宽带超声衰减计算与测量系统验证的研究

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1、万方数据螂酣醒锄。酬姗．29{2)：94—96JoumalofBion戡liealE

2、l疵∞rillgfles伽曲“⋯’”宽带超声衰减计算与测量系统验证的研究*蒋时霖1△，彭虎2，郑驰超2，王志俭1，·忙安石1(1．国家武汉医用超声波仪器质量监督检测中心，武汉430077；2．中国科学技术大学，合肥230026)摘要：宽带超声衰减(BuA)反映了骨密度疏密程度。我们简要介绍了宽带超声衰减(BUA)的测量与计算方法，给出了典型的测量结果。针对BUA测量受超声信号的频带及传感器特性影响较大的问题，制定适合目前相关仪器现状的客观标准，提出了一种验证BUA测量系统准确性的方法。关键词：宽带

3、超声衰减(BUA)；带宽；传感器；骨密度中图分类号：R318文献标识码：A文章编号：1672．6278(20lo)02．0094．03ResearchonValidationforBroadbandUltrasoundAttenuationComputationandMeasurementSystemJIANGShilinl，PENGHtl2，ZHENGChicha02，WANGZllijianl，MANGAnslfil(1．NationalWuhanQuality＆妒朗【心onandInspectionCenterforMed／ca／U／trasonw届弘函『聊眦，Wuhan43

4、0077，Ch／na；2．DepartmentofElectronic&qen∞andTechno／o笤y，吣m，Hefe／230027，China)Abstrad：Broadbandultrasoundattenuation(BUA)reflectsthedegreeofbonemineraldensity．Webrieflydescribethemeasurementandcalculationmethodofbroadbandultrasonicattenuationandshowatypicalmeasurementresults．AjIIliJlgattheresults

5、affecteddeeplybysi伊】albandwidthandtransducerfrequerlc、／response，wepresentanobjectivecriteriaandmethodtoverifyexactitudeoftheinstrmnentsystem．Keywords：Broadbandultrasoundattenuation(BUA)；Broadband；Sensor；Bonemineraldensity1引言宽带超声衰减(broadbandultrasoundattenuation，BUA)，表示透射超声波在有效频带的衰减率，是一种应用超声测量骨

6、密度的参数，它与骨密度和骨的微结构相关¨。2J。研究表明，超声波在穿过被测骨骼时会发生衰减，不同频率的超声波其衰减量也不相同，频率越高，衰减越大，因此，我们可以通过测量骨骼对不同频率超声波的衰减(BUA)能力来检测骨骼的状况¨J。BUA和骨密度有很强的相关性。通常情况下，BUA变小，代表被测骨骼的骨密度变小，则被测骨骼趋向疏松。BUA变大，则代表骨密度变大，骨骼较为致密。现在BUA逐渐成为一种常用的反映骨密度性能的指标，但其对骨胳的测量依然有一定偏差，人们常把BUA和SOS(soundofspeed)两参数结合在一起反映骨密度的状况，以提高测量结果的可靠性。目前，研究更精确的BUA

7、测量方法和更有效的反映骨密度的参数成为研究者的目标H。J。2BUA测量计算在制定标准，验证现有测量系统所测量的BUA时，一般采用水听器法。验证方使用的超声换能器的参数应尽可能采用和制造商所用的换能器相近。譬如工作频率，频带宽度等。首先测量超声穿过水的时域信号％(t)，见图l。*国家自然科学基金资助(60871087)项目；超声骨密度仪国家行业标准制定项目△通信作者Email：jian9919@yahoo．coin．cn万方数据第2期蒋时霖．等：宽带超声衰减计算与测量系统验证的研究对该时域信号％(t)采用快速傅里叶变换得其频谱的幅值信息％(．厂)，见图2示。重复以上过程，再测量超声穿

8、过骨骼(或体膜)的时域信号％(t)，对其采用快速傅里叶变换得其频域信号％(．厂)。定义衰减曲线如下：怕1w)=201920黼=20lg[町)](1)用最小二乘法对其进行线性拟合，拟合后该直线(图3中的虚线)的斜率即为宽带超声衰减(BUA)。拟合时其采用的频率范围应为制造商公布的数值。时问【t／us]图l超声穿过水的时域信号yⅣ(t)隐lUIW删e蜊‰It)pro咿tlon缸嘶虹timedomain频率[f／Eqz]图2’，0(f)频谱的幅值信息I，0(，)

9、192％(