雙頻超聲軸向檢測骨質(zhì)疏松癥系統(tǒng)的研制.pdf

1、目前，社會老齡化形勢日益嚴(yán)峻，骨質(zhì)疏松癥(Osteoporosis，OP)成為影響老年人健康的一個嚴(yán)重問題。超聲評價骨質(zhì)狀況是近幾年發(fā)展起來的新方法，因其費用低、無輻射、簡便快捷、便攜等優(yōu)點而得到研究者的廣泛關(guān)注，并且取得了較大進(jìn)展。
　　超聲軸向檢測骨質(zhì)疏松癥技術(shù)根據(jù)超聲軸向傳播的基本原理，通過測量可以反映骨質(zhì)狀況的超聲聲速(Speed of Sound，SOS)來達(dá)到診斷的目的。SOS可以通過測量第一到達(dá)波（First Arr

2、iving Signal，F(xiàn)AS）的速度獲得。FAS不僅能反映皮質(zhì)骨密度而且能反映皮質(zhì)骨微結(jié)構(gòu)的改變。一般骨密度越高，SOS值越高。骨質(zhì)疏松時，骨量和骨密度減少，SOS值也變小。
　　發(fā)生骨質(zhì)疏松時，長骨主要表現(xiàn)為皮質(zhì)層變薄和孔隙度增加。根據(jù)以上特點，本文建立不同厚度(4mm，3.5mm，3mm，2.5mm，2mm，1.5mm，1mm)和不同孔隙度(10％，20％，33％，66％，80％)的皮質(zhì)層長骨管狀模型，使用Langevin

3、研究所研發(fā)的Simsonic3D仿真軟件進(jìn)行模擬實驗。選用500KHz（低頻）、1MHz、1.25MHz和2MHz（高頻）四種不同頻率的超聲波，模擬其在橈骨中的軸向傳播過程，獲得動態(tài)聲場分布。仿真實驗結(jié)果表明，500KHz的超聲波對皮質(zhì)層早期的退行性改變比較敏感，1MHz和1.25MHz的超聲波對皮質(zhì)層中后期的退行性改變比較敏感。不同頻率的超聲波在長骨中具有不同的傳播特性，可以反映長骨不同的物理特征。
　　基于超聲軸向評價骨質(zhì)狀況

4、的技術(shù)原理和仿真實驗的結(jié)果，設(shè)計了雙頻超聲軸向檢測骨質(zhì)疏松癥系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件平臺以FPGA芯片為核心，以USB傳輸控制芯片為橋梁，實現(xiàn)了超聲波的發(fā)射、接收和信號處理等功能。為了消除軟組織對測量結(jié)果的影響，系統(tǒng)采用了雙探頭發(fā)射和雙探頭接收的測量方式，提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
　　PC端的應(yīng)用程序使用基于MFC的對話框架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，實現(xiàn)了波形數(shù)據(jù)的讀取，數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波，波形的顯示，控制命令的發(fā)送，探頭平行度的判定，F(xiàn)AS速度的測量，波