超声检测多部位骨质疏松系统的研制

发布时间：2017-10-14 18:17

  本文关键词：超声检测多部位骨质疏松系统的研制

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【摘要】：随着人口老龄化的日趋严峻,骨质疏松症(Osteoporosis, OP)患者的人数逐年升高,已经成为影响人类身体健康的一个严重问题。骨质疏松症是一种以骨量低,骨微观结构退化为特点,会增加骨折风险的疾病,目前临床诊断骨质疏松症的主要标准是骨密度的测量。使用定量超声检测骨质疏松症是近些年发展起来的,因其无辐射、费用低、简单快捷、便于携带和普及等优点而获得了广泛的关注。本系统利用超声的基本原理,通过测量桡骨和指骨两个部位的超声参数,综合分析从而达到诊断目的。超声的声速(SOS)反映了骨的密度和微结构的改变。超声检测桡骨依据轴向传播的原理,通过测量第一到达波(First Arriving Signal, FAS)的SOS获得。检测指骨依据透射传播原理,测量振幅依赖型超声声速(Amplitude-dependent Speed of Sound, AD-SOS)。一般骨骼的矿物密度越高,超声声速值越高。发生骨质疏松时,长骨的皮质层变薄。根据此特点,本文使用SimSonic2D仿真软件建立仿真模型,模拟皮质层变化时超声在长骨的轴向传播和透射传播。建立不同厚度(5mm,4.5mm,4mm,3.5mm,3mm,2.5mm,2mm,1.5mm,1mm)的皮质层模型。使用1.25MHz频率的超声波,模拟桡骨的轴向传播和指骨的透射传播。仿真实验结果表明,超声波的速度SOS和AD-SOS值随着皮质层厚度的减小而降低。基于评价桡骨和指骨骨质状况的原理以及仿真分析的结果,设计了多部位检测骨质疏松症的系统。系统的硬件基于FPGA和USB芯片进行控制,实现了对超声波的发射、接收和对波形信号的处理等功能。系统为了提高准确性,使用了基于两种探头的多部位测量方式,分别测量桡骨轴向传播和指骨透射传播,使测量结果更具可靠性。系统的应用程序位于电脑端,基于C++语言进行开发,实现了硬件控制命令的发送,采样数据的接收和处理,波形的显示,桡骨SOS和指骨AD-SOS值的测量。通过将两种检测方法的测量结果与参考人群的数值进行比较,从而对骨质疏松状况做出判断。本系统通过对桡骨和指骨两种部位的超声波进行测量,实现了多部位检测骨质状况的功能,具有体积小、智能化等特点,对骨质疏松症的早期预防具有重要意义。
【关键词】：骨质疏松 超声检测 超声声速
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R580;R445.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题背景9-14
• 1.1.1 骨质疏松症的成因和危害9-11
• 1.1.2 骨质疏松症的检测方法11-14
• 1.2 定量超声检测的现状14-16
• 1.2.1 超声透射检测法14-15
• 1.2.2 超声轴向传播检测法15-16
• 1.2.3 超声背散射检测法16
• 1.3 课题研究意义16-17
• 1.4 论文的组织17-19
• 第二章 超声多部位检测的原理和设计19-27
• 2.1 检测骨质疏松症的超声参量19-21
• 2.2 多部位检测设计21-25
• 2.2.1 桡骨检测原理21-24
• 2.2.2 指骨检测原理24-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 超声检测多部位仿真研究27-39
• 3.1 仿真平台27-29
• 3.2 桡骨仿真29-33
• 3.2.1 桡骨轴向仿真设计29-30
• 3.2.2 桡骨仿真结果分析30-33
• 3.3 指骨仿真33-36
• 3.3.1 指骨透射仿真设计33-34
• 3.3.2 指骨仿真结果分析34-36
• 3.4 综合结果分析36-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 多部位检测系统的设计39-53
• 4.1 测量部位及探头设计39-41
• 4.2 硬件系统设计41-46
• 4.2.1 硬件总体设计41-42
• 4.2.2 超声发射、接收、数据采集42-44
• 4.2.3 可编程逻辑器件44
• 4.2.4 USB单片机模块44-46
• 4.3 软件系统设计46-48
• 4.4 结果分析48-51
• 4.4.1 诊断指标对照48-49
• 4.4.2 实验测量结果49-51
• 4.5 本章小结51-53
• 第五章 总结与展望53-55
• 5.1 总结53
• 5.2 展望53-55
• 致谢55-57
• 参考文献57-61
• 硕士期间发表论文61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 ;原发性骨质疏松症诊治指南(2011年)[J];中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志;2011年01期

2 李树法;向菲;张韬威;江超;张敏;;桡骨定量超声诊断原发性骨质疏松症的标准[J];中国老年学杂志;2007年17期

3 王洪复;;骨质疏松症的诊断[J];国际内分泌代谢杂志;2006年04期

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本文编号：1032478