定量超声法骨密度检测的关键技术研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要定量超声法诊断骨质疏松症以其廉价、无辐射等优势已成为最具发展潜力的骨密度测量方法之一。针对目前国内的定量超声测量仪大多来自进口的现状，研制具有完全自主知识产权的定量超声测量仪是医学界广泛关注的课题。其中定量超声骨密度检测的传感器设计和超声信号数据采集与处理是仪器研制开发的两大关键技术，对整个定量超声测量仪的研发具有重要意义，课题着重对这两大关键技术进行研究。课题在深入分析定量超声测量骨密度基础理论和测量原理的基础上，设计了定量超声法测量骨密度的传感器及其配套电路，并利用Pspice软件对电路进行仿真研究，研制了满足超声波传

2、感器测量需要的发射和接收电路。课题对设计参数不同的超声波传感器进行对比实验，获得了设计参数与性能之间的关系，结果表明，随着传感器背衬块中钨粉比例和传感器匹配层层数的增加，传感器响应波形的峰．峰值和振荡次数都相应减少。权衡传感器设计参数对传感器灵敏度与脉冲宽度的影响，确定了较为合理的钨粉比例和匹配层。在实验室已有的条件下，重点探讨了以横向透射技术为主的定量超声参数检测方法，以准确获得定量超声参数。设计并开发了基于TMS320F2812的超声信号数据采集系统，采用片上自带的12位ADC进行数据采集，实现了收发两路超声信号的同步控制与数据采集，同时获得

3、了超声波信号在有无骨骼衰减两种情况下接收到的波形数据。对椭圆带通滤波后的发射和接收信号进行延时互相关运算，得到超声波在骨骼中传播的时间及速度。同时，比较有骨和无骨两种情况下接收信号的FFT形式，得到骨骼样品的衰减系数。对多组骨骼样品的超声传播速度和衰减参数进行估算，估算结果均能反映其骨质特征，达到了定量超声参数检测的预期效果。关键词：定量超声；超声传感器；超声传播速度；宽带超声衰减；数据采集；互相关；傅罩叶变换江苏大学硕士学位论文ABSTRACTQuantitativeultrasonicdiagnosisforosteoporosishasbe

4、comeoneofthemostpotentialmethodstomeasurebonedensityforitslow—cost，noradiationandotheradvantages．Atpresent，thedomesticquantitativeultrasoundmeasuringinstrumentsmostlycomefromtheimport．Inviewofthissituation，developmentofquantitativeultrasoundmeasuringinstrumentsthatpossessinde

5、pendentintellectualpropertyisauniversallyconcernedtopicindomesticmedicalfield．Thedesignofhigh—poweredultrasonictransducerandthedataacquisitionandprocessingofultrasonicsignalaretwokeytechnologiesthatareofimportancetothedevelopmentofthewholeinstrument．Inthispaper，thetwokeytechn

6、ologiesareemphaticallystudied．Onthebasisofanalyzingthebasictheoryandthemeasuringprincipleofquantitativeultrasound，ultrasonictransducersofmeasuringBMDandthesuitedcircuitaredesigned．ThecircuitissimulatedbyPspiceandthesuitedcircuitwhichcanmeettheneedsofemissionandmeasurementisga

7、ined．Contrastingexperimentshavebeencarriedonultrasonictransducerswithdifferentdesignparameter．Therelationbetweendesignparameterandperformanceofthetransducerisobtained．Theexperimentindicatesthatwhenproportionoftungstenindampblockandnumberofmatchinglayerareincreased，thepeaktope

8、akvalueofresponsewavedecreasesgraduallyandthenumberofoscillationsdec