[发明专利]双水槽骨骼宽带超声衰减(BUA)成像测量装置

说明书

技术领域：

本发明属于医学超声应用领域，利用双水槽测量装置，通过骨骼对超声波的吸收特性测量，实现对骨骼宽带超声衰减BUA的成像。

背景技术：

骨质疏松症(Osteoporosis，简称：OP)是老年人普遍面临的一个问题，由于尚无有效和安全的方法治愈OP症，因此对OP症及时、准确的早期诊断成为各国研究的的热点。反映OP症的主要指标是骨矿密度(Bone mineral density，简称：BMD)，目前利用定量超声技术(Quantitative Ultrasonic technique，简称：QUS)检测骨(矿)密度是一种无损伤的创新技术。QUS是利用宽带超声衰减(Broadband ultrasound attenuation，简称：BUA)的变化来反映骨(矿)密度，且能够反映骨小梁结构的信息。

传统的超声骨(矿)密度测量是采用透射法，即采用两个传统的超声探头，一个是发射超声探头，一个是接收超声探头，将骨骼透射信号的频率与水的透射信号的频率比就是骨骼的超声衰减曲线，通过适当数学处理和变换得到BUA参数。最常用的测量装置就是将收发探头与测量样品通过亲水媒质如水囊紧密接触，使超声能量尽可能地发射出去或接收进来。由于超声收发探头受到不同程度挤压，使超声传感器的频率特性受到影响，从而影响了测量精度。另外这种装置限定了传感器或测量样品的运动，使系统只能测量样品固定位置的BUA值。

鉴于现有技术存在的不足，特提出本发明。

发明内容：

本发明提出双水槽测量装置，使发送接收传感器(探头)分别置于两个水槽中，而测量样品位于这两个水槽之间，采用亲水媒质如水囊使样品和两水槽壁无间隙接触。这样传感器不受水囊的挤压，频率特性在测量中不发生变化，从而提高了BUA测量精度。另外置于水槽的传感器(探头)可以通过一个机械移动机构方便地运动，可以测量样品的任意位置，而把不同位置的BUA测量出来就形成了BUA图像，最后由输出处理部分成像，这部分内容主要包括接收高频放大器和模数(即A/D)转换器，数据处理及BUA计算单元及BUA投影图像输出单元。另外，前后两水槽也可由一个环行水槽或其他形式的水容器实现(代替)，超声发射探头和超声接收探头放在环行水槽的两端。

本发明在超声骨密度测量中具有重要意义，它不仅提高了测量精度和测量数据的重复性，同时它将传统的超声对器官边界的形态学成像转换为超声功能成像，也就是对骨骼的物理参数BUA的形态学成像，开创了新的医学超声检测领域。同常规的X-射线投影成像检测骨密度一样，本发明给出了骨头的投影信息，有利于对病症(骨质疏松症)的正确诊断。

附图说明：

图1为总体结构框图：其中，1超声发射探头、2为前水槽、3为水囊、4为骨骼样品、5为后水槽、6为超声接收探头、7为机械移动机构、8为接收高频放大器和模数(即A/D)转换器、9是数据处理及BUA计算单元、10为BUA投影图像输出单元。

图2为超声发射探头[1]及前水槽[2]的相互位置示意图。

图3为超声接收探头[6]及后水槽[5]的相互位置示意图。

图4为前水槽[2]、后水槽[5]、骨骼样品[4]和水囊[3]的相互位置示意图。

具体实施方式：

下面结合附图说明本发明具体实施方式。超声发射探头[1]、超声接收探头[6]分别置于前水槽[2]和后水槽[5]的水中。首先对水囊[3]充水，使其和骨骼样品[4]、前水槽[2]和后水槽[5]中的水槽壁实现无间隙接触，然后超声发射探头[1]发射超声波，超声波在水、水槽壁、骨骼样品[4]等媒质中传播，超声接收探头[6]把接收到的超声波穿透信号转换为电信号，其通过接收高频放大器及模数(A/D)转换器[8]成为数字信号，再通过数据处理及BUA计算单元[9]转换为BUA，最后BUA投影图像输出单元[10]输出类似于X射线投影图像结果，另外在测量过程中超声发射探头[1]和超声接收探头[6]在测量中要做相应移动，这种移动由机械移动机构[7]实现。

为了得到BUA图像，超声波通过位置点p穿透骨骼，通过对接收信号处理就可得通过p点沿声束方向投影的BUA值。设该位置的超声透过骨骼[4]的信号的频谱是V_B(p，f)，透过水的超声信号频谱是V_w(p，f)。其中f是超声频率。则相应的BUA(p)值可由下式得到：