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基于弹性模量检测骨疲劳的超声导波方法研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:2012.6
  • 页码:238-247
  • 分类:TN011[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]复旦大学电子工程系,上海200433
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11174060); 教育部博士点基金(批准号:20110071130004),教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET-10-0349)资助的课题; 上海市重点科技攻关项目(批准号:09441900400)
  • 相关项目:长骨疲劳评价的编码超声导波方法研究
中文摘要:

研究早期诊断骨疲劳的方法是当前骨质评价方面的研究热点之一.本文对不同弹性模量下长骨中超声导波的传播特性进行了理论分析和仿真研究.首先,通过数值计算得到导波在管状长骨中的理论解析解.然后对管状长骨进行了时域有限差分(FDTD)仿真,并验证了它与理论解析解的一致性,同时得到长骨中不同模式导波群速度、中心频率和衰减与弹性模量的关系.研究结果表明各个导波模式的群速度和中心频率均随弹性模量的增加而增加,而衰减随弹性模量的增加而减小.说明超声导波的传播特性参量可以反映长骨弹性模量的变化,从而为长骨的早期疲劳诊断提供理论依据.

英文摘要:

How to diagnose the bone fatigue damage at early stages is one of the hot research subjects in bone evaluation field. In this study, the propagation characteristics of ultrasonic guide wave in a long bone under different elastic moduli are analyzed using theoretical calculation and simulation methods. First, theoretical solutions of guided wave in a long bone are calculated. Then, a finite difference time-domain (FDTD) numerical method of simulating the propagation of guide wave in a long bone is presented. The simulation results are in good agreement with the theoretical values. And, the relationship between elastic modulus and the propagation characteristics, including group velocity, central frequency and attenuation, is discussed. The results show that group velocity and central frequency increase with the increase of elastic modulus. However, attenuation decreases with the increase of elastic modulus. Those results demonstrate that the propagation of guide wave can reflect the variation of elastic modulus of long bone, which provides a theoretical basis for evaluating the early stages of fatigue damage in long bone.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876