中文摘要：

在考虑散射和频散的基础上，分析超声在松质骨中的传播特性，进而建立超声与松质骨相互作用的理论模型；研究散射和频散对松质骨中两种纵波的影响以及背散射信号在诊断骨质疏松症中的作用，探索背散射信号与骨小梁的厚度、间距等之间的关系；对理论预测的背散射系数、超声传导速度和宽带超声衰减与离体和临床测试结果进行比较，分析各参量与骨矿密度的相关性；计算并重建松质骨结构中的声阻抗分布；采用遗传算法和子波变换法，对实测的背散射信号进行分析，以确定其松质骨中骨小梁的厚度及间距等。骨质疏松症是老龄化社会中的常见病。因此，作为临床诊断工作的基础，开展本课题的研究，对于超声在骨组织中的传播特性及散射机理的认识有推动作用，不仅在超声学中有重要学术意义, 而且在临床医学上也具有广阔的应用前景。本课题的顺利完成将为用背散射信号进行骨质疏松症的临床诊断提供一定的理论依据。

结论摘要：

本项目分析了超声在松质骨中的传播特性，建立了超声与松质骨作用的散射理论模型；研究了散射和频散对松质骨中两纵波的影响和用背散射信号评价松质骨状况的新参量和新方法；分析并探讨了背散射信号及其背散射系数(BSC)、频谱最大值偏移量(SMS)、声阻抗(AI)分布和平均骨小梁间距(MTS)等在评价松质骨状况中的作用。牛胫骨、人尸体跟骨和在体跟骨松质骨的实验及理论分析结果表明① 超声的传播方向和骨小梁方向的夹角在60o附近，两纵波的相速度都有一个转折点；② 在松质骨中慢纵波的衰减大于快纵波的衰减；③ 由于散射而引起的衰减占松质骨中总的超声衰减的26%左右；④ BSC和AI随入射频率和松质骨表观密度的增加而非线性的增加；⑤ 随松质骨表观密度的增大，背散射信号频谱的最大值向低频方向的偏移量增大，而MTS减小；⑥ 利用反向滤波器的改进的倒谱分析方法和简单的反向滤波跟踪算法是估计骨小梁平均间距比较好的两种方法。本项目得到了对超声评价骨质状况有直接意义的结果，为用背散射信号和超声导波进行骨质疏松症的临床诊断提供一定的理论依据。本项目的研究不仅有重要的学术意义, 而且在临床医学上也具有广阔的应用前景。