越域频率作为软组织生物力学的模型无关视弹性常数
医学物理
2026-03-17 v1 材料科学
生物物理
摘要
磁性共振弹性图谱 (MRE) 及相关弹性图谱技术正作为评估组织微结构和病理状态的定量诊断工具而逐渐 becoming。为了确定组织性质的描述参数， 需要基于频率依赖的视弹性材料模型，该模型需经过参数识别过程进行校准。然而，模型的选择和拟合策略具有挑战性，因为它们可能显著影响识别出的视弹性参数。本文通过提出交叉频率 (fc，定义为储模与损耗模相等的频率，即 G'(fc) = G''(fc)) 作为软组织的模型无关视弹性常数来解决这一限制。对新鲜的猪肺组织样本（包括冠状束、基底节、厦大盆和肝脏）进行了台式 MRE 检查，并以分数 Kelvin-Voigt模型表征其频率依赖的视弹性。通过将交叉频率与视弹性参数进行验证，我们证明了交叉频率能够独立于材料模型或拟合策略准确反映视弹性行为。在所有样本中，fc 通过中位频率 (95% 置信区间) 分别区分了大脑区域并将大脑组织与肝脏组织分开：冠状束为 85Hz (95% CI: 69-269Hz)，基底节为 423Hz (95% CI: 316-575Hz)，厦大盆为 426Hz (95% CI: 302-601Hz)，肝脏为 1174Hz (95% CI: 1074-1300Hz) (p<0.001)。这些结果表明，交叉频率能够在不要求视弹性模型选择的情况下捕获不同的视弹性指纹。因此，交叉频率可能作为一种实用的模型无关生物材料常数，旨在提高跨弹性图谱研究中视弹性测量的可比性。
引用
@article{arxiv.2603.13268,
title = {Crossover Frequency as a Model-Independent Viscoelastic Constant for Soft Tissue Biomechanics},
author = {Laura Ruhland and Jing Guo and Ingolf Sack and Kai Willner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.13268},
year = {2026}
}