评价长骨的超声导波信号处理及其编码激励方法的研究

发布时间：2021-01-17 01:04

　　随着人类社会老龄化的加剧,骨质疏松症的发病率越来越高,到上世纪末全世界已有2亿人患有骨质疏松症。现阶段,诊断骨质疏松症的方法主要是基于X射线的DXA（双能X射线吸收法）技术,但它并不能给出骨质状况的全面信息,如骨的力学特性以及骨微结构等信息。此外,X射线具有辐射性,对人体会造成一定程度的伤害。与之相对,基于超声技术的设备具有无辐射,易携带,且价格相对低廉的优势,因此,利用超声技术评价骨质状况引起了人们的关注。而由于超声导波是在整个皮质骨层传播,它对皮质骨的厚度以及弹性模量等参数的变化非常敏感。因此,越来越多的相关人员开始研究超声导波在长骨评价上的应用。本文基于上述背景,利用信号处理方法以及不同的激励方式,分析长骨中传播的超声导波信号,从而得到长骨的相关参数,评价其骨质状况。主要工作包括：1)应用信号处理的方法得到皮质骨的厚度。当骨质疏松症发生的时候,皮质骨层的厚度会相应的减小。而根据超声导波的频散方程,皮质骨的厚度可以由单一导波模式的群速度确定。因此,本文首先应用基于时频分布的盲信号分离算法（TFBSS）,对导波的仿真信号进行分析,验证方法的有效性。然后设计实验,在离体牛胫骨上得到多路... 

【文章来源】：复旦大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

第一到达波与超声导波f}}l

复旦大学博士学位论文 3.4实验3.4.1仿真实验仿真实验中，用一个充满弹性液体的圆柱体模型来模仿皮质骨和骨髓。圆柱体的各种参数与皮质骨的基本相同，它们分别为：密度1.9g/cm3,纵波速度为4m/ms,横波速度1.97 m/ms，厚度7 mm,内半径9 mm。

利用基丁?时频分布的盲信号分离算法(TFBSS)对如图3-2所示的四路混合信号Xi，X2,X3，X4进行分离，结果如图3-4(b)所示。在混合信号中加入25 dB的噪声后，分离后的效果分别如图3-4(c)所示。与源信号(图3-4(a))相比，可以看到在未加入噪声的情况下，三种模式都被清晰的分离出来，估计信号与它们的源信号无论在开始吋间还是结束时间都保持高度的一致性。在加入25 dB的噪声时，三种模式也能彼此分开，估计信号与源信号的包络基本一致，但是因为噪声的引入，某些模式的幵始和结朿时间变得有点模糊了，如L(0，6)模式的后半段波形本应是逐渐衰减的过程

【参考文献】：
期刊论文
[1]利用Golay码测量长骨中传播的超声导波[J]. 宋小军,他得安,王威琪.  仪器仪表学报. 2012(03)
[2]基于时频分布的盲信号分离方法研究长骨中的多模式导波信号[J]. 宋小军,他得安,王威琪.  声学学报. 2011(03)
[3]时频方法分析长骨中的超声导波及皮质骨厚度[J]. 罗春苟,他得安,李维,王威琪.  声学学报(中文版). 2009(05)
[4]超声轴向传播技术评价长骨的研究[J]. 他得安,王威琪,汪源源.  应用声学. 2009(03)
[5]基于Golay-Chirp编码信号的松质骨BUA参数测量方法的研究[J]. 郑驰超,彭虎,李洪旺,张送根.  北京生物医学工程. 2007(06)
[6]扭转模态在充水管道缺陷检测的实验研究[J]. 刘增华,吴斌,何存富,王秀彦.  仪器仪表学报. 2006(S2)
[7]时频分析在杆中导波传播特性研究中的应用[J]. 孙雅欣,吴斌,何存富,刘增华,王秀彦.  仪器仪表学报. 2006(S2)
[8]巴克码在高帧率超声成像系统中应用的仿真研究[J]. 彭虎,杜宏伟,韩雪梅,张作生.  北京生物医学工程. 2004(04)
[9]中国人骨质疏松症诊断标准回顾性研究[J]. 张智海,沈建雄,刘忠厚.  中国骨质疏松杂志. 2004(03)

博士论文
[1]超声导波评价长骨状况的研究[D]. 许凯亮.复旦大学 2012
[2]超声背散射法评价松质骨状况的参数估计及其成像研究[D]. 黄凯.复旦大学 2009



本文编号：2981887