切波与肌纤维垂直传播，组织受力10 N时的 ҝѭฉ͜୧ᤴए/(mSs -1 ) 3.30
3.25
剪切波图像 (图 4(a))，肌纤维呈零散无序分布的状 3.20
态，但剪切波间距明显变小；组织受力 20 N 时的剪 3.15
10 15 20 25 30 35 40
切波图像 (图 4(b))，肌纤维排列依然无序，但剪切
ҧ/N
波间距比组织受力 10 N 时的间距变小。组织受力 (b) ˁᐝጜ፥ۇᄰ͜୧
30 N 时的剪切波图像 (图 4(c))，存在两条剪切波波 图 5 不同方向剪切波传播速度随受力变化图像
形，有明显的变形但不再平行，使得波形间隔呈现上 Fig. 5 The propagation velocity of shear wave
小下大的趋势；与其他受力大小的剪切波图像相比 with the force in different directions varies