專利名稱：超聲波骨評估的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關于一種可應用于生物活體內的骨頭無創(chuàng)性定量測定 的裝置及方法。更明確地說，本發(fā)明是關于用一種超聲波裝置和方法 可用于骨質疏松癥的診斷、骨折風險的評估及骨折診斷。再明確一些， 本發(fā)明是關于一種方法和裝置用來在跟骨定位一個感興趣區(qū)，從而可 獲得某個研究對象或一組研究對象的可重復并可比較的一組超聲波 參數。
背景技術：
近年來，超聲波作為 一種無創(chuàng)性的骨評估技術受到人們的關注。 人們多次努力用超聲波能量來估測生物活體內的骨組織狀況，進而用 來作為診斷骨質疏松癥及骨折風險評估的 一種度量。
特別要一提的是，Hoop在美國專利(編號3，847，141)中公開一種 儀器，它通過測量骨密度進而來監(jiān)測骨中的鈣的含量。將一對超聲波 傳感器面對面地安置在被測者手指的相對二面，發(fā)射傳感器對準手指 骨重復發(fā)射脈沖，其對面的接收傳感器也對準手指骨來接收穿過骨頭 的脈沖。Hoop將電路設計成這樣，用過濾后的接受信號來觸發(fā)下一 個脈沖的發(fā)射；過濾采用帶通濾波器，只讓位于25kHz至125kHz范 圍內的接收信號成份通過；Hoop相信所觀察到的觸發(fā)頻率與骨頭中
鈣成分成正比。這樣他只要考慮在這指定頻帶中脈沖傳輸時間就可進 行測量。
Pratt, Jr.研究生物活體內，例如馬的骨強度。在美國專利(編號 4，361,154)中，該發(fā)明人解決了一個難題，從而可以測定0.5MHz及 l.OMHz脈沖信號穿過骨及軟組織的傳輸時間，也能測定脈沖-回波的 傳輸時間，進而可得信號穿過只含骨頭部分的傳輸時間。借助于一個 數據庫，他可用測定傳輸時間來評估骨狀況。Pratt, Jr.的另一個美 國專利(編號4，913，157)采用同樣傳輸時間/速度推論原理，采用后來的 最佳頻率2.25MHz為發(fā)送基頻，用過濾/傅立葉變換過濾相配的技術 來進一步處理脈沖信號。
Palmer等人在美國專利(編號4,774,959)中/>開了 一種骨測量系 統(tǒng)。該系統(tǒng)用一系列不同頻率的信號來求出衰減量與頻率函數關系的 斜率。頻率為200kHz至600kHz信號由一個傳感器發(fā)出，由另一個 傳感器來接受。假定衰減量與頻率關系為線性，即假定斜率是常數， 比較穿過腳跟骨信號與不穿過腳跟骨信號來求出所要結果。
Brandenburger擁有的美國專利(編號4，926，870)7>開了另 一種 生物活體骨分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)測量超聲波信號依所需路徑穿過骨頭的 傳輸時間。根據過去經驗得到信號在穿過正確路徑后的，，規(guī)范，，波形。 在測定病人骨頭時，調節(jié)傳感器的方向一直到接收信號波形顯示與，， 規(guī)范"波形一致，即已經找到所需路徑。用測定的傳輸時間來確定超 聲波穿過病人骨頭的速度。
Rossman等人在美國專利(編號5，054，490)中公開一種超聲波密 度計，它通過測量傳輸時間來測量骨頭的物理性質及完整性。還有一 種方法，Rossman等人的儀器先測量特定頻率的超聲波信號穿過骨頭 的絕對衰減量，然后與同樣頻率的信號成分穿過聲學性質己知的媒體 的絕對衰減量進行比較，以此來分析骨性質及完整性。
Mele等人在美國專利(編號5,564，423)及后來Cadossi等人(美國 專利編號6,436,042)公開一種儀器。它測量超聲波穿過活體含骨部分 與幅度相關的波速。該方法將接收到的超聲波信號在屏幕上顯示，憑
視覺來選擇特定的波形部分來分析。
Kaufman等人(美國專利編號5,259,384及5,651,363)和 Chiabrera等人(美國專利編號5，785，656及5，879，301)在超聲波骨評估 方面做出了重大進步。在這些專利中用統(tǒng)計優(yōu)化方式估算指定骨頭的 "骨轉移函數"，參數化估算相應的相位和衰減函數。這些專利也描述 了用二維傳感器陣列來獲得重復性更好的骨密度，結構及骨折風險的估測。
盡管上面提到的裝置及方法比以前有進步，但是為了更精確地評 估研究對象的骨密度、結構、品質及骨折風險，有必要對現有技木做 進一步的改進。這樣才能使超聲波技術廣泛地用來對骨密度、結構、 品質、骨折診斷及骨折風險作精確評估。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目標是提供一種改進的方法及裝置，可用于無創(chuàng)性 地確定骨頭的性質。 一個更明確但并不局限于此的目標是提供一種方 法及裝置，可用于生物活體內骨組織的無創(chuàng)性的定量評估，從而可能 精確診斷及監(jiān)測骨質疏松癥。
為實現所述目標，本發(fā)明的另 一個目標是相對以前使用的測量途 徑而言，提供更方便及可靠的途徑來評估骨組織狀況及診斷骨質疏松 癥。
進一步的目標是相對以前公開的測量途徑而言，提供一種更筒單 和低價的骨組織評估和骨質疏松癥診斷的途徑。
再進一步的目標是定位跟骨的感興趣區(qū)，根據跟骨尺寸可調節(jié)感 興趣區(qū)的尺寸以適應不同研究對象，從而使骨質疏松癥評估有臨床意 義，同時維持優(yōu)秀的可重復性。
和以前的技術相比，本發(fā)明采用了一種新的方法可以對研究對象 的感興趣區(qū)作可靠并重復定位，從而實現所述目標。更明確地說，在 本發(fā)明中將一對超聲波傳感器沿某一特定角度移動一定距離。該距離 是根據所述研究對象身體某一部分的尺寸來確定的。
相應地，本發(fā)明采用了一種新的結構來確定生物活體跟骨中的感 興趣區(qū)，從而更精確地確定跟骨的特性，以此來確定一個或多個骨性 質，例如骨折風險、強度、密度、品質及結構。這種做法的優(yōu)點在于 簡單、方便并且對所測骨狀況更敏感。與此相反以前的技術無法以這 樣方便并有效地獲得如此多的信息。
本發(fā)明確定并定位跟骨的感興趣區(qū)的方法和裝置的最佳形式為， 依據給定研究對象解剖學的尺寸，可重復地安置一對同軸安裝的超聲 波傳感器。以前的典型方法是采用一個固定的感興趣區(qū)。這種固定感 興趣區(qū)的一個例子是將超聲波傳感器固定在放置研究對象腳的支架 上。這種方法就重復性本身而言是很好，但缺陷是對不同的研究對象 測量了跟骨的不同部位而使測量結果可比性很差。這是由于跟骨有很 高的非均質性(也就是說，同一跟骨中不同區(qū)域有很不同的骨密度、皮 質骨厚度及松質骨結構)，而每個人的跟骨尺寸也不一樣。因此對于固 定位置傳感器的儀器，例如固定于腳后部某一距離，對不同的人所測 量的跟骨部位往往有很大差別，所以很難將不同人的測量結果做有意 義的比較。另一種已經討論過的方法是采用二維陣列。雖然這種方法 聽起來強調了，，固定感興趣區(qū)"的問題，但這樣的系統(tǒng)往往非常復雜而 且昂貴。
為了開發(fā)非陣列超聲波評估跟骨的裝置和方法，既有良好的可重 復性又保證對不同個體測量相對一致的感興趣區(qū)，本發(fā)明者己經認清
了幾個關鍵點。第一點，也是最重要觀察結果的是跟骨的尺寸和腳的 整體尺寸密切相關。其它重要觀察結果是主要的感興趣區(qū)是跟骨后部
(如同x光吸收測量儀所測量的位置)。還有，這個感興趣區(qū)的平均值
和水平線成一固定角度(結論來自將眾多研究對象的通用電器Lunar PIXI雙能X光骨密度^f義的照片和普通X光的腳照片作比較)。
在本發(fā)明的最佳實施例中，參考圖1， 一只腳安放于一個定位裝 置的水平表面上，腳跟后端緊靠定位裝置后部的一個垂直面。 一個機 械定位裝置夾住一對傳感器同軸面對安裝，分別面對研究對象腳跟的 內、外側面。 一根帶螺紋的圓桿由手柄帶動使指鐘移動到第一跖骨頭
(即腳掌前部內側凸出處)。帶螺紋圓桿又通過齒條和齒輪與傳感器定 位裝置相連，從而使傳感器沿一固定的角度移動一段與腳跟后端至第
一跖骨頭距離成比例的距離。在最佳實施例中，這個固定角度為50 度，傳感器沿該角度移動的比例常數，a，是15/66、約0.23。在最佳 實施例中，傳感器的參考點是定位裝置的水平面和垂直面的交角。不 過應了解任何方便的位置都可以用作參考點，這也是在本發(fā)明的范圍 之內。


圖1是用于定位活體跟骨中感興趣區(qū)的本發(fā)明裝置的主要構件圖解。
圖2是組成本發(fā)明實施例的部分零件圖，結合圖3組成一套零件。 圖3是組成本發(fā)明實施例的部分零件圖，結合圖2組成一套零件。 圖4是腳后部的普通X光圖像，其中包括跟骨和用于計算感興 趣區(qū)中心的參考坐標系。
具體實施例方式
圖1所示的本發(fā)明是用來實現本發(fā)明方法來定位活體跟骨的感 興趣區(qū)。更明確一些，它是定位生物活體中跟骨感興趣區(qū)用來做無創(chuàng) 性定量的骨狀態(tài)評估，通過獲得在給定時間的一個或多個定量骨密 度、結構、品質、強度和骨折風險。 一般說來，本裝置所用零件均可 由各種商業(yè)渠道來獲得，這些零件將在下面的裝置整體詳細說明過程 中闡述。
參考圖I，一塊作活體內分析的跟骨(沒顯示)位于研究對象腳[IO
之后跟12內，其外包有軟組織及外層的皮膚14。后跟121位于二個 同軸相對安裝并聲耦合的超聲波傳感器[16和18(位于腳10后面)之 間。這二個傳感器可能完全相同，并可從位于美國馬省的(Hopkinton， Massachusetts, United States)Valpey誦Fisher Corp 乂〉司購得。ft口圖所 示，傳感器[16用來作信號發(fā)射，傳感器[18用來接收穿過后跟[12(它
的表層皮膚、周圍軟組織、及跟骨本身)的信號。
由圖l可以看到，研究對象的腳[10I放置在定位裝置[20I上。所 述的定位裝置有個表面22，所述的腳放在該表面上。所述的定位裝 置另有一個表面[24，所述的腳跟后端靠在該表面上。圖1所示裝置 也暗示了選擇一個比例常數及一個角度。這個比例常數，a，是一對 超聲波傳感器沿某一角度移動的線性距離(以一參考點為基準)除以所 述的研究對象腳的某一長度。在本發(fā)明的最佳實施例中，所述的研究 對象腳的這一長度是腳跟后端至第一跖骨頭的距離。參考圖1,第一 跖骨頭的位置由指針[30I指示。
所以，在本發(fā)明的最佳實施例中，腳[10放置于定位裝置[20的 水平表面22，該腳跟后端靠在它的一個垂直表面[24。定位裝置[20
包括一個部件用來夾住傳感器[16[18，使它們同軸并分別面對該研究 對象腳跟121的內、外側面。 一根帶螺紋的圓桿(在水平部分[22下面， 圖2中的[44)由手柄[32帶動使指鐘[30(圖2中的[46)移動到第一跖 骨頭。帶螺紋圓桿又通過一組齒條和齒輪(在最佳實施例中有二個齒條 及四個齒輪，見圖2及三)與傳感器的固定裝置相連，從而使傳感器沿 一選定的角度，移動一段與腳跟后端至第一跖骨頭距離成比例的 距離。再參考圖2，轉動帶螺紋圓桿[441使笫一齒條[48(指鐘[46裝在 其上)作直線運動。再參考圖3，這第一齒條[48(虛線所示)使一組(4 個)齒輪轉動。第一齒輪501與這第一齒條嚙合。第二齒輪[511將轉動 傳給第三齒輪[52并轉換方向。第三齒輪[52與第四齒輪[53固定在同 一軸上。第四齒輪[53和第二齒條[60I嚙合從而使安裝傳感器的滑塊 (圖1中零件[36)沿斜面移動。在本發(fā)明的最佳實施例中，這個預定比 例常數，a，是通過選擇齒輪[53和[52齒數比來實現的。在本實施例 中選擇的齒數比是15/66來實現預定的運動，從而來定位感興趣區(qū)。
這樣，在最佳實施例中，參考圖4，選用的角度0是5O度，這 個比例常數，a，即傳感器沿預定的50度斜面從參考點移動的距離與 被測腳的腳跟后端至笫一跖骨頭距離之比是15/66，約0.23。因此， 如果腳跟后端至第一跖骨頭距離是180亳米，傳感器自參考點沿50度斜面線性移動的距離為0.23*180=41亳米。在這最佳實施例中，該 傳感器參考點[60是定位裝置水平部分[22和垂直部分[24靠近腳跟 的那個交角。但是應該理解，任何便于利用的位置均可當作參考點， 這也在本發(fā)明的范圍之內。應當理解這個過程可將傳感器(l)可重復地 定位在跟骨上面，(2)其位置能使從不同研究對象測得的骨頭性質做有 意義的比較。這二點是關鍵，它使得在此公開的發(fā)明可用于無創(chuàng)性超 聲波骨評估，從而實現所述的目標。如圖4所示，在這最佳實施例中 的參考點是定位裝置水平部分和垂直部分的交點[611，圖中以大黑點 標出。圖中的，x，62標出了所確定的感興趣區(qū)的中心，超聲波傳感器 的中心將與它對準。感興趣區(qū)中心至參考點的距離，d,等于aL，其 中a是比例常數、L是人體相關部位的尺寸；在這最佳實施例中a是 0.23、 L是腳跟后端至第一跖骨頭的距離。要注意本實施例中的參考 點[61，如圖4中的大黑點，可理解為參考坐標的原點，坐標的x軸 沿腳底、y軸沿腳后端，如圖4所示。請注意在本發(fā)明的最佳實施例 中所用的零件可以由商業(yè)渠道購買(例如位于美國佛羅里達州的 Small Parts,. Small Parts, Inc. of Miami Lakes, Florida, USA)或由機 械zi^司加工(例如位于美國馬省的Queen Screw and Manufacturing, Inc.， Waltham， Massachusetts, USA)。
請注意在本發(fā)明的這個最佳實施例中，腳尺寸的度量采用腳跟后 端至第一跖骨頭的距離。但是應該理解本發(fā)明包括使用多種腳尺寸的 度量，例如從腳跟后端至任一腳趾的距離，或者一組這種尺寸度量的 某種形式的平均值。又例如從腳跟至腳掌線(第一跖骨頭至第五跖骨頭 的連線)上任意一點的距離均可采用。因此應該理解任何腳的尺寸度量 都在本發(fā)明的范圍內。還需要理解的是腳的尺寸度量包括了任何腳、 踝解剖部位的尺寸度量，例如腳跟底部至踝的距離。當然應理解采用 不同的腳的尺寸度量，與之對應的傳感器的移動比例和相應關系也要 調整。本實施例采用腳跟后端至第一跖骨頭的距離是因為這二位置便 于定位，也因為腳趾的定位有潛在的誤差。
此外，應該理解在本發(fā)明中也可以采用不同的角度(本實施例中
選擇了 50度)。應了解不同的角度將把超聲波傳感器定位在跟骨的不 同的感興趣區(qū)。這些不同的感興趣區(qū)可能用來評估骨的不同特性，例 如用在研究骨質疏松癥。舉例說， 一個感興趣區(qū)可用來評估骨密度的 變化，而另一感興趣區(qū)能更好地監(jiān)測骨折風險的治療效果。還應該了 解，改變所述的角度及比例常數可實現相似但不同的結果。例如監(jiān)測 跟骨另一部位，或結合其它信息來優(yōu)化傳感器的位置。這些方法也應 理解為在本發(fā)明的范圍之內。
最佳實施例所示的本發(fā)明(參考圖1至三)采用手柄轉動來驅動帶 螺紋的圓棒，結合一組齒條和齒輪來實現預定的運動，并最終實現傳 感器的定位。然而，應了解任何機械裝置，無論是否釆用齒輪、無論 手動、彈簧動力還是電動控制、都應理解為在本發(fā)明的范圍之內。還 應了解，雖然本實施例采用了固定比例的x與y運動(從而形成固定的 角度)，應該理解本發(fā)明包括了采用傳感器位置坐標x和y是以長度為 變量的非線性關系的函數。結合其它可能獲得的新信息，這樣做可能 有利于定位感興趣區(qū)。例如研究對象的腳非常大或非常小，也或許要 區(qū)分男女間在解剖學上的差異。
在本發(fā)明的進一步的實施例中，一個未必和腳相關的長度可用來 定位跟骨的感興趣區(qū)。例如，可用人體的身高。此外，在這替換實施 例中， 一組(至少一個)研究對象含骨部位的尺寸可用來確定跟骨的感 興趣區(qū)。 一般說來，這組長度可用來獨立地確定感興趣區(qū)中心的x和 y坐標。這可由下列方程來表達
x = f(Ll, L2, L3，…，LN)
y = g(Ll，L2， L3，…，LN)
式中x和y是感興趣區(qū)的相對于參考點的位置坐標，Ll， L2， L3， ...， LN是研究對象中N個身體部位的尺寸，f和g是適當的函 數。例如讓Lh高度，L2-腳跟至前掌線長度，那么本發(fā)明的一個最 佳實施例為
x = a*Ll y = b * 從本實施例可以看出，x和y坐標函數的變量不必采用身體某一 部位的同一尺寸。應了解本發(fā)明包括用多個尺寸和尺寸組合來確定由 x和y指定的感興趣區(qū)。還應理解的是函數f和g可以是線性或非線 性，或一個線性另一個非線性。請注意必須選擇一參照系來決定x和 y的位置。
還應了解感興趣區(qū)位置的中心是由相對一參照系的坐標(x，y)來 指定的，該中心至參照系原點的距離為d。但是應了解傳感器的實際 移動距離往往不是距離d，因為傳感器的起始位置通常不是原點。
進一步要了解的是在本發(fā)明的一個替代實施例中，定位裝置沒有 垂直部分，只是在水平部分上做一參考標記，即定位裝置只有一個面， 將腳底放在該面上。還應了解的是這個所述的"水平"部分不一定要和 真正的水平面一致，因為為了使研究對象舒服一些，所述的定位裝置 可能以某一角度安放，例如30度。同樣道理定位裝置的用來定位腳 跟的"垂直，，部分也不必真正垂直，因為定位裝置本身可能傾斜。此外 放置腳的水平表面不必是平坦的，因為在某些實施例中可能有必要提 高或降低腳跟高度(相對腳前掌而言)。
因此這里公開的是一種方法，可用來定位研究對象腳的跟骨中的 一個感興趣區(qū)，其步驟包括
a. 將研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一表面， 所述腳的底部放置在該表面上，所述定位裝置另有一表面，所述腳的 跟部后端靠在這另一表面上；
b. 選擇一個比例常數， 一個角度及一個參照系；
c. 確定所述研究對象腳的一個尺寸；
d. 將一對超聲波傳感器分別安裝在所述腳的跟部的內外兩側， 定位方法是將所述傳感器在所述參照系中沿所述角度移動一段距離， 其數值等于所述比例常數與所述尺寸的乘積。
從而定位跟骨的一個感興趣區(qū)。
一種方法可用來定位研究對象腳的跟骨中的一個感興趣區(qū)，其步 驟包括
a. 將所述研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一 表面，所述腳的底部放置在該表面上，所述定位裝置另有一表面，所 述腳的跟部后端靠在這另一表面上；
b. 分別選擇x和y的運動函數式， 一對超聲波傳感器將按所述 函數式運動；
c. 選擇一個參照系，確定所述研究對象中至少一個身體部位的
尺寸；
d. 將所述這對超聲波傳感器安裝在所述的腳內外二側，定位方 法是將所述這對傳感器按所述的運動函數式定位，從而定位跟骨的一 個感興趣區(qū)。
一種裝置可用來定位研究對象腳的跟骨中的一個感興趣區(qū)，所述 裝置包括
一個定位裝置至少有一個表面并且至少有一個超聲波傳感器，所 述定位裝置還包括手段用來按照一組運動函數式來移動所述至少一 個超聲波傳感器。在所述這組運動函數式中還包括手段用來利用所述
研究對象體內至少一個部位的尺寸。在所述定位裝置中還包括手段來 建立一個參照系，由此定位所述研究對象的所述腳內的所述跟骨的所
述感興趣區(qū)。
應了解本發(fā)明不一定需要對身體某一部位作直接測量。在這最佳 實施例中，參考圖1，用手柄[32調整指針[30使其與腳的第一跖骨頭 對準，同時也使傳感器[16[18移動到了所要的跟骨感興趣區(qū)了。在其 它的實施例中，顯式釆用身體某部分的長度(例如身高)可能需要直接 測量和利用。這二種實施例(也就是，有或無顯式測量所選擇的身體部 分的尺寸)都應理解為在本發(fā)明的范圍之內。還有，這二種方法(也就 是，有或無顯式測量所選擇的身體部分的尺寸)都采用的實施例也應理 解為在本發(fā)明的范圍之內。
還應了解本發(fā)明可以釆用二種截然不同的傳感器配置。第一種是
將二個傳感器相對安置于研究對象腳跟的相對二側，構成透射傳輸狀 態(tài)。第二種是由一個傳感器構成脈沖回波狀態(tài)。在這二種情形中，應
理解本發(fā)明的方法和裝置都能夠定位跟骨中所需要的感興趣區(qū)。還要 了解透射傳輸和脈沖回波這二種狀態(tài)均可用于本發(fā)明的方法和裝置。
進一步要了解的是這里公開的技術可以結合任何數量的超聲波 信號處理方法和參數。因血，因了解任何組合的超聲波參數均可和本
發(fā)明的方法和裝置結合使用。特別是在美國專利(編號5，259，384， 5,651,363， 5，785，656和 5,879,301)，以及美國專利申請(編號 20050197576)中所>^開的方法和裝置，這些專利文件全部以引用方式 納入本文，應理解為適用于本發(fā)明。
應了解在此公開的定位研究對象跟骨感興趣區(qū)的方法和裝置不 僅可用于超聲波而且可用于其它技術，例如X光骨密度儀。例如在這 應用中，可以測量用在此公開的方法定位的跟部感興趣區(qū)的厚度。在 本發(fā)明的這個替代實施例中，沒有采用超聲波傳感器。因此這里公開 的是
一種方法可用來定位研究對象腳的跟骨中的一個感興趣區(qū)，其步 驟包括
a. 將所述研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一 表面，所述腳的底部放置在該表面上，在所述表面上有一參考標記用 來定位所述腳的放置；
b. 選擇x和y在一個參照系中的運動函數式，確定所述研究對 象身體上至少一個部分的尺寸；
從而定位所述研究對象跟骨的一個感興趣區(qū)。
還要進一步了解的是在所識別的感興趣區(qū)做的跟部整體寬度測 量有多種不同的用途，包括但不限于超聲波骨評估和X光骨評估。因 此應該理解本發(fā)明的一個替換實施例不僅定位這個感興趣區(qū)而且測 量了這個位置的跟部寬度。
應該注意上面y厶開的(x，y)坐標通常對應于感興趣區(qū)的中心。這個 感興趣區(qū)可以是各種形狀，例如圓或方形。但是應了解感興趣區(qū)的形 狀有多種選擇(例如三角形或梯形等等)，而(x，y)坐標位置可以選在感 興趣區(qū)的中心，也可以選在感興趣區(qū)的其它位置，所有這些實施例都
應理解為在本發(fā)明的范圍之內。在本發(fā)明的最佳實施例中，這個感興
趣區(qū)是圓形，這個(x，y)坐標位于圓形感興趣區(qū)的幾何中心。
在此描述的本發(fā)明實現了發(fā)明者的主要目標，主要是定位一個和 臨床骨質疏松癥評估有價值的感興趣區(qū)，按研究對象跟骨的尺寸調節(jié) 感興趣區(qū)從而維持感興趣區(qū)的相對位置不變，同時保證優(yōu)越的可重復 性。雖然上文公開了多個本發(fā)明的實施例，但應了解本發(fā)明并不局限 于這些實施例。所述領域中的技術人員可以對本發(fā)明做示范用的最佳 實施例做多種修改和補充而不偏離本發(fā)明對這種技術所作功獻的精 神和范圍。因此，將認識到在這里請求和提供的專利保護應當被認為 擴展到所請求保護的主題，并且其所有等效完全在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種用于定位研究對象腳跟骨中的感興趣區(qū)的方法，其步驟包括a.將所述研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一個表面，所述腳的底部放置在該表面上，所述定位裝置還有另一個表面，所述腳的跟部后端靠在這另一表面上；b.選擇一個比例常數，一個角度和一個參照系；c.確定一個所述研究對象腳的一個尺寸；d.將一對分別安裝在所述腳的跟部內外二側的超聲波傳感器沿所述角度在所述參照系中移動一段距離，該距離等于所述比例常數與所述尺寸的乘積；從而定位所述研究對象跟骨的感興趣區(qū)。
2. 按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述尺寸是所述腳 的跟部后端至所述腳的第一跖骨頭的距離。
3. —種用于定位研究對象腳跟骨中的感興趣區(qū)的方法，其步驟包括a. 將所述研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一 個表面，所述腳的底部放置在該表面上，所述定位裝置還有另一個表 面，所述腳的跟部后端靠在這另一表面上；b. 分別選擇x和y的運動函數式， 一對超聲波傳感器將按所述 函數式運動；c. 選擇一個參照系，確定所述研究對象中至少一個身體部位的尺寸；d. 將一對分別安裝在所述腳的跟部內外二側的超聲波傳感器按 所述運動函數式在所述參照系中運動，從而定位所述研究對象跟骨的 感興趣區(qū)。
4. 按權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的至少一個身 體部位的尺寸是所述腳的跟部后端至所述腳的第一跖骨頭的距離。
5. —種用于定位研究對象腳跟骨中的感興趣區(qū)的方法，其步驟包括a. 將所述研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一 個表面，所述腳的底部放置在該表面上；b. 分別選擇x和y的運動函數式， 一對超聲波傳感器將按所述 函數式運動；c. 選擇一個參照系，確定所述研究對象中至少一個身體部位的尺寸；d. 將一對分別安裝在所述腳的跟部內外二側的超聲波傳感器按 所述運動函數式在所述參照系中運動，從而定位所述研究對象跟骨的 感興趣區(qū)。
6. 按權利要求5所述的方法，其特征在于，所述的至少一個身 體部位的尺寸是所述腳的跟部后端至所述腳的第一跖骨頭的距離。
7. —種用于定位研究對象腳跟骨中的感興趣區(qū)的方法，其步驟包括a. 將所述研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一 個表面，所述腳的底部放置在該表面上，所述定位裝置還有另一個表 面，所述腳的跟部后端靠在這另一表面上；b. 選擇一個比例常數， 一個角度和一個參照系；c. 確定一個所述研究對象腳的一個尺寸；d. 將一個安裝在所述腳的跟部側面的超聲波傳感器沿所述角度 在所述參照系中移動一段距離，該距離等于所述比例常數與所述尺寸 的乘積；從而定位所述研究對象跟骨的感興趣區(qū)。
8. 按權利要求7所述的方法，其特征在于，所述尺寸是所述腳 的跟部后端至所述腳的第一跖骨頭的距離。
9. 按權利要求7所述的方法，其特征在于，所述跟部側面是內側。
10. 按權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的跟部側面是夕卜側。
11. 一種用于定位研究對象腳跟骨中的感興趣區(qū)的方法，其步驟包括a. 將所述研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一 個表面，所述腳的底部放置在該表面上，所述定位裝置還有另一個表 面，所述腳的跟部后端靠在這另一表面上；b. 分別選擇x和y的運動函數式， 一對超聲波傳感器將按所述 函數式運動；c. 選擇一個參照系，確定所述研究對象中至少一個身體部位的尺寸；d. 將一個安裝在所述腳的跟部側面的超聲波傳感器按所述運動 函數式在所述參照系中運動，從而定位所述研究對象跟骨的感興趣 區(qū)。
12. 按權利要求11所述的方法，其特征在于，所述的至少一個 身體部位的尺寸是所述腳的跟部后端至所述腳的第一跖骨頭的距離。
13. 按權利要求11所述的方法，其特征在于，所述的跟部側面 是內側。
14. 按權利要求11所述的方法，其特征在于，所述的跟部側面 是外側。
15. —種用于定位研究對象腳跟骨中的感興趣區(qū)的方法，其步驟包括a. 將所述研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一 個表面，所述腳的底部放置在該表面上；b. 分別選擇x和y的運動函數式， 一對超聲波傳感器將按所述 函數式運動；c. 選擇一個參照系，確定所述研究對象中至少一個身體部位的尺寸；d. 將一個安裝在所述腳的跟部側面的超聲波傳感器按所述運動 函數式在所述參照系中運動，從而定位所述研究對象跟骨的感興趣 區(qū)。
16. 按權利要求15所述的方法，其特征在于，所述的至少一個 身體部位的尺寸是所述腳的跟部后端至所述腳的第一跖骨頭的距離。
17. 按權利要求15所述的方法，其特征在于，所述的跟部側面 是內側。
18. 按權利要求15所述的方法，其特征在于，所述的跟部側面 是外側。
19. 一種用于定位研究對象腳跟骨中的感興趣區(qū)的裝置，所述裝 置包含一個定位裝置至少包含一個表面和至少一個超聲波傳感器，所述 定位裝置還包括構件用來按一組運動函數式來移動所述的至少一個超聲波傳感器，在所述的這組運動函數式中包括手段來利用所述研究 對象中至少一個身體部位的尺寸，在所述的定位裝置中還包括手段來 建立 一個參照系，由此來定位所述研究對象的所述腳中的所述跟骨的 所述感興趣區(qū)。
20. 按權利要求19所述的裝置，其特征在于，所述的至少一個 身體部位的尺寸包括所述腳的跟部后端至所述腳的第一跖骨頭的距 離。
21. 按權利要求19所述的裝置，其特征在于，所述的至少一個 超聲波傳感器包含分別位于所述研究對象的所述腳的跟部內外二側 的二個傳感器。
22. —種用于定位研究對象腳跟骨中的感興趣區(qū)的方法，其步驟包括a. 將所述研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一 個表面，所述腳的底部放置在該表面上，所述定位裝置還有另一個表 面，所述腳的跟部后端靠在這另一表面上；b. 選擇x和y坐標在一個參照系中的運動函數式；c. 確定所述研究對象中至少一個身體部位的尺寸； 從而定位所述研究對象跟骨的感興趣區(qū)。
23. 按權利要求22所述的方法，其特征在于，還包括測量跟部 寬度的步驟。
24. —種用于定位研究對象腳跟骨中的感興趣區(qū)的方法，其步驟包括a.將所迷研究對象的腳放置在定位裝置上，所述定位裝置有一 個表面，所述腳的底部放置在該表面上，在所述表面上有一參考標記用來定位所述腳的放置；b. 選擇x和y坐標在一個參照系中的運動函數式；c. 確定所述研究對象中至少一個身體部位的尺寸； 從而定位所述研究對象跟骨的感興趣區(qū)。
全文摘要
公開了一個發(fā)明可用來定位跟骨中的一個感興趣區(qū)。公開了一種方法和裝置，采用一對超聲波傳感器對骨的多種性質做超聲波評估。本發(fā)明包括將二個傳感器分別定位到腳跟的內外二側。定位是以需要做超聲波跟骨評估的研究對象身體的某一部分的尺寸為基礎的。在本發(fā)明的最佳實施例中，腳跟后端至第一跖骨頭的距離結合選定的一個比例常和一個角度來定位一對傳感器。這種定位方式保證了(1)測量的可重復性，(2)不同人的測量結果可作有意義的比較。有效地降低了跟骨非均質性對測量結果的負面影響。在本發(fā)明的一個替代實施例中，將單個傳感器安置于跟部的一側，并以脈沖回波方式工作。
文檔編號A61B8/08GK101199429SQ200710199470
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權日2006年12月13日
發(fā)明者喬納森·J·考夫曼, 羅鋼明 申請人:計算機邏輯公司