[发明专利]用于评定患者的骨组织的质量的超声波设备

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于评定患者的骨组织的状况的超声波设备。具体地，该设备被适配成用于执行骨密度测试，即，测量患者的骨骼区域的骨矿物质密度。

现有技术-技术问题

对患者的骨骼的状况的评定通常通过测量骨矿物质密度来执行。此评定具体地用于断定患者是否患骨质疏松症，并且用于评估新疗法的效果。骨矿物质密度是揭示骨矿物质的量的一个参数。评估存在于例如某段脊椎和股骨颈的特定骨区域中的矿物质的量是特别重要的。

已知X射线技术用于评估患者的骨矿物质密度。例如，DEXA技术（双能X射线吸收）提供引起X射线束穿过一个骨区域，并且测量该X射线束的衰减。此衰减提供该区域的骨矿物质密度的一个指数。此技术的一个优点是其允许直接评估任何骨区域中的密度，具体是最可能因骨质疏松症而骨折的骨头例如股骨颈和脊椎的大部分中的密度。

然而，X射线分析仅可以提供关于骨网络中存在矿物质的定量信息。这取决于X射线如何与其穿过的物质相互作用。换言之，X射线不允许对该骨网络的状况的任何结构评估。因此，X射线不提供关于骨结构质量的任何信息。具体地，X射线技术不能区分通过药物疗法释放的矿物质是变成了该骨网络的一部分并且改善了后者的机械性质，还是此矿物质仅仅填充该网络中存在的由于钙水平减少而增加的缝隙，并且仅引起骨结构性能的轻微改善。总之，通过X射线技术评定此类疗法的效果是不可能的。

此外，X射线技术涉及受试者相对较久并且较频繁地暴露于电离辐射。由于这个原因，X射线技术的诊断使用受卫生法规限制。此外，在老年患者身上和/或在患有不同病机的患者身上，暴露于X射线被添加到其他健康风险因素中，例如进一步的X射线治疗和检查、药物疗法等等。

由于这个原因和其他原因，已经开发了超声波骨密度测定技术，其在QUS（定量超声）下是已知的。这些技术是基于穿过骨头的X射线传输的。换言之，由一个发射器探针发射的超声波信号穿过一个骨区域并且由定位成与该发射器探针相对、在该骨区域的另一侧上的一个接收器探针收集。如由该接收器接收的所传输的信号在一些质量参数和其他参考方法的基础上与该骨组织的状况相关联。在US5730835、US5218963、US5564423、US6221019中描述了这些技术的示例。

然而，由于已知的超声波骨密度测定技术是基于在一个传输模式中使用的超声波信号，这些技术仅可以提供对患者的骨架的大多数部分的矿物质含量的间接并且近似的估计。实际上，这些技术是基于对外围骨区域例如脚后跟、趾骨、桡骨、跖骨、髌骨执行的测量。这些骨区域具有一个小的骨厚度，因此，其可以被超声波脉冲从一侧传递到另一侧，这允许通过一个传输模式中的超声波脉冲的评估。此外，一些骨区域具有一个使得难以定位用于发射和接收这些超声波脉冲的探针的构造。

因此，目前已知的超声波技术不允许在骨质疏松疾病是特别关键的那些骨区域例如脊椎的大部分和股骨颈中直接评估骨矿物质密度，尤其是在骨组织的小梁部分中。这些区域是骨质疏松骨折最可能发生和/或最严重的区域。另一方面，对外围位点的间接密度评估不能可靠地代表患者的一般状况，具体是此类最关键的区域的状况，因为一些患者可能具有局部地高于骨架的剩余部分的一个矿物质水平。这是例如因为运动、职业或其他原因而正常对手指或脚后跟施加很多压力的人们的情况。

目前已知的超声波骨密度测定技术的另一个缺点是干扰可能存在于探针与一些骨区域之间的软组织。例如，皮肤以及皮下组织的厚度和温度可能因测量而异并且因患者而异。这明显地影响对超声波传输参数的测量。例如，横向超声波通过骨的小梁部分（小梁横向传输）的传播速度SOS（声速）基本上并不与通过软组织的SOS不同。此外，如果皮肤的温度增加，观察到SOS的显著减小，例如大约3.6(m/s)/℃。