[发明专利]一种基于小波变换的超声轴向传输骨密度测量方法

说明书

一种基于小波变换的超声轴向传输骨密度测量方法，就是为了解决目前骨密度测量技术存在的测量精度不高等实际问题而做出的方法改进；本设计方法核心方案是通过以MexicanHat为小波基的小波变换，将原始回波信号映射到时间‑尺度的关系上，观察时间‑尺度图得出第一到达波的起始位置。为了进一步优化第一到达波到达时间差的方法，把尺度转到相应的频率上，计算原信号中心频率的尺度，提取该尺度的相关系数；通过提取数据每一个相关系数的极大值和时间，根据时间‑尺度图中第一到达波的大概位置，提取出第一到达波相关系数的极大值和时间，将两通道信号第一到达波相关系数极大值对应的时间作差可得时间差，求得超声波传导速度，从而表征骨密度。

技术领域

本发明主要涉及医学超声诊断领域，针对目前骨密度测量技术存在的测量精度不高等实际情况，利用定量超声技术，设计了一种基于小波变换的超声轴向传输骨密度测量方法。

背景技术

骨质疏松是一种多发于中老年的疾病，近年来，它逐渐威胁着人们的健康。近几年，人们发现有些年轻人由于不良的作息和饮食习惯逐渐也出现了骨质疏松的情况，可谓有种“老年疾病”年轻化的趋势。骨质疏松症对人体的危害是多方面，且不易被发现。

随着人们对骨质疏松症的关注越来越多，相关患者对于骨密度的测量技术提出了更高的要求，当下的医学技术，对人骨密度的测定方法大致有以下几种：单光子吸收测定技术(SPA)，它通过不同密度的骨组织对γ射线吸收率不同的特点来判断人体骨密度的强弱。然而，该技术的测量精度不高，并且设备相对便宜，相比家庭、社区，更适用于大面积群众普查的应用场景中。由单光子吸收技术衍生而来的双光子吸收测定技术(DPA)，它相比前者提高了测量结果的准确性和精度，但是价格却昂贵了许多。双能X射线测定(DEXA)技术，该技术的研究早可以追溯到上世纪七十年代，不过被应用至临床测定则只有十多年的历史，它具有放射量低的特点，另外它的是国际卫生组织公认的金标准，但是它的缺点也很明显，仪器体积大，价格高，不适合在家庭、社区等场景运用。骨组织活体检查，简而言之就是将人体骨组织切片，用显微镜观察，此方法显然只能在实验室进行，无法应用于临床。定量CT技术相比前面介绍的方法有着更高的准确性，但是缺陷也很大，就是设备昂贵，只有大型医院才能配置，并且辐射量大。随着CT技术广泛运用与各种病患，长时间接受辐射对人体有害是毋庸置疑的，所以减少辐射量也是人们所关心的地方。

本发明设计的基于小波变换的超声轴向传输骨密度测量方法就是为了解决上述测量精度不高，价格昂贵，体积大，辐射大等问题。

发明内容

本发明要解决的问题是：由于目前骨密度测量技术存在诸多的缺陷，人们对于用定量超声技术实现骨密度测量的需求是十分迫切的，所以以提高当前的骨密度测量技术为目的，本发明设计了一种基于小波变换的超声轴向传输骨密度测量方法。

本发明的技术方案为：将轴向传输的临界角侧波作为第一到达波，利用第一到达波走过的路程与时间之比来衡量骨质疏松情况。

首先，将超声探头发射端与接收端以一定的角度与高度放置，使侧波成为第一到达波到达接收端。四个超声探头位于同一水平线上时，超声波从软组织射入骨骼所需的时间和从骨骼到软组织穿出所需的时间相同，两个接收端接收到的第一到达波的路程的差值即为两倍的探头间距d，由路程差和时间差作商可得超声波在骨骼中的声速。