[发明专利]基于超声背散射信号参量的松质骨诊断系统

权利要求书

1.一种基于超声背散射信号参量的松质骨诊断系统，其特征在于包括如下模块：

（1）超声背散射信号的获取模块：该模块通过控制超声收发一体探头，测量背散射信号；测量过程中，每隔1ms超声探头发射一组超声脉冲到松质骨并接收超声背散射信号，每次测量发射128组超声脉冲并将所有得到的信号平均，以减小噪声；  

（2）预处理模块：该模块首先通过阈值判断法来确定背散射信号的开始位置，然后根据待测者输入的体重/身高比来估计他的软组织和皮质骨的厚度，根据采样率和超声传播速度计算出背散射信号中混合的反射信号的长度，然后去除这部分反射信号；最后选取感兴趣的松质骨厚度，用同样的方法计算信号长度，最后加时域窗截取出有效的超声背散射信号；

（3）背散射参量的计算模块：该模块根据得到的有效背散射信号，再结合松质骨诊断系统中预存的参考信号，利用FFT分别得到背散射信号的幅度谱                                                和参考信号的幅度谱，再由以下公式计算4个背散射参量：

                                      (1)

                               (2)

                                     (3)

                                    (4)

其中，和分别是超声探头-6dB有效带宽的最小值和最大值；为超声探头的中心频率，为128次测量的背散射信号的频谱均值；为背散射信号的基频；BC为背散射系数，AIB为表观积分背散射系数，SCS频谱质心偏移量，MTBS为平均骨小梁间距；

（4）松质骨状况评价模块：系统中的数据库保存有不同年龄、不同性别和不同体重/身高比下的各个背散射参量的标准值；在每次测量前，输入待测者的编号、姓名、性别、年龄、身高和体重等个人信息，该模块根据上述模块计算得到的背散射参量和对应的标准值进行比较，综合评价待测者的松质骨健康状况。

2.根据权利要求1所述的基于超声背散射信号参量的松质骨诊断系统，其特征在于所述背散射信号的基频的具体计算方法为：首先利用简易反向滤波器最小化超声换能器脉冲响应和散射响应的影响，然后利用自相关技术加强背散射信号的周期性，最后用阈值判断和平均的方法求出。

3.一种基于权利要求1所述松质骨诊断系统的松质骨诊断方法，其特征在于具体步骤为：

(1)将超声探头固定于人体的脚跟位置，在松质骨超声诊断系统的控制下，向人体松质骨垂直发射超声脉冲波，超声波的传播受到松质骨微结构的作用，背向散射回来的超声信号由同一超声探头接收；

(2)将步骤(1)中接收到的信号通过并行数据总线传输到预处理模块中，进行信号预处理，再根据软组织和皮质骨的厚度去除其中的反射信号，最后通过加时域窗的方法来提取有效的背散射信号；

    (3)对步骤(2)中得到的有效背散射信号，结合系统中预存的参考信号，采用软件模块分别计算背散射系数(BC)，表观积分背散射系数(AIB)、频谱质心偏移量(SCS)和平均骨小梁间距(MTBS)四个参量；

    (4)将步骤(3)中得到的四个参量与已经建立并储存在系统数据库中的标准值进行比较，来评价并显示松质骨的健康状况。