[发明专利]基于声辐射力的超声波骨评价装置及剪切波参数检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声骨组织检测领域，尤其涉及一种基于声辐射力的超声波骨评价装置及剪切波参数检测方法。

背景技术

骨质疏松是以骨量减少、骨的微观结构退化为特征的，致使骨的脆性增加以及易于发生骨折的一种全身性骨骼疾病。骨质疏松与糖尿病、老年痴呆一起，被列为世界三大老年性疾病，它不仅严重危害人类健康，而且给家庭和社会带来极大负担。中国正逐步向老龄化社会过渡，作为中老年退行性疾病的骨质疏松症及其所引起的骨折已成为一个严重的社会问题。对于骨质疏松的策略是主动预防，早期诊断是关键。因此，对骨质疏松症诊断方法的研究受到国内外学术界和医学界的日益重视。

目前临床对骨质疏松的诊断广泛采用定量超声（Quantitative Ultrasound, QUS）技术。QUS的基本原理是用发射探头在骨组织中产生超声波，再用检测探头接收超声波。然后根据接收的超声波计算各种声学参数，例如声速、声衰减。然后利用物理模型或者经验公式将这些声学参数与骨组织特性联系起来，进而诊断骨质疏松。骨组织中可以传播两种声波：纵波（longitudinal wave）和横波（shear wave，也称为剪切波）。纵波的传播方向与质点振动方向一致，而剪切波的传播方向与质点振动方法垂直。两种声波在骨组织中的传播方式不同，与骨组织特性的联系也不同。例如纵波声速与骨的体模量相关，而剪切波声速与骨的剪切模量相关，不同的弹性模量反映了骨的不同生物力学特性。根据Sarvazyan等人的论文（Ultrasound in Medicine and Biology, Vol. 24, No. 9, pp. 1419–1435;1998），与骨组织的体模量相比，剪切模量分布在更宽的范围中，因此剪切模量对骨组织的变化更敏感。现有QUS技术发射的超声波都是纵波，得到的声学参数也都是纵波声学参数。如果在QUS测量的同时检测剪切波声学参数，将与纵波声学参数形成互补关系，可以更全面的对骨组织特性进行评估。

发明内容

现有QUS技术虽然应用广泛，但其测量精度不高，与基于X线的方法相比还有差距。鉴于现有QUS技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于声辐射力的超声波骨评价装置及剪切波声学参数检测方法，旨在定量检测骨组织中剪切波声学参数，与现有QUS技术互补，为骨组织评估提供更全面的信息。

本发明的技术方案如下：

一种基于声辐射力的超声波骨评价装置，其中，包括：

超声激励电路；

超声检测电路；

超声激励探头；

超声检测探头；

信号处理模块；

控制电路；

所述超声激励电路连接超声激励探头，所述超声检测电路连接超声检测探头和信号处理模块，所述控制电路连接超声激励电路、超声检测电路和信号处理模块；

所述超声激励电路以预定形式的激励信号激励超声激励探头，发射相应频带宽度的激励超声波，所述超声波聚焦于骨组织内部，通过声辐射力激励骨组织振动，产生剪切波并向四周传播，超声检测电路通过超声检测探头发射检测脉冲并接收回波，所述回波中包含了剪切波的振动信号，控制电路控制各个部分的时序和同步，信号处理模块对回波进行处理，从中提取剪切波，并计算骨组织的剪切波声学参数，然后根据所述声学参数输出骨组织状况评价结果。

所述基于声辐射力的超声波骨评价装置，其中，所述剪切波的质点振动方向与传播方向垂直。

所述基于声辐射力的超声波骨评价装置，其中，所述激励超声波是脉冲调幅波。

所述基于声辐射力的超声波骨评价装置，其中，所述激励超声波是连续调幅波。

所述基于声辐射力的超声波骨评价装置，其中，所述超声激励探头和超声检测探头为同一探头。

所述基于声辐射力的超声波骨评价装置，其中，所述超声激励探头和超声检测探头为不同探头。

所述基于声辐射力的超声波骨评价装置，其中，所述检测电路通过脉冲?回波方式接收回波。

所述基于声辐射力的超声波骨评价装置，其中，所述声学参数包括声速和声衰减量。

所述基于声辐射力的超声波骨评价装置，其中，所述骨组织剪切波声学参数用于评价骨组织状况。 

一种所述基于声辐射力的超声波骨评价装置的剪切波参数检测方法，其中，包括步骤：

A、所述超声波骨评价装置发射相应频带宽度的超声波；

B、所述超声波聚焦于骨组织内部，通过声辐射力激励骨组织产生剪切波并向四周传播；