[發明專利]一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統及其檢測方法

在審

• 申請號: 202210276384.4
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114533125A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 林大斌;王博智;劉衛國
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;A61B8/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 杜娟

本發明公開了一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統及其檢測方法，涉及骨質參數測量技術領域，包括：可編程邏輯器件FPGA在柔性超聲探頭中選擇一組用于骨質檢測的超聲換能器陣列，并向脈沖控制電路發送信號；設置與所述超聲換能器陣列對應的頻率，通過脈沖控制電路控制脈沖發射電路發出固定頻率的脈沖信號；基于所述脈沖信號，控制所述超聲換能器陣列進行超聲聲波的發射及接收；信號處理電路采集接收超聲聲波的時間差，計算當前超聲聲波在被測者被測部位骨質中的傳播速度SOS，得出被測者的骨密度BMD的情況。本發明的技術方案能夠從精度、效率功耗、集成度等方面改善骨質檢測系統的性能，提高骨質檢測的準確度，提高使用者的舒適度與契合度。

技術領域

本發明涉及骨質參數測量技術領域，更具體的說是涉及一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統及其檢測方法。

背景技術

在人類的生長期內，從嬰幼兒到成年人再到老年人，骨骼在形態和密度方面均會發生一定的變化，所以骨骼的狀態從某種程度可以反映出一個人的年齡和健康程度。骨質疏松癥是世界性的中老年人常見病和多發病，近年來伴隨人口老齡化問題的加劇，患有骨質疏松的人口比例將不斷提高。因此，找到一種能夠在早期快速有效地診斷骨質疏松病癥的方法已經成為醫學領域的一個重要研究方向。

骨質疏松癥是一種以骨量減少和骨組織顯微結構受到破壞為特征，并導致骨脆性增加、骨折危險程度增加的全身性骨疾病。骨強度是影響骨質疏松的關鍵因素，其大小主要由骨礦密度(BMD)和骨質量決定。研究表明，BMD能夠反映骨強度的70％，而骨質量好壞則能反映骨強度的30％。近些年來，人體骨質情況檢測技術取得了不斷的更新和發展，隨著軟硬件技術的不斷發展，研究者們先后提出了多種檢測BMD的方法，如單光子吸收法、雙光子吸收法、雙能X線吸收測定、定量CT和定量超聲等。

單光子吸收法是通過向骨骼發射單一波長的Y射線，計算其經過骨骼后衰減量，再將其衰減值轉換為BMD或骨密度，該方法主要用于測量皮質骨，為了減小皮質組織對測量結果的影響，測量時將受檢測部位置于軟組織等當量的水袋中，采用多次測量取平均的方法，其缺點是檢查時間長和測量精度不高；雙光子吸收法是利用能量不同的兩種光子來掃描待檢測部位，然后根據兩種光子的不同衰減計算出BMD，雙光子吸收法降低了皮質組織的影響，但仍無法區分皮質骨和松質骨的骨密度，且檢查時間較長，沒有得到普及；定量CT是利用常規CT進行BMD檢查的技術，可以對任何部位皮質骨和骨小梁的BMD進行測量，定量CT的測量精確度較高，但其放射劑量比較大，所以在臨床應用上受到一定的限制。

傳統的電子應變傳感器大多基于金屬和半導體材料，其柔韌性和可穿戴性較差，且與人體皮膚接觸時有很強的不適感。隨著現代社會的發展，傳統的硅基傳感器已經漸漸滿足不了人們日益增長的需求，體積大和剛性大的問題嚴重阻礙了傳感器在柔性電子皮膚和可穿戴式電子裝置中的發展和應用。如今世界上的骨質疏松患者日益增多，而市場上大部分超聲骨密度儀精度不高，體積和功耗不夠小，且測試端多為硬度較大的器件，對部分患者來說體感不夠舒適。

因此，如何從精度、效率功耗、集成度等方面改善骨質檢測系統的性能，提高骨質檢測的準確度，提高使用者的舒適度與契合度是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于柔性傳感器的骨質檢測系統及其檢測方法，解決了以上背景技術中存在的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于柔性傳感器的骨質檢測方法，包括以下步驟：

可編程邏輯器件FPGA在柔性超聲探頭中選擇一組用于骨質檢測的超聲換能器陣列，并向脈沖控制電路發送信號；

設置與所述超聲換能器陣列對應的頻率，通過所述脈沖控制電路控制脈沖發射電路發出固定頻率的脈沖信號；

基于所述脈沖信號，控制所述超聲換能器陣列進行超聲聲波的發射及接收；