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超声波骨密度仪的技术原理

2020-04-27 15:49:43关键词:超声波骨密度仪,技术原理
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目前市面上的骨密度仪,主要分为超声和X射线两种类型,而超声波骨密度仪又分为测量跟骨和测量胫骨桡骨两种。超声骨密度仪品牌不管是测量胫骨桡骨还是跟骨,其工作原理都是利用了超声波理论,下面了仔细介绍超声波骨密度仪的技术原理。

首先来了解下超声波的理念。

超声波骨密度仪的技术原理

超声波示意图

超声波是超出人耳听力频率以上的一种机械波(>20千赫)。其波形由速度,频率和波长决定,它们之间的关系是: 速度=波长×频率。

当超声波通过骨组织时,它与骨组织之间的反应和放射线通过骨组织的情况完全不同。超声波通过介质(骨组织)时,超声波发生两个根本的变化。介质可以改变超声波的速度,也可以使超声波能量减弱,发生衰减。因此目前临床上使用的超声骨密度仪主要测量两个参数: 超声速度(Speed of Sound,SOS)和宽幅超声衰减(Broadband Ultrasound Attenuation BUA)。其他参数都是由这两个参数演变而来。

从力学知识我们知道,当超声波穿过均质材料时,如塑料,橡胶等,如果已知该材料的密度和超声速度,该材料的弹性系数(Elasticity Modulus),也就是扬氏系数(Young’s Modulus)(表示材料强度的一项指标)可由下列公式求得: 弹性系数=密度×(超声速度)2。 应该注意该公式不适用于非均质材料,如木材和松质骨等,但可以用这个公式作初步分析。

超声骨密度仪工作原理

超声骨密度仪一般由超声波发生器、超声波探头和电脑组成。工作时超声波由发射探头发出,通过水或耦合剂,穿过被测组织,由接收探头接收信号,然后由电脑计算超声速度(SOS)和/或振幅衰减系数(BUA)。

超声骨密度仪是通过向超声换能器激励电脉冲,使超声换能器发射超声波,超声波穿透被测试者足跟到达另一个超声换能器,由于超声波透过不同的骨质时,其超声速度和衰减也不相同,通过计算SOS(超声速度)和BUA(宽带超声衰减),超声骨密度仪得出被测者的T-Score(T值)、Z-Score(Z值)等参数,并通过显示器显示或打印机打印,供医生诊断和参考。

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