全干式超聲骨強(qiáng)度測量方法研究.pdf

1、骨質(zhì)疏松癥是一種常見的退行性疾病。隨著我國人口的快速老齡化，骨質(zhì)疏松和由此引發(fā)的骨折成為危害公眾健康的一個重要問題。骨強(qiáng)度的定量檢測評估是防治骨質(zhì)疏松癥的先決條件和有效手段，雙能X射線、定量CT等方法可實(shí)現(xiàn)骨密度的精確測量，但儀器昂貴、操作復(fù)雜且具有輻射性，難以滿足大規(guī)模篩查、普查和長期動態(tài)跟蹤測評的需求。定量超聲骨強(qiáng)度檢測方法具有測量準(zhǔn)確、無輻射、成本低和操作簡便的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合基層社區(qū)和家庭日常健康檢測的需求。針對這種情況，開展了全

2、干式耦合的超聲骨強(qiáng)度測量方法的研究，具體內(nèi)容包括：
　　 1、一種全干式超聲骨強(qiáng)度測量方法的
　　 基于超聲波在骨骼中傳播的理論模型和目前廣泛應(yīng)用的定量超聲檢測骨強(qiáng)度的原理及方法，建立了一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全干式超聲骨強(qiáng)度測量方法。該方法研制了柔軟而富有彈性的全干式耦合器，對各種不同形狀跟骨有較好的適應(yīng)性，全干式耦合器的使用使測試安全性、操作方便性、使用壽命和跟骨寬度測量精度均有所提高；采用高精度力敏傳感器實(shí)時檢測跟骨

3、夾緊力，保證每次測量夾緊程度的一致性；使用雙向?qū)к?、換檔裝置等實(shí)現(xiàn)跟骨的精確定位；利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了超聲波信號的激發(fā)、接收、信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、存儲和上傳上位機(jī)；采用五點(diǎn)三次平滑算法實(shí)現(xiàn)超聲波信號的有效軟件去噪；采用快速傅立葉變換和最小二乘法線性擬合實(shí)現(xiàn)寬帶超聲衰減(BUA)的獲??；采用閾值加極值的判別方法提取超聲波傳播時間特征點(diǎn)，進(jìn)而獲取超聲傳播速度(SOS)。
　　 2、環(huán)境溫度對全干式超聲骨強(qiáng)度測量結(jié)果的影響規(guī)律研究，并

4、建立消除溫度影響的方法
　　 通過實(shí)驗(yàn)詳細(xì)分析了環(huán)境溫度對全干式耦合的超聲骨強(qiáng)度測量精度的影響規(guī)律，認(rèn)識了全干式超聲骨強(qiáng)度測量中消除溫度影響的必要性。進(jìn)而提出一種基于PWM閉環(huán)控制產(chǎn)生恒溫?zé)犸L(fēng)的方法，該方法產(chǎn)生的恒溫?zé)犸L(fēng)保證了超聲傳輸通道溫度的恒定，減小了環(huán)境溫度對超聲骨強(qiáng)度測量精度的影響，該方法的有效性通過實(shí)驗(yàn)得到了初步驗(yàn)證。
　　 3、全干式耦合的超聲骨強(qiáng)度測量平臺的重復(fù)性和有效性研究
　　 重復(fù)性評估：采用

5、兩個直接測量參數(shù)(BUA和SOS)的變異系數(shù)均方根百分比(CVRMS％)來評價重復(fù)性，分別選擇了11人和18人進(jìn)行了短期和長期的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，SOS，BUA的短期CVRMS%分別為0.30,4.24;中期CVRMS%分別為0.39,4.33，達(dá)到了國外同類設(shè)備的水平。有效性評估：與DEXA設(shè)備(GELunar Prodigy;GE，USA)的30人相關(guān)性實(shí)驗(yàn)表明，跟骨骨強(qiáng)度指數(shù)與腰椎骨密度相關(guān)系數(shù)r=0.793(p＜0.01);與韓國超聲

6、骨強(qiáng)度設(shè)備(SONOST-3000)的15人相關(guān)性實(shí)驗(yàn)表明，自制測量平臺所測跟骨骨強(qiáng)度指數(shù)與韓國儀器所測骨質(zhì)指數(shù)的相關(guān)系數(shù)r=0.860(p＜0.01)，這些結(jié)果表明自主研制的全干式超聲骨強(qiáng)度測量平臺具有較好的有效性。
　　 4、初步建立了適合中國人群的成年人骨強(qiáng)度評價標(biāo)準(zhǔn)
　　 基于分層抽樣方法從合肥、深圳、南京抽樣采集500名成年人的骨強(qiáng)度測量數(shù)據(jù)。利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和曲線回歸分析初步建立成年人的骨強(qiáng)度評價標(biāo)準(zhǔn)，包括男

7、、女性骨強(qiáng)度隨年齡變化的趨勢曲線，男、女性平均骨強(qiáng)度峰值，男、女性性骨強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差等信息。并運(yùn)用Bland-Altman法對初步建立的成年人骨強(qiáng)度評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了評估，結(jié)果表明根據(jù)該評價標(biāo)準(zhǔn)作出的評價結(jié)果與DEXA的評價結(jié)果有較好的一致性。
　　 5、全干式超聲骨強(qiáng)度儀的應(yīng)用研究
　　 應(yīng)用一：根據(jù)日常運(yùn)動量的大小，將30名青年志愿者分為運(yùn)動組和不運(yùn)動組，采用t檢驗(yàn)對兩組骨強(qiáng)度均值進(jìn)行分析，結(jié)果表明運(yùn)動組的骨強(qiáng)度峰值顯著高