采用超声导波评价长骨是近年来的一个研究热点。本项目研究了导波在长骨中的频散特性,并揭示了其传播规律,对评价长骨及诊断骨质疏松提供了一种新思路和理论依据。本项目首次将长骨看作尺度参数变化的充粘液复合管状结构模型,采用了解析法和混合边界元法,在考虑了多个参量的基础上,深入研究了导波在长骨中的频散特性(1) 研究频厚积和传播距离等对导波相速度、群速度及衰减的影响。导波模式的衰减随导波模式阶数的增加而增加;(2) 研究了导波在变厚度长骨中的反射和透射以及模式转换现象;(3) 建立了长骨松质骨的理论模型,并计算/测量了松质骨中超声背散射系数与骨矿密度的相关性(r = 0.85);(4) 研究了长骨中导波的激发角度和频率、接收角度以及导波模式的识别、提取和处理的时频分析方法,并用这些方法估计了导波的相速度和群速度;(5) 分析了各导波的速度与皮质骨厚度的关系,并估计了皮质骨厚度,获得了很好的结果;(6) 提出了简单的反向滤波跟踪算法估计骨小梁间距;(7) 多参量综合确定评价长骨的导波参数。在低频下,低阶导波模式在高频散、低衰减的情况下,可有效地用于评价长骨状况,为临床评价长骨状况提供了依据。
英文主题词Ultrasonic guided wave; Long bone; Hybrid boundary element method (HBEM); Time-frequency analysis; Assessment.