采用超声导波评价长骨骨折及其愈合是近年来骨超声领域的研究热点和难点之一。本项目在理论、数值仿真和实验上研究了超声柱面导波(简称超声导波)在骨折长骨中的传播特性、在骨折处发生的模式转换规律、长骨骨折及其愈合过程的动态监测与评价等。本项目把骨折长骨看作充粘液复合管状结构,采用理论、数值仿真(混合边界元法及时域有限差分法)及实验等,在不同的长骨骨折及其愈合情况下,主要研究了(1)导波在骨折长骨中的传播特性;(2) 骨折检测的超声导波方法;(3) 骨折愈合过程的监测与评价。分析了导波各较低阶模式在愈合过程中骨折处的反射、透射及模式转换等关系;(4) 研究了骨折长骨中导波模式的激发和接收;(5) 导波模式的识别、提取和处理的时频分析方法;(6) 探讨了超声导波的应用及实现途径,建立了多参量综合评价骨折及愈合过程的导波方法。结果表明在低频下,低阶导波模式在高频散、低衰减的情况下,激发模式(如L(0,2))转化成新模式的能量不同,可根据接收信号中转换模式的能量大小及与激发模式能量的比值,来动态监测与评价骨折及其愈合情况。该结果为骨折及其愈合过程动态监测与评价提供了一种新思路和理论依。
英文主题词Ultrasonic guided waves; Numerical methods; Time-frequency analysis; Fracture healing; Evaluation