[發明專利]骨骼檢測方法、裝置及骨密度儀

在審

• 申請號: 201810825760.4
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109009225A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 江挺益;焦陽;邵維維;李培洋;崔崤峣
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 馬永芬

本發明公開了一種骨骼檢測方法、裝置、骨密度儀及可讀存儲介質，其中方法包括：控制超聲探頭向指定骨骼發射橫波；接收超聲探頭的回波；根據回波獲取指定骨骼的松質骨和/或皮質骨的厚度。超聲探頭發出的橫波在入射到骨內時，不會發生波形轉換導致的嚴重能量損耗，這就意味著會有更多能量的橫波可以入射到骨內，回波的信噪比得到提高，對骨骼的測量結果更精確。另外，橫波在骨內的傳播速度要低于縱波，約為縱波的二分之一，那么對于相同頻率的縱波和橫波來說，橫波的回波信號波長更短，也就是說橫波的回波分辨率更高，對骨內界面的判斷也就更加準確。綜上，采用橫波進行骨骼檢測能夠有效保證骨骼密度測量結果的準確性及穩定性。

技術領域

本發明涉及骨科手術醫療器械技術領域，具體涉及一種骨骼檢測方法、裝置、骨密度儀及可讀存儲介質。

背景技術

超聲具有無損、實時、廉價、無電離輻射以及便攜的優點，因而在骨質診斷方面極具潛力。目前市場上已經出現的超聲骨密度儀，原理是通過測量聲速和寬帶超聲衰減這兩個參數，來測量骨密度。目前商用的超聲骨密度儀基本都是基于超聲透射法來實現，如圖1所示，這種測量裝置需要一發一收兩個探頭，且要求骨頭位于兩個探頭之間。而在椎弓根螺釘置入時，需要將探頭伸入如圖2所示的狹窄(內徑3-7mm)的釘道內進行探測，超聲透射法的構造在椎弓根的狹窄釘道內難以實現，因此基于超聲背散射法的檢測方式被嘗試用于椎弓根內部輔助導航。

第一方面，有使用2.5MHz前視和側視超聲探頭，分別置入綿羊脊椎的椎弓根釘道的研究，初步得出了探頭接近和穿透椎弓根內側和椎體前方皮質骨的回波幅值特性，具有很高的參考意義；第二方面，也有對0.5-3.5MHz之間不同頻率的超聲換能器在椎體內的聲波波速、聲衰減、散射等方面的差異的研究，在距離皮質骨0.6cm處可以觀測到明顯的預警信號。以上研究結果表明可以使用低頻縱波超聲對椎弓根螺釘內固定手術進行導航。但是，基于縱波的微型超聲探頭對椎弓根進行檢測時存在一些問題。首先，微型超聲探頭產生的縱波入射骨頭時發生波形轉換，導致縱波能量損耗嚴重。當縱波從液體斜入射到固體中時，會在固體中發生波形轉換，得到縱波和橫波。圖3顯示了縱波入射水-骨交界面時發生的波形轉換。當入射角<21.85°時，入射到骨內的縱波能量隨著角度的增加而急劇減少。當入射角＝21.85°時，縱波的能量被全反射了。當21.85°<入射角<64.64°時，絕大部分縱波能量以橫波的形式入射到骨內。由于椎弓根釘道內表面不平整，入射角偏大的情況必然發生，那么由于波形轉換的問題，會導致入射的縱波能量損失嚴重，最終導致回波信號信噪比很低，從而影響了測量結果的準確性及穩定性。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種骨骼檢測方法、裝置、骨密度儀及可讀存儲介質，以解決現有技術中用超聲縱波檢測骨骼密度的測量結果不穩定的問題。

根據第一方面，本發明實施例提供了一種骨骼檢測方法，包括：控制超聲探頭向指定骨骼發射橫波；接收超聲探頭的回波；根據回波獲取指定骨骼的松質骨和/或皮質骨的厚度。

可選地，控制超聲探頭向指定骨骼發射橫波之前，還包括：獲取彈簧片的壓力值；其中，超聲探頭設置于彈簧片的第一面，彈簧片的第二面設置有應變片；確定壓力值大于預設壓力值。

根據第二方面，本發明實施例提供了一種骨骼檢測裝置，包括：發射模塊，用于控制超聲探頭向指定骨骼發射橫波；接收模塊，用于接收超聲探頭的回波；第一獲取模塊，用于根據回波獲取指定骨骼的松質骨和/或皮質骨的厚度。

可選地，裝置還包括：第二獲取模塊，用于獲取彈簧片的壓力值；其中，超聲探頭設置于彈簧片的第一面，彈簧片的第二面設置有應變片；確定模塊，用于確定壓力值大于預設壓力值。

根據第三方面，本發明實施例提供了一種骨密度儀，包括：至少一個處理器；以及與至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，存儲器存儲有可被一個處理器執行的指令，指令被至少一個處理器執行，以使至少一個處理器執行第一方面或者第一方面的任意一種實施方式中的骨骼檢測方法。