基于侧波的定量超声骨密度测量方法

论文摘要

近年来,定量超声测量在评估骨状态中发挥着越来越重要的作用。相比于传统使用的x射线吸收技术。这项技术价格低廉,无损伤,无辐射并且容易使用,并在过去的二十年里在临床骨质疏松症的诊断中予以不断发展和应用。当前可使用的技术多基于外周骨骼测量点测量超声透射中依频率衰减的斜率和超声声速。这项研究的目的在于发展超声技术来更好地估量骨密度和为早期发现骨质疏松提供更好的诊断方法。本文对比了诊断骨质疏松症的常见技术方法的优势和缺陷,介绍了定量超声技术中常用的超声参量,重点阐述了特定条件下存在的侧波。从数学原理上阐明了侧波的产生。根据侧波产生的原理建立物理模型,介绍了轴向透射技术测量骨密度的技术。我们应用体外轴向透射技术观察人体皮质骨的超声波传播。这项技术,依赖计算第一次到达信号的速度,用在骨折愈合或是骨质疏松的早期骨状态研究。四个类似的点源元件,两个发射器和两个接收器,用于产生一个宽的超声波束,部分波束以纵向临界角入射样本表面,然后接收从样本表面反射回的信号。从一个液体—固体界面反射的球面波的场分析预测,除了普通的反射波和振

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 常用骨质疏松症诊断技术
• 1.1.1 X 射线摄片技术
• 1.1.2 单光子吸收法（SPA）
• 1.1.3 双光子吸收法（DPA）
• 1.1.4 定量CT 技术（QCT）
• 1.1.5 双能X 线吸收测定法（DEXA）
• 1.2 定量超声技术（QUS）
• 1.2.1 透射技术
• 1.2.2 反射技术
• 1.3 诊断骨质疏松症的定量超声参量
• 1.3.1 声速
• 1.3.2 宽带超声衰减
• 1.3.3 硬度指数
• 1.3.4 反向散射系数
• 1.3.5 各参量及其线性组合与BMD 的相关性
• 1.4 本课题的研究内容
• 第2章 侧波理论
• 2.1 超声源
• 2.2 侧波的产生
• 2.2.1 将球波分解为平面波
• 2.2.2 反射波的积分表达
• 2.2.3 侧波的产生
• 第3章 侧波的物理模型与仿真
• 3.1 侧波的物理模型说明
• 3.1.1 侧波源的说明
• c'>3.1.2 临界射程的确定r_c
• 3.1.3 侧波方向的确定
• 3.1.4 侧波的波阵面
• 3.2 侧波用于轴向透射技术
• 3.2.1 时域内侧波与其它波分离
• 3.2.2 基于侧波的轴向透射技术
• 3.2.3 通过测量侧波到达时间和皮肤厚度可以计算出皮质骨的声速
• 第4章 仿真结果
• 4.1 侧波的到达时间
• 4.2 侧波到达的最小射程
• 4.3 水—固体界面附近的声场仿真
• 4.3.1 计算公式的推导
• 4.3.2 计算结果
• 4.3.3 分析与讨论
• 4.3.4 结论
• 第5章 总结和展望
• 参考文献
• 附录
• 致 谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录