雙頻超聲軸向檢測(cè)骨質(zhì)疏松癥系統(tǒng)的研制.pdf_第1頁(yè)
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1、目前,社會(huì)老齡化形勢(shì)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(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。超聲評(píng)價(jià)骨質(zhì)狀況是近幾年發(fā)展起來(lái)的新方法,因其費(fèi)用低、無(wú)輻射、簡(jiǎn)便快捷、便攜等優(yōu)點(diǎn)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(cè)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(guò)測(cè)量可以反映骨質(zhì)狀況的超聲聲速(Speed of Sound,SOS)來(lái)達(dá)到診斷的目的。SOS可以通過(guò)測(cè)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(shí),骨量和骨密度減少,SOS值也變小。
  發(fā)生骨質(zhì)疏松時(shí),長(zhǎng)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(diǎn),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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)。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(guò)程,獲得動(dòng)態(tài)聲場(chǎng)分布。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,500KHz的超聲波對(duì)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(duì)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(zhǎng)骨中具有不同的傳播特性,可以反映長(zhǎng)骨不同的物理特征。
  基于超聲軸向評(píng)價(jià)骨質(zhì)狀況

4、的技術(shù)原理和仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,設(shè)計(jì)了雙頻超聲軸向檢測(cè)骨質(zhì)疏松癥系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件平臺(tái)以FPGA芯片為核心,以USB傳輸控制芯片為橋梁,實(shí)現(xiàn)了超聲波的發(fā)射、接收和信號(hào)處理等功能。為了消除軟組織對(duì)測(cè)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(cè)量方式,提高了測(cè)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(duì)話(huà)框架構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā),實(shí)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(cè)量,波

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