專利名稱：全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是醫(yī)學(xué)測量人體跟骨骨強(qiáng)度指數(shù)的方 法，具體為一種全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法。
背景技術(shù)：
骨質(zhì)疏松癥是中老年人最常見的慢性疾病之一，它已經(jīng)成為威脅人類健康和生 活質(zhì)量的重要因素。骨質(zhì)疏松癥是一種系統(tǒng)性骨病，其特征是骨礦物質(zhì)密度(骨密度) 的下降和骨的微細(xì)結(jié)構(gòu)破壞，表現(xiàn)為骨的脆性增加，因而骨折的危險(xiǎn)性大為增加，即使 是輕微的創(chuàng)傷或無外傷的情況下也容易發(fā)生骨折。據(jù)世界衛(wèi)生組織的資料，骨質(zhì)疏松癥 的嚴(yán)重性僅次于心血管病，威脅大于乳腺癌、前列腺癌等疾病。骨質(zhì)疏松癥一旦確診， 在現(xiàn)有的醫(yī)療技術(shù)水平下，還沒有行之有效的治療方法，因而早期預(yù)防非常重要。通過 加強(qiáng)生活方式干預(yù)和相應(yīng)的藥物治療，改善骨礦物質(zhì)密度和骨的微細(xì)結(jié)構(gòu)，可以降低骨 折風(fēng)險(xiǎn)。世界衛(wèi)生組織公布癥斷骨質(zhì)疏松癥標(biāo)準(zhǔn)為1.骨質(zhì)正常骨密度不低于正常同性別年輕成年人骨密度峰值的平均值1個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)差(T值2-1)。2.骨質(zhì)減少(骨質(zhì)流失)骨密度低于正常同性別年輕成年人骨密度峰值的平均 值在1 2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之間(-2.5 < T值< -1)。3.骨質(zhì)疏松骨密度低于正常同性別年輕成年人骨密度峰值的平均值2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 差或以下(T值S-2.5)因此，骨密度測量顯得尤為重要。從20世紀(jì)30年代就著手研究BMD定量測 量方法。在60年代以前主要為X射線法及X射線光密度法等，因其靈敏度及精確性均 較差，已很少使用。隨著電子、傳感和信息處理技術(shù)的發(fā)展，先后有多種檢測BMD的 方法出現(xiàn)，主要包括單光子吸收法(SPA)、雙光子吸收法(DPA)、雙能X線吸收測定 (DEXA)、定量CT(QCT)，上述方法檢測精度較高，但設(shè)備價(jià)格昂貴、測量過程繁瑣， 適合作為臨床確診使用。近年來，定量超聲(QUS)測量骨密度測試技術(shù)發(fā)展迅猛。定量超聲主要利用超 聲波穿透衰減來測量跟骨等部位的骨密度，其主要參數(shù)為寬帶超聲衰減BUA、超聲傳播 速度SOS和由二者線性組合得到的骨強(qiáng)度指數(shù)STI，其中骨強(qiáng)度指數(shù)STI不僅能反映骨質(zhì) 量，還可以反映骨結(jié)構(gòu)。同時(shí)，超聲測量價(jià)格低廉、操作簡便、無輻射風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，成 為早期診斷和預(yù)測骨折的理想檢查方法。申請(qǐng)?zhí)枮?00620072519.1的中國專利公開了一種利用超聲波衰減檢測跟骨密 度的方法和裝置，但是該專利并沒有具體提出探頭夾緊跟骨的方式，跟骨外部有一定厚 度的軟組織結(jié)構(gòu)，在探頭夾緊跟骨過程中會(huì)導(dǎo)致軟組織變形，因此無法確保每次探頭夾 緊時(shí)，軟組織變形度是一致的，即無法確保每次實(shí)際測量的部位是一致的，從而影響超 聲測量精度；申請(qǐng)?zhí)枮?00610059647.7的中國專利公開了一種通過測量測試跟骨部位 溫度，以此溫度為依據(jù)補(bǔ)償超聲傳播速度的測量方法，但是該方法只是測量測試者跟骨部位溫度，由于測量跟骨部位曝露與外界，其溫度變化因環(huán)境溫度的不同引起的差異較 大，因此補(bǔ)償存在較大誤差，可能會(huì)導(dǎo)致測量的不準(zhǔn)確；申請(qǐng)?zhí)枮?00820118612.0的中 國專利公開了一種超聲骨密度檢測儀，該專利中提及使用一種囊泡裝載于探頭上，并沒 有對(duì)囊泡進(jìn)行具體的闡述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，以解 決現(xiàn)有技術(shù)的超聲波檢測跟骨骨強(qiáng)度方法和裝置存在的誤差大，精度低的問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，采用與超聲發(fā)送、接收單元連 接的超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭，所述超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭夾緊在人體待測 跟骨部，其特征在于在所述超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭前端分別設(shè)置有全干固態(tài)耦 合器，所述全干固態(tài)耦合器為干式柔性且可傳遞超聲波的介質(zhì)構(gòu)成的固狀物，所述超聲 發(fā)送探頭、超聲接收探頭由夾緊器帶動(dòng)其夾緊在人體待測跟骨部，所述夾緊器由夾緊力 檢測單元、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和微處理器控制，且所述夾緊器電連接有寬度檢測單元，依次包括 以下步驟(1)恒溫?zé)釟饧訜釂卧獙?duì)超聲發(fā)送探頭上的全干固態(tài)耦合器、全干固態(tài)耦合器與 人體待測跟骨部接觸處傳送熱氣以進(jìn)行恒溫控制，使得全干固態(tài)耦合器、全干固態(tài)耦合 器與待測跟骨接觸處達(dá)到設(shè)定的溫度并保持此溫度；(2)夾緊力檢測單元檢測夾緊器帶動(dòng)的超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭夾緊待測跟 骨部的夾緊力，當(dāng)夾緊力檢測單元檢測所述夾緊力達(dá)到設(shè)定的力值時(shí)，控制夾緊器帶動(dòng) 的超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭停止夾緊，夾緊過程完成；(3)當(dāng)夾緊過程完成后，寬度檢測單元測量完成夾緊過程中的超聲發(fā)送探頭或超 聲接收探頭所移動(dòng)的距離，再計(jì)算出夾緊過程前超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭之間間距 與超聲探頭移動(dòng)距離的差值，即為待測跟骨部實(shí)際寬度；(4)激發(fā)超聲對(duì)待測跟骨部進(jìn)行測量，通過超聲發(fā)送探頭向待測跟骨部發(fā)送超聲 波，超聲接收探頭接收透過待測跟骨部的超聲波，并向數(shù)據(jù)處理單元傳送超聲波數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)處理單元處理和分析數(shù)據(jù)后得到超聲波透過人體待測跟骨部的穿透衰減，結(jié)合待測 跟骨部實(shí)際寬度，采用定量超聲法分析得到骨強(qiáng)度指數(shù)。所述的全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，其特征在于所述超聲 發(fā)送探頭、超聲接收探頭由同一步進(jìn)電機(jī)控制的夾緊器帶動(dòng)其夾緊在人體待測跟骨部， 通過由微處理器構(gòu)成的寬度檢測單元測量步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滑塊在螺桿上移動(dòng)的距離，進(jìn)而 得到超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭之間間距的變化值。所述的全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，其特征在于所述全干 固態(tài)耦合器、全干固態(tài)耦合器與夾持有超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭的人體待測跟骨部 接觸處處于恒溫?zé)釟饧訜釂卧O(shè)定溫度下的恒溫環(huán)境中。所述的全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，其特征在于還包括力 傳感器，所述力傳感器安裝在超聲發(fā)送探頭或超聲接收探頭上，或者力傳感器分別安裝 在超聲發(fā)送探頭和超聲接收探頭上，所述力傳感器與微處理器構(gòu)成的夾緊力檢測單元連
4接，微處理器檢測到超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭產(chǎn)生的夾緊力達(dá)到預(yù)設(shè)的力值時(shí)，超 聲探頭停止夾緊。本發(fā)明的有益效果為(1)本發(fā)明中的全干固態(tài)耦合器解決了超聲發(fā)送、接收探頭直接夾于跟骨表面 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的空隙，導(dǎo)致超聲在透過跟骨前能量損失較大的問題，本發(fā)明中的耦合 器為全干式、全固態(tài)的全干固態(tài)耦合器，可以根據(jù)不同的跟骨表面形狀而發(fā)生相應(yīng)的變 化，超聲發(fā)送、接收探頭及全干固態(tài)耦合器與待測跟骨可以緊密接觸，可以最大程度地 減少超聲在空氣與待測跟骨部位之間的界面損失，使超聲在探頭與跟骨之間達(dá)到最大有 效的傳輸，更加準(zhǔn)確反映骨強(qiáng)度；(2)本發(fā)明中的恒溫?zé)釟饧訜釂卧獙?duì)測量過程進(jìn)行恒溫控制，使得全干固態(tài)耦合 器與待測跟骨部之間的溫度平衡可以迅速地達(dá)到，避免了熱量交換時(shí)間過長所產(chǎn)生的測
量誤差，使得測量精確度進(jìn)一步提高；(3)本發(fā)明中的夾緊力檢測單元可以確保同一測試者不同次測量時(shí)，探頭夾緊的 力度是相同的，使得全干固態(tài)耦合器和跟骨外部的軟組織因超聲探頭擠壓時(shí)所產(chǎn)生的變 形程度基本一致，保證不同次測量時(shí)定位的重復(fù)性；同時(shí)，通過步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行寬度 檢測，可獲得超聲發(fā)送、接收探頭夾緊待測跟骨的實(shí)際厚度，每次測量條件一致化，使 得測量誤差最小化。


圖1為本發(fā)明方法所采用的單元的邏輯框圖。圖2為裝載全干固態(tài)耦合器的超聲探頭結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示。恒溫?zé)釟饧訜釂卧?.2產(chǎn)生熱氣進(jìn)行恒溫控制；夾緊力檢測單 元1.3在超聲發(fā)送、接收探頭及全干固態(tài)耦合器1.1夾緊過程中對(duì)夾緊力檢測；在超聲發(fā) 送、接收探頭及全干固態(tài)耦合器1.1夾緊后，寬度檢測單元1.4對(duì)實(shí)際待測跟骨寬度進(jìn)行 檢測；數(shù)據(jù)處理單元1.5處理和分析采集到的數(shù)據(jù)；首先啟動(dòng)恒溫?zé)釟饧訜釂卧?.2進(jìn)行溫度控制，使整個(gè)測試過程處于一個(gè)恒溫環(huán) 境中進(jìn)行；同時(shí)，將待測跟骨放置于超聲探頭之間，讓超聲探頭夾緊待測跟骨，通過夾 緊力檢測單元1.3檢測夾緊力大小，使超聲探頭在設(shè)定的力值下夾緊跟骨；當(dāng)夾緊過程完 成后，利用寬度檢測單元1.4測量出實(shí)際待測跟骨寬度；最后，數(shù)據(jù)處理單元1.5處理和 分析采集到的數(shù)據(jù)。如圖2所示。耦合器2.1為全干式、全固態(tài)的全干固態(tài)耦合器，全干固態(tài)耦合器 為硬度可調(diào)且可傳遞超聲波的介質(zhì)構(gòu)成的固狀物。裝載于超聲發(fā)送探頭2.2、超聲接收探 頭2.3表面上。本發(fā)明中，全干固態(tài)耦合器位于超聲發(fā)送、接收探頭與測量部位之間，當(dāng)超聲 發(fā)送、接收探頭夾緊待測跟骨時(shí)，全干固態(tài)耦合器的形態(tài)可以根據(jù)待測跟骨部的不規(guī)則 形狀而相應(yīng)地變化，使其與跟骨緊密接觸。恒溫?zé)釟饧訜釂卧紫仍O(shè)定合適的測量溫度，再通過產(chǎn)生的熱氣對(duì)全干固態(tài)耦合器及全干固態(tài)耦合器與跟骨接觸處進(jìn)行溫度控制，使其達(dá)到設(shè)定值并在測量過程中保 持恒定值。夾緊力檢測單元檢測超聲探頭夾緊跟骨時(shí)產(chǎn)生的夾緊力，當(dāng)夾緊力達(dá)到設(shè)定的 力值時(shí)，超聲探頭停止夾緊。跟骨寬度檢測單元利用超聲探頭所夾緊的跟骨寬度應(yīng)等于超聲探頭之間的初始 距離減去超聲探頭所移動(dòng)的距離。數(shù)據(jù)處理單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得到測試結(jié)果。
權(quán)利要求
1.全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，采用與超聲發(fā)送、接收單元連接 的超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭，所述超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭夾緊在人體待測跟 骨部，其特征在于在所述超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭前端分別設(shè)置有全干固態(tài)耦合 器，所述全干固態(tài)耦合器為干式柔性且可傳遞超聲波的介質(zhì)構(gòu)成的固狀物，所述超聲發(fā) 送探頭、超聲接收探頭由夾緊器帶動(dòng)其夾緊在人體待測跟骨部，所述夾緊器由夾緊力檢 測單元、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和微處理器控制，且所述夾緊器電連接有寬度檢測單元，依次包括以 下步驟(1)恒溫?zé)釟饧訜釂卧獙?duì)超聲發(fā)送探頭上的全干固態(tài)耦合器、全干固態(tài)耦合器與人體 待測跟骨部接觸處傳送熱氣以進(jìn)行恒溫控制，使得全干固態(tài)耦合器、全干固態(tài)耦合器與 待測跟骨接觸處達(dá)到設(shè)定的溫度并保持此溫度；(2)夾緊力檢測單元檢測夾緊器帶動(dòng)的超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭夾緊待測跟骨部 的夾緊力，當(dāng)夾緊力檢測單元檢測所述夾緊力達(dá)到設(shè)定的力值時(shí)，控制夾緊器帶動(dòng)的超 聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭停止夾緊，夾緊過程完成；(3)當(dāng)夾緊過程完成后，寬度檢測單元測量完成夾緊過程中的超聲發(fā)送探頭或超聲接 收探頭所移動(dòng)的距離，再計(jì)算出夾緊過程前超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭之間間距與超 聲探頭移動(dòng)距離的差值，即為待測跟骨部實(shí)際寬度；(4)激發(fā)超聲對(duì)待測跟骨部進(jìn)行測量，通過超聲發(fā)送探頭向待測跟骨部發(fā)送超聲波， 超聲接收探頭接收透過待測跟骨部的超聲波，并向數(shù)據(jù)處理單元傳送超聲波數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù) 處理單元處理和分析數(shù)據(jù)后得到超聲波透過人體待測跟骨部的穿透衰減，結(jié)合待測跟骨 部實(shí)際寬度，采用定量超聲法分析得到骨強(qiáng)度指數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，其特征在 于所述全干固態(tài)耦合器、全干固態(tài)耦合器與夾持有超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭的人 體待測跟骨部接觸處處于恒溫?zé)釟饧訜釂卧O(shè)定溫度下的恒溫環(huán)境中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，其特征在 于還包括力傳感器，所述力傳感器安裝在超聲發(fā)送探頭或超聲接收探頭上，或者力傳 感器分別安裝在超聲發(fā)送探頭和超聲接收探頭上，所述力傳感器與微處理器構(gòu)成的夾緊 力檢測單元連接，微處理器檢測到超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭產(chǎn)生的夾緊力達(dá)到預(yù)設(shè) 的力值時(shí)，超聲探頭停止夾緊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，其特征在 于所述超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭由同一步進(jìn)電機(jī)控制的夾緊器帶動(dòng)其夾緊在人體 待測跟骨部，通過由微處理器構(gòu)成的寬度檢測單元測量步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滑塊在螺桿上所移 動(dòng)的距離，進(jìn)而得到超聲發(fā)送探頭、超聲接收探頭之間間距的變化值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全干固態(tài)耦合式跟骨超聲骨強(qiáng)度指數(shù)檢測方法，該方法采用全干式、全固態(tài)耦合器，通過恒溫?zé)釟饧訜釂卧獙?duì)測量過程進(jìn)行恒溫控制，同時(shí)采用夾緊力檢測單元和寬度檢測單元對(duì)夾緊力進(jìn)行檢測及寬度檢測，確保每次測量條件一致化，使得測量誤差最小化，準(zhǔn)確反映骨強(qiáng)度指數(shù)。
文檔編號(hào)A61B8/08GK102008320SQ20101057963
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者占禮葵, 孫怡寧, 徐玉兵, 李文, 王杰, 陳衛(wèi), 陳焱焱, 馬祖長 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院