專利名稱：雙水槽骨骼寬帶超聲衰減(bua)成像測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)超聲應(yīng)用領(lǐng)域，利用雙水槽測(cè)量裝置，通過(guò)骨骼對(duì)超聲波的吸收 特性測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)骨骼寬帶超聲衰減BUA的成像。
背景技術(shù)：
骨質(zhì)疏松癥(Osteoporosis,簡(jiǎn)稱0P)是老年人普遍面臨的一個(gè)問(wèn)題，由于尚無(wú) 有效和安全的方法治愈OP癥，因此對(duì)OP癥及時(shí)、準(zhǔn)確的早期診斷成為各國(guó)研究的的熱點(diǎn)。 反映OP癥的主要指標(biāo)是骨礦密度(Bone mineral density,簡(jiǎn)稱BMD)，目前利用定量超聲 技術(shù)(Quantitative Ultrasonic technique,簡(jiǎn)稱QUS)檢測(cè)骨(礦)密度是一種無(wú)損傷 的創(chuàng)新技術(shù)。QUS是利用寬帶超聲衰減(Broadband ultrasound attenuation,簡(jiǎn)稱BUA) 的變化來(lái)反映骨(礦)密度，且能夠反映骨小梁結(jié)構(gòu)的信息。 傳統(tǒng)的超聲骨(礦)密度測(cè)量是采用透射法，即采用兩個(gè)傳統(tǒng)的超聲探頭，一個(gè)是 發(fā)射超聲探頭，一個(gè)是接收超聲探頭，將骨骼透射信號(hào)的頻率與水的透射信號(hào)的頻率比就 是骨骼的超聲衰減曲線，通過(guò)適當(dāng)數(shù)學(xué)處理和變換得到BUA參數(shù)。最常用的測(cè)量裝置就是 將收發(fā)探頭與測(cè)量樣品通過(guò)親水媒質(zhì)如水囊緊密接觸，使超聲能量盡可能地發(fā)射出去或接 收進(jìn)來(lái)。由于超聲收發(fā)探頭受到不同程度擠壓，使超聲傳感器的頻率特性受到影響，從而影 響了測(cè)量精度。另外這種裝置限定了傳感器或測(cè)量樣品的運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)只能測(cè)量樣品固定 位置的BUA值。 鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出雙水槽測(cè)量裝置，使發(fā)送接收傳感器(探頭)分別置于兩個(gè)水槽中，而 測(cè)量樣品位于這兩個(gè)水槽之間，采用親水媒質(zhì)如水囊使樣品和兩水槽壁無(wú)間隙接觸。這樣 傳感器不受水囊的擠壓，頻率特性在測(cè)量中不發(fā)生變化，從而提高了 BUA測(cè)量精度。另外置 于水槽的傳感器(探頭)可以通過(guò)一個(gè)機(jī)械移動(dòng)機(jī)構(gòu)方便地運(yùn)動(dòng)，可以測(cè)量樣品的任意位 置，而把不同位置的BUA測(cè)量出來(lái)就形成了BUA圖像，最后由輸出處理部分成像，這部分內(nèi) 容主要包括接收高頻放大器和模數(shù)(即A/D)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)處理及BUA計(jì)算單元及BUA投影 圖像輸出單元。另外，前后兩水槽也可由一個(gè)環(huán)行水槽或其他形式的水容器實(shí)現(xiàn)(代替)， 超聲發(fā)射探頭和超聲接收探頭放在環(huán)行水槽的兩端。 本發(fā)明在超聲骨密度測(cè)量中具有重要意義，它不僅提高了測(cè)量精度和測(cè)量數(shù)據(jù)的 重復(fù)性，同時(shí)它將傳統(tǒng)的超聲對(duì)器官邊界的形態(tài)學(xué)成像轉(zhuǎn)換為超聲功能成像，也就是對(duì)骨 骼的物理參數(shù)BUA的形態(tài)學(xué)成像，開(kāi)創(chuàng)了新的醫(yī)學(xué)超聲檢測(cè)領(lǐng)域。同常規(guī)的X-射線投影成像 檢測(cè)骨密度一樣，本發(fā)明給出了骨頭的投影信息，有利于對(duì)病癥(骨質(zhì)疏松癥)的正確診斷。


圖1為總體結(jié)構(gòu)框圖其中，1超聲發(fā)射探頭、2為前水槽、3為水囊、4為骨骼樣品、5為后水槽、6為超聲接收探頭、7為機(jī)械移動(dòng)機(jī)構(gòu)、8為接收高頻放大器和模數(shù)(即A/D)轉(zhuǎn)
換器、9是數(shù)據(jù)處理及BUA計(jì)算單元、10為BUA投影圖像輸出單元。 圖2為超聲發(fā)射探頭[1]及前水槽[2]的相互位置示意圖。 圖3為超聲接收探頭[6]及后水槽[5]的相互位置示意圖。 圖4為前水槽[2]、后水槽[5]、骨骼樣品[4]和水囊[3]的相互位置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合

本發(fā)明具體實(shí)施方式
。超聲發(fā)射探頭[1]、超聲接收探頭[6]分 別置于前水槽[2]和后水槽[5]的水中。首先對(duì)水囊[3]充水，使其和骨骼樣品[4]、前水 槽[2]和后水槽[5]中的水槽壁實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙接觸，然后超聲發(fā)射探頭[1]發(fā)射超聲波，超聲 波在水、水槽壁、骨骼樣品[4]等媒質(zhì)中傳播，超聲接收探頭[6]把接收到的超聲波穿透信 號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其通過(guò)接收高頻放大器及模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器[8]成為數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)數(shù) 據(jù)處理及BUA計(jì)算單元[9]轉(zhuǎn)換為BUA，最后BUA投影圖像輸出單元[10]輸出類似于X射 線投影圖像結(jié)果，另外在測(cè)量過(guò)程中超聲發(fā)射探頭[1]和超聲接收探頭[6]在測(cè)量中要做 相應(yīng)移動(dòng)，這種移動(dòng)由機(jī)械移動(dòng)機(jī)構(gòu)[7]實(shí)現(xiàn)。 為了得到BUA圖像，超聲波通過(guò)位置點(diǎn)p穿透骨骼，通過(guò)對(duì)接收信號(hào)處理就可得通 過(guò)P點(diǎn)沿聲束方向投影的BUA值。設(shè)該位置的超聲透過(guò)骨骼[4]的信號(hào)的頻譜是Ve(p，f)， 透過(guò)水的超聲信號(hào)頻譜是Vjp， f)。其中f是超聲頻率。則相應(yīng)的BUA(p)值可由下式得 到 公式(1)的實(shí)現(xiàn)是在數(shù)據(jù)處理及BUA計(jì)算單元[9]中完成的。當(dāng)超聲發(fā)射探頭[1] 和超聲接收探頭[6]對(duì)不同位置點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，就可以測(cè)量到通過(guò)其他點(diǎn)的沿聲束方向投影的 BUA(p)值，單元[10]在一個(gè)二維平面內(nèi)，在對(duì)應(yīng)的位置p點(diǎn)用BUA值對(duì)灰度或色彩進(jìn)行調(diào) 制，就實(shí)現(xiàn)了 BUA投影圖像的輸出。 順便指出為了提高接收信號(hào)的信噪比，擴(kuò)展超聲波測(cè)量深度，可以采用超聲波編 碼發(fā)射和接收技術(shù)，這時(shí)數(shù)據(jù)處理及BUA計(jì)算單元[9]應(yīng)配置匹配濾波器。20 lg
(1)
權(quán)利要求
一種雙水槽骨骼寬帶超聲衰減(BUA)成像測(cè)量裝置，由測(cè)量部分、數(shù)據(jù)處理部分和輸出部分組成，所述數(shù)據(jù)處理部分包括接收高頻放大器和模數(shù)(即A/D)轉(zhuǎn)換器(8)、數(shù)據(jù)處理及BUA計(jì)算單元(9)，其特征在于所述測(cè)量部分采用雙水槽測(cè)量，超聲發(fā)射探頭(1)置于前水槽(2)中，超聲接收探頭(6)置于后水槽(5)中，被測(cè)骨骼樣品(4)置于前后兩水槽之間；所述輸出部分為BUA投影圖像輸出單元(10)。
2. 如權(quán)利要求1所述雙水槽骨骼寬帶超聲衰減(BUA)成像測(cè)量裝置，其特征在于超聲 發(fā)射探頭(1)和超聲接收探頭(6)在骨密度測(cè)量過(guò)程中可作相對(duì)移動(dòng)。
3. 如權(quán)利要求1所述雙水槽骨骼寬帶超聲衰減(BUA)成像測(cè)量裝置，其特征在于前后 兩水槽可由一個(gè)環(huán)行水容器實(shí)現(xiàn)。
4. 如權(quán)利要求1-3所述雙水槽骨骼寬帶超聲衰減(BUA)成像測(cè)量裝置，其特征在于被 測(cè)骨骼樣品(4)可通過(guò)水囊(3)與前后兩水槽無(wú)間隙接觸，所述水囊(3)可變形。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種骨骼寬帶超聲衰減的BUA成像方法。利用雙水槽測(cè)量裝置，使發(fā)送接收傳感器分別置于兩個(gè)水槽中，而測(cè)量樣品位于這兩個(gè)水槽之間，采用水囊使樣品和兩水槽壁無(wú)間隙接觸。這樣傳感器不受水囊的擠壓，頻率特性在測(cè)量中不發(fā)生變化，從而提高了BUA測(cè)量精度。另外置于水槽的傳感器可以方便地運(yùn)動(dòng)，可以測(cè)量樣品的任意位置，而把不同位置的BUA測(cè)量出來(lái)就形成了BUA圖像。
文檔編號(hào)G01N29/06GK101773397SQ20091025166
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者彭虎 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)