專利名稱：測(cè)量骨密度的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
多種原因?qū)е鹿敲芏认陆挡⑶乙虼嗽斐晒趋雷兊拇嗳?，增加了各種骨折的風(fēng)險(xiǎn)。 這種現(xiàn)象稱作為骨質(zhì)疏松癥。
背景技術(shù)：
骨密度通過(guò)測(cè)量穿過(guò)骨頭的X射線的稀薄化的測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量。這些裝置相對(duì)的 昂貴。特別是由于這個(gè)原因，更加受歡迎的裝置和方法是基于穿過(guò)骨頭或者在骨頭表面的 機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量，例如超聲波。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在專利申請(qǐng)公布EP1507476 Al (申請(qǐng)人CENTRE NAT RECH SCIENT) 中提供了一種超聲波測(cè)量布置，其中超聲波通過(guò)使用至少一個(gè)傳送器傳送到骨頭，并且超 聲波通過(guò)使用多個(gè)接收器被接收，并且這些接收器之間具有至多Icm的距離。骨質(zhì)疏松癥 的信息診斷基于通過(guò)使用傅式轉(zhuǎn)化或者矩陣計(jì)算所得到的超聲波的空間一時(shí)間一頻率圖
表fe息。在公開(kāi)的EP1507476 Al中告知可采用頻率范圍為IOOKHz至5MHz，但是在實(shí)際的 EP1507476 Al中的傳送器和接收器，它們之間至多0. 5cm的間距，并不能采用低于IMHz的頻率。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，骨骼測(cè)量結(jié)果的信息具有非常的缺陷，足夠并值得信賴的測(cè)量結(jié) 果需要至少10個(gè)接收器作為接收超聲波信號(hào)，在實(shí)踐中需要的更多。這增加了大量的經(jīng)濟(jì) 成本。

發(fā)明內(nèi)容
作為本發(fā)明的目標(biāo)是一種方法和可以承擔(dān)起的采用所述方法來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單而成功 的骨骼密度測(cè)量的裝置。這些取得是通過(guò)形成骨骼密度信息的超聲波裝置。這個(gè)超聲波 裝置包括形成骨骼密度信息的至少兩個(gè)具有間距為L(zhǎng)l的傳送器以傳送超聲波信號(hào)進(jìn)入骨 骼，至少兩個(gè)具有間距為L(zhǎng)2的接收器以接收自骨骼的超聲波信號(hào)，至少是距離Ll和L2中 的之一作為校準(zhǔn)的已知距離L，和基于通過(guò)所述接收器接收的超聲波信號(hào)計(jì)算骨骼中超聲 波速度以形成骨骼密度信息的處理單元，通過(guò)將已知距離除以超聲波信號(hào)在接收自第一個(gè) 傳送器的所述超聲波信號(hào)的接收器間的傳播時(shí)間差和超聲波信號(hào)在接收自第二個(gè)傳送器 的所述超聲波信號(hào)的接收器間的傳播時(shí)間差的平均值。本發(fā)明的目的也是一種用以形成骨骼密度信息的方法。在該方法中，骨骼密度信 息形成是通過(guò)超聲波信號(hào)由具有間距為L(zhǎng)l的至少兩個(gè)傳送器傳送進(jìn)入骨骼，自骨骼的超 聲波信號(hào)由具有間距為L(zhǎng)2的至少兩個(gè)接收器接收，作為校準(zhǔn)的已知距離L至少是距離Ll 和L2中的之一，和基于所述接收器接收的超聲波信號(hào)，超聲波在骨骼中的速度被計(jì)算成骨 骼密度信息是通過(guò)已知距離L除以超聲波信號(hào)在接收自第一個(gè)傳送器的所述超聲波信號(hào) 的接收器間的傳送時(shí)間差和超聲波信號(hào)在接收自第二個(gè)傳送器的所述超聲波信號(hào)的接收 器間的傳播時(shí)間差的平均值。
在根據(jù)本發(fā)明的骨密度測(cè)量中，超聲波的傳送速度，所述超聲波在骨表面?zhèn)鞑セ?實(shí)質(zhì)沿著骨表面的方向在骨的內(nèi)部傳播，通過(guò)成功的最小化現(xiàn)有的基于超聲波速度測(cè)量的 骨密度測(cè)量方法中存在的問(wèn)題而得到測(cè)量。本發(fā)明優(yōu)化的結(jié)果在低于0.5MHz的頻率下獲 得且本發(fā)明不需要采用傅式轉(zhuǎn)換本發(fā)明基于骨質(zhì)疏松癥的響應(yīng)數(shù)據(jù)是通過(guò)超聲波沿著最快路徑通過(guò)軟組織和骨 骼的傳播速度計(jì)算。在本方法中，使用位于不同位置的至少兩個(gè)傳送器以傳送超聲波信號(hào) 進(jìn)入骨骼，并且分別由位于不同位置的接收器接收自骨骼的超聲波信號(hào)，且接收器間或傳 送器間的距離L已知。本發(fā)明更基于校準(zhǔn)零件的溫度被測(cè)量，由于距離L在校準(zhǔn)零件中可以 被校準(zhǔn)，超聲波的傳送時(shí)間可以被計(jì)算，且距離L可以基于被測(cè)量的傳送時(shí)間和已知的在 所述的測(cè)量溫度中超聲波在校準(zhǔn)零件中的速度被計(jì)算。校準(zhǔn)距離信息被用于計(jì)算超聲波在 骨骼中速度，以基于所述接收器所接收到超聲波信號(hào)形成骨骼密度信息，通過(guò)已知距離除 以除以超聲波信號(hào)在接收自第一個(gè)傳送器的所述超聲波信號(hào)的接收器間的傳送時(shí)間差和 超聲波信號(hào)在接收自第二個(gè)傳送器的所述超聲波信號(hào)的接收器間的傳播時(shí)間差的平均值。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在發(fā)生骨折之前，經(jīng)過(guò)測(cè)量的骨質(zhì)疏松是檢驗(yàn)可靠的，因此，通 過(guò)改變營(yíng)養(yǎng)或者采用藥物能夠阻止骨質(zhì)疏松。當(dāng)骨質(zhì)疏松足夠早的被發(fā)現(xiàn)，骨折的風(fēng)險(xiǎn)也 可以通過(guò)采用各種保護(hù)措施而最小化。


圖1表示的是根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量頭放置在皮膚上用以測(cè)量。圖2表示的是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量。圖3表示的是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的測(cè)量。圖4A-4B表示的是用以研究超聲波質(zhì)量的本發(fā)明的超聲波裝置。圖5表示的是本發(fā)明的處理單元。
具體實(shí)施例方式超聲波被描述成在在不同媒質(zhì)和它們的界面中具有不同的傳送特性的機(jī)械振動(dòng) 的傳播。當(dāng)超聲波頻率保持統(tǒng)一，速度根據(jù)媒質(zhì)的組成而改變。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，這是足夠的僅采用兩個(gè)超聲波傳感器，第一個(gè)為向骨骼 中傳送超聲波的傳送器，和第二個(gè)為接收自骨骼的超聲波的接收器。在實(shí)踐中，基于不同的 軟組織層所具有的厚度和成分，在骨骼和傳感器間的軟組織層會(huì)形成測(cè)量誤差因素。因此 在醫(yī)療中，僅使用兩個(gè)傳感器通常是不足以獲得可被接受的測(cè)量結(jié)果。本發(fā)明的超聲波裝置的測(cè)量頭包括至少四個(gè)成排的超聲波傳感器，其中至少兩個(gè) 傳感器被用于向患者體內(nèi)傳送超聲波信號(hào)，且至少兩個(gè)被用于自患者處接收超聲波信號(hào)。圖1表示的是放置在皮膚上用以測(cè)量的本發(fā)明的測(cè)量頭。圖1顯示的為軟組織層 105和骨107的剖面圖。該測(cè)量頭包括至少連個(gè)個(gè)傳送器100，102用以傳送超聲波透過(guò)軟 組織進(jìn)入骨骼，且至少兩個(gè)接收器104，106用以接收自骨骼透過(guò)軟組織層的超聲波。自測(cè) 量頭103是有線或無(wú)線數(shù)據(jù)連接器109至處理單元101 (圖4B)，其處理通過(guò)接收器接收到 的數(shù)據(jù)。在圖2中的本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例中，用以形成骨骼密度信息的超聲波裝置包括在測(cè)量頭103內(nèi)的兩個(gè)傳送器100，102，用以傳送超聲波信號(hào)進(jìn)入骨骼中。在所述傳輸器間 的距離Ll不需要知道。自骨骼的超聲波信號(hào)通過(guò)位于測(cè)量頭103內(nèi)的接收器104，106接 收，它們之間具有被測(cè)量的已知距離L2。超聲波的第一傳送時(shí)間測(cè)量是通過(guò)第一傳送器發(fā) 送至少一個(gè)脈沖型超聲波信號(hào)透過(guò)軟組織進(jìn)入骨頭，其中超聲波在骨骼表面或者骨骼內(nèi)部 傳播。當(dāng)在骨骼表面或內(nèi)部的傳播時(shí)，超聲波削弱了，并且透過(guò)骨骼和軟組織交界處，部分 超聲波能量傳送給軟組織。當(dāng)超聲波達(dá)到的第一接收器104時(shí)，部分超聲波能量透過(guò)軟組 織傳送到第一接收器并且超聲波的其他部分更進(jìn)一步傳播。當(dāng)超聲波到達(dá)布置在更遠(yuǎn)的同 第一接收器方向相同的第二接收器106時(shí)，部分超聲波能量透過(guò)軟組織傳送到第二接收器 并且其他超聲波的其他部分再次的更進(jìn)一 步傳播。如果沒(méi)有軟組織，超聲波信號(hào)傳播速度通過(guò)測(cè)量信號(hào)沿著骨頭自傳送器到接收器 所花費(fèi)的時(shí)間來(lái)獲得，或者另外的自第一接收器到第二接收器，當(dāng)它們之間的距離已知時(shí)。 在實(shí)際的測(cè)量中，信號(hào)透過(guò)軟組織傳送的時(shí)間，如它的寬度，是影響測(cè)量結(jié)果的未知和位置 因素。信號(hào)在接收器間傳送的測(cè)量時(shí)間中，時(shí)間透過(guò)軟組織傳送的時(shí)間將不產(chǎn)生誤差，如果 軟組織在兩接收器處是平均和具有同樣的厚度。因?yàn)樵趯?shí)際的測(cè)量中情況并不是這樣，這 導(dǎo)致時(shí)間測(cè)量的誤差，取決于透過(guò)軟組織厚度的在接收器處的傳送時(shí)間差。本發(fā)明的實(shí)施 例中，所述誤差的消除是通過(guò)超聲波的第二傳送時(shí)間的測(cè)量通過(guò)自第二傳送器102傳播 至少一個(gè)脈沖型超聲波信號(hào)透過(guò)軟組織進(jìn)入骨骼，其自一個(gè)相對(duì)接收器104，106實(shí)質(zhì)相反 的方向，如自第一傳送器100發(fā)送的描述的超聲波信號(hào)。因此，所述由第二傳送器102傳送 的超聲波首先到達(dá)第二傳送器106，然后到達(dá)第一傳送器104。接收器104，106接收由第二 傳送器102傳送的超聲波信號(hào)同它們接收自第一傳送器100傳送的超聲波信號(hào)一樣，但是 時(shí)間上具有不同的順序。在描述的第一和第二傳送時(shí)間測(cè)量中變化是相同的，由于在透過(guò)軟組織層的傳送 時(shí)間間的開(kāi)方(extraction)所引起的，但是帶有不同的符號(hào)，如絕對(duì)值相等。超聲波的速 度通過(guò)用接收器104，106間已知的距離L2的除法來(lái)計(jì)算，例如凸出到骨頭表面的距離，除 以在第一和第二傳送時(shí)間測(cè)量中的測(cè)量時(shí)間值的平均值，以此方法來(lái)消除由軟組織層所引 起的誤差。自傳送器100，102到接收器104，106的距離不需要知道，且在測(cè)量頭103和軟 組織間的連接不需要準(zhǔn)確的調(diào)整。本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例可以通過(guò)如下的等式形式表示V = 2*L2/(| (tb0-t0)-(tc0-t0) | + | (tb 1-t 1) - (tc l~t 1) |) = 2*L2/ (|tb0-tc0|+|tbl_tclI)，此處，V=超聲波的速度，L2接收器間的已知距離，tO =超聲波信號(hào)自第一傳送器 發(fā)出的傳送時(shí)間，tl =超聲波信號(hào)自第二傳送器發(fā)出的傳送時(shí)間，tbO =第一接收器用以 自第一傳送器發(fā)出的超聲波信號(hào)的接收時(shí)間，tcO =第二接收器用以自第一傳送器發(fā)出的 超聲波信號(hào)的接收時(shí)間，tbl =第一接收器用以自第二傳送器發(fā)出的超聲波信號(hào)的接收時(shí) 間，和tcl =第二接收器用以自第二傳送器發(fā)出的超聲波信號(hào)的接收時(shí)間。圖3中本發(fā)明的第二優(yōu)選的實(shí)施例，非常類似于本發(fā)明的所述第一優(yōu)選實(shí)施例， 主要區(qū)別在于，計(jì)算中需要的已知距離是傳送器100，102間的已知距離，其位于接收器 104，106間。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，位于所述接收器104，106間的距離L2不需要知道。 同本發(fā)明的第一實(shí)施例一樣，傳送器和接收器104，106以成排的形式被布置在測(cè)量頭103上。超聲波的第一傳送時(shí)間測(cè)量是通過(guò)第一傳送器發(fā)送至少一個(gè)脈沖型超聲波信號(hào)透過(guò)軟組織進(jìn)入骨骼中，其中超聲波在骨骼的表面或者內(nèi)部傳播。當(dāng)在骨骼的表面或者內(nèi)部傳 播時(shí)，超聲波削弱，并且透過(guò)骨骼和軟組織表面，部分超聲波能量傳送到軟組織。當(dāng)超聲波 達(dá)到的第一接收器104時(shí)，部分超聲波能量透過(guò)軟組織傳送到第一接收器104。當(dāng)超聲波到 達(dá)布置在更遠(yuǎn)的同第一接收器104方向相反的第二接收器106時(shí)，部分超聲波能量透過(guò)軟 組織傳送到第二接收器106。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，超聲波的第二傳送時(shí)間測(cè)量是通過(guò)自第二傳送器102 傳送的至少一個(gè)脈沖型超聲波信號(hào)來(lái)形成的，其透過(guò)軟組織進(jìn)入骨骼，其中超聲波在骨骼 的表面或內(nèi)部傳播。當(dāng)超聲波到達(dá)接收器106時(shí)，部分超聲波能量透過(guò)軟組織傳送到接收 器106。當(dāng)超聲波到達(dá)布置在更遠(yuǎn)的同接收器104方向相反的接收器104時(shí)，部分超聲波能 量透過(guò)軟組織傳送到接收器104。在第一和第二傳送時(shí)間測(cè)量中變化是相同的，由于在透過(guò) 軟組織層的傳送時(shí)間間的開(kāi)方(extraction)所引起的，但是帶有不同的符號(hào)，如絕對(duì)值相 等。超聲波的速度通過(guò)用傳送器100，102間已知的距離Ll的除法來(lái)計(jì)算，例如凸出到骨頭 表面的距離，除以在第一和第二傳送時(shí)間測(cè)量中的測(cè)量時(shí)間值的平均值，以此方法來(lái)消除 由軟組織層所引起的誤差。自傳送器100，102到接收器104，106的距離不需要知道，且在 測(cè)量頭103和軟組織間的連接不需要準(zhǔn)確的調(diào)整。本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例可以通過(guò)以下的等式形式表示V = 2*L1/(| (tb0-t0)-(tc0-t0) | + | (tb 1-t 1) - (tc l~t 1) |) = 2*L1/ (|tb0-tc0|+|tbl_tclI)，此處，V =超聲波的速度，Ll傳送器間的已知距離，t0 =超聲波信號(hào)自第一傳送器 發(fā)出的傳送時(shí)間，tl =超聲波信號(hào)自第二傳送器發(fā)出的傳送時(shí)間，tbO =第一接收器用以 自第一傳送器發(fā)出的超聲波信號(hào)的接收時(shí)間，tcO =第二接收器用以自第一傳送器發(fā)出的 超聲波信號(hào)的接收時(shí)間，tbl =第一接收器用以自第二傳送器發(fā)出的超聲波信號(hào)的接收時(shí) 間，和tcl =第二接收器用以自第二傳送器發(fā)出的超聲波信號(hào)的接收時(shí)間。在第一和第二實(shí)施例中，超聲波裝置包括處理單元101(圖5)用以形成骨骼的密 度信息，其通過(guò)基于接收器104，106所接收的超聲波信號(hào)計(jì)算骨骼內(nèi)的超聲波速度。如圖 4B中所示，處理單元101通過(guò)數(shù)據(jù)連接器109傳送接收器所接收的測(cè)量信息。處理單元是 一個(gè)計(jì)算機(jī)，或者類似物，包括連接到顯示單元111上的處理器，自此處理的測(cè)量數(shù)據(jù)將被 研究，鍵盤，自此可以提供控制和處理命令等給予處理單元，并且通過(guò)處理單元到達(dá)整個(gè)超 聲波裝置。處理單元101通過(guò)以下進(jìn)行處理計(jì)算已知距離除以接收自第一傳送器100的 所述超聲波信號(hào)的接收器104，106間的超聲波信號(hào)傳送時(shí)間差和接收自第二傳送器102的 所述超聲波信號(hào)的接收器間的超聲波信號(hào)傳送時(shí)間差的平均值。需要處理測(cè)量數(shù)據(jù)的電 器也可以安裝在處理單元101外的任何位置，例如在測(cè)量頭103內(nèi)。在第一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施 例中已知距離是接收器間的距離L2，在第二個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中已知距離是傳送器間的距離 Li。在本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例中的優(yōu)點(diǎn)將得到優(yōu)化，當(dāng)已知距離是至少一厘米，但是本發(fā)明可 以使用更小的距離。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，超聲波裝置包括用以在骨骼內(nèi)傳送超聲波信號(hào)的傳送 器100，102，其在不同的時(shí)間點(diǎn)具有不同的傳送器100，102。作為傳送器100，102可以采用多頻率傳送器以形成不同頻率，以在不同骨骼密度測(cè)量的情形中用作超聲波信號(hào)。同時(shí)作為接收器104，106可以采用多頻率接收器以接收在 不同骨骼密度測(cè)量的情形中的包含不同頻率的所述超聲波信號(hào)。這些通過(guò)使用不同頻率來(lái) 實(shí)現(xiàn)的骨密度測(cè)量提供彼此關(guān)于骨密度信息的補(bǔ)充，以作為研究的目的。在優(yōu)選的實(shí)施例 中，傳送器100，102傳送100-500KHZ頻率的超聲波信號(hào)進(jìn)入骨骼，并且接收器104，106接 收自骨骼的100-500KHZ頻率的超聲波信號(hào)。在圖4A-4B中是提供了本發(fā)明的超聲波裝置的校準(zhǔn)布置。在本發(fā)明的第一和第二 優(yōu)選實(shí)施例中，測(cè)量頭103的制造是通過(guò)傳送器100，102和接收器104，106穩(wěn)定的安裝在 測(cè)量頭上制成，這樣它們間的相對(duì)位置保持相同。在測(cè)量頭的加工過(guò)程中，校準(zhǔn)零件112的溫度被測(cè)量，且超聲波的傳送時(shí)間被測(cè) 量以用以在校準(zhǔn)零件上校準(zhǔn)的距離L，且至此距離L被測(cè)得，基于被測(cè)量的傳送時(shí)間和已知 在校準(zhǔn)零件112上在所述溫度下的超聲波速度，通過(guò)乘以傳送時(shí)間和速度。在第一優(yōu)選實(shí) 施例中，校準(zhǔn)是為距離L2采用，在第二個(gè)實(shí)施例中是為距離Ll。在校準(zhǔn)中，測(cè)量可以使用含 有類似骨骼的材料的測(cè)量零件112，例如塑料。校準(zhǔn)零件112和校準(zhǔn)布置可以交付給超聲波 裝置用戶，其可以實(shí)現(xiàn)在超聲波裝置使用時(shí)監(jiān)測(cè)校準(zhǔn)。校準(zhǔn)程序被集成程序化到處理單元101 (圖5)的處理器，作為校準(zhǔn)布置的一部分， 這和超聲波 裝置一起交付，該布置也可以包括所述校準(zhǔn)零件112，其在測(cè)量頭的測(cè)量階段是 所需的，以在不同溫度下校準(zhǔn)已知距離L。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行骨密度測(cè)量時(shí)，溫度T也被測(cè) 量，且基于測(cè)量的溫度，校準(zhǔn)程序關(guān)于已知距離L計(jì)算一準(zhǔn)確信息，這被用以計(jì)算骨骼中的 超聲波速度，通過(guò)校準(zhǔn)以獲得更準(zhǔn)確的骨骼密度信息。圖4A表現(xiàn)的是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的超聲波裝置，以用以研究超聲波信號(hào)質(zhì) 量，該超聲波裝置包括在測(cè)量頭103處用以研究超聲波信號(hào)質(zhì)量的至少一個(gè)接收器110，以 用以接收自骨骼的超聲波信號(hào)，該接收器布置在自第一接收器104的已知距離L5上，且自 第二接收器106的已知距離L6上，位于在第一 100和第二 102傳送器間。已知距離L2是如 圖2所示的接收器104，106間的距離。如聯(lián)系到本發(fā)明的第一實(shí)施例，接收器110同接收 器104，106接收由傳送器100傳送自第一方向的超聲波信號(hào)，和由傳送器102傳送相反方 向的超聲波信號(hào)，且基于接收信號(hào)計(jì)算在已知的距離L2，L5，L6上的超聲波速度。如果發(fā)現(xiàn) 超聲波速度在已知距離L2，L5，L6是明顯的不同，或者一些速度值甚至不能被測(cè)量，這可注 意一些超聲波傳感器在皮膚的表面上不具有合適的接觸，或者一些超聲波傳感器破損。速 度間的相當(dāng)可觀的差異可以是例如5%，但是也可以或多或少。通過(guò)這樣的方法，使用者可 以被教導(dǎo)以使得傳感器的測(cè)量位置良好，且服務(wù)警報(bào)可以運(yùn)行，該警報(bào)自動(dòng)工作，當(dāng)測(cè)量頭 103需要控制監(jiān)測(cè)和服務(wù)時(shí)。圖4B表現(xiàn)的是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的超聲波裝置，以用以研究超聲波信號(hào)質(zhì) 量，該超聲波裝置包括在測(cè)量頭103處用以研究超聲波信號(hào)質(zhì)量的至少一個(gè)傳送器108，以 用以向骨骼內(nèi)傳送超聲波信號(hào)，該傳送器108布置在自第一傳送器100的已知距離L3上， 且自第二傳送器102的已知距離L4上，位于在第一 104第二 106接收器間。已知距離Ll是 如圖3所示的傳送器100，102間的距離。每一個(gè)傳送器輪流傳送的信號(hào)被接收器104，106 所接收，且基于接收信號(hào)計(jì)算在已知的距離Li，L3，L4上的聲波速度。如果發(fā)現(xiàn)超聲波速 度在已知距離Ll，L3，L4是明顯的不同，例如5%，或者一些速度值甚至不能被測(cè)量，這可注 意一些超聲波傳感器在皮膚的表面上不具有合適的接觸，或者一些超聲波傳感器破損。速度間的相當(dāng)可觀的差異可以是例如5%，但是也可以或多或少。通過(guò)這樣的方法，使用者可 以被教導(dǎo)以使得傳感器的測(cè)量位置良好，且服務(wù)警報(bào)可以運(yùn)行，該警報(bào)自動(dòng)工作，當(dāng)測(cè)量頭 103需要控制監(jiān)測(cè)和服務(wù)時(shí)。關(guān)于圖4A，品質(zhì)檢查操作可以通過(guò)使用脈沖式超聲波的更加進(jìn)步的方式來(lái)完成， 其中具有最高速度的第一波低于第二波。超聲波的速度通過(guò)接收器104，106和110來(lái)測(cè) 量，如第一個(gè)實(shí)施例中的描述的那樣(圖2)，通過(guò)使用已知距離L5，L6和L2。如果注意到 超聲波速度在L1，L3，L4處是明顯的不同，例如5%，或者一些甚至不能被測(cè)量的速度值，可 以注意的是一些接收器或者傳送器沒(méi)有同皮膚的表面具有良好的接觸，或者一些接收器或 者傳送器破損了。這是由于，例如具有同皮膚不良的接觸的接收器不能接收第一低波，和/ 或者具有不良的接觸的 傳送器僅僅傳送非常低的超聲波。在速度間的可觀的差距可以是例 如5%，但也可以是更多或更少。相對(duì)的，關(guān)于圖4B，超聲波的速度通過(guò)接收器104，106接收的發(fā)自傳送器100，102 和108的超聲波，通過(guò)使用已知距離L3，L4和Li，如本發(fā)明第二優(yōu)選例中所描述(圖3)。如 果注意到自接收器接收的超聲波速度明顯不同，例如5%，需要注意的是一些接收器同皮膚 的表面沒(méi)有良好的接觸或者一些接收器已經(jīng)破損。這是由于，例如具有同皮膚不良接觸的 接收器不能夠接收第一低波，和/或者具有不良接觸的傳送器僅僅傳送非常低的超聲波。 速度間的可觀差異可以是，例如5%，但也可以是更多或更少。
權(quán)利要求
一種形成骨骼密度信息的超聲波裝置，其特征在于，所述超聲波裝置包括至少兩個(gè)具有間距為L(zhǎng)1的傳送器(100，102)以傳送超聲波信號(hào)進(jìn)入骨骼，至少兩個(gè)具有間距為L(zhǎng)2的接收器(104)以接收自骨骼的超聲波信號(hào)，至少是距離L1和L2中的之一作為校準(zhǔn)的已知距離L，和所述超聲波裝置還包括基于通過(guò)所述接收器接收的超聲波信號(hào)計(jì)算骨骼中超聲波速度以形成骨骼密度信息的處理單元(101)，通過(guò)將已知距離除以超聲波信號(hào)在接收自第一個(gè)傳送器(100)的所述超聲波信號(hào)的接收器間(104，106)的傳播時(shí)間差和超聲波信號(hào)在接收自第二個(gè)傳送器(102)的所述超聲波信號(hào)的接收器間(104，106)的傳播時(shí)間差的平均值。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波裝置，其特征在于，所述已知距離至少是一厘米。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲波裝置，其特征在于，所述超聲波裝置包括用以在骨骼內(nèi) 傳送超聲波信號(hào)的傳送器(100，102)，其在不同的時(shí)間點(diǎn)具有不同的傳送器100，102。
4.如權(quán)利要求1所述的超聲波裝置，其特征在于，所述超聲波裝置包括傳送器(100， 102)為采用多頻率傳送器以形成不同頻率，以在不同骨骼密度測(cè)量的情形中用作超聲波信 號(hào)，和接收器(104，106)為采用多頻率接收器以接收所述在不同骨骼密度測(cè)量的情形中的 包含不同頻率的所述超聲波信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲波裝置，其特征在于，所述超聲波裝置包括，傳送器(100， 102)傳送100-500KHZ頻率的超聲波信號(hào)進(jìn)入骨骼，和接收器(104，106)接收自骨骼的 100-500KHZ頻率的超聲波信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的超聲波裝置，其特征在于，所述超聲波裝置包括為了研究超聲 波信號(hào)質(zhì)量的至少一個(gè)傳送器(108)，以用以向骨骼內(nèi)傳送超聲波信號(hào)，該傳送器(108)布 置在自第一傳送器(100)的已知距離L3上，且自第二傳送器(102)的已知距離L4上。
7.如權(quán)利要求1所述的超聲波裝置，其特征在于，所述超聲波裝置包括為了研究超聲 波信號(hào)質(zhì)量的至少一個(gè)接收器(110)，以用以接收自骨骼的超聲波信號(hào)，該接收器(110)布 置在自第一接收器(104)的已知距離L5上，且自第二接收器(106)的已知距離L6上。
8.如權(quán)利要求1所述的超聲波裝置，其特征在于，所述超聲波裝置包括校準(zhǔn)布置，其包 括被集成程序化到所述超聲波裝置的校準(zhǔn)程序，和校準(zhǔn)已知距離的校準(zhǔn)零件(112)，且在所 述校準(zhǔn)零件(112)中超聲波在不同溫度的速度已知。
9.一種形成骨骼密度信息的方法，其特征在于，在該方法中超聲波信號(hào)由至少兩個(gè)具有間距為L(zhǎng)l的傳送器(100，102)傳送進(jìn)入骨骼，超聲波信號(hào)由至少兩個(gè)具有間距為L(zhǎng)2的接收器(104，106)自所述骨骼接收，至少是距離Ll和L2中的之一作為校準(zhǔn)的已知距離L，和基于所述接收器(104，106)接收的所述超聲波信號(hào)計(jì)算骨骼中超聲波速度以形成骨 骼密度信息是通過(guò)將已知距離L除以超聲波信號(hào)在接收自第一個(gè)傳送器(100)的所述超 聲波信號(hào)的接收器間(104，106)的傳播時(shí)間差和超聲波信號(hào)在接收自第二個(gè)傳送器(102) 的所述超聲波信號(hào)的接收器間(104，106)的傳播時(shí)間差的平均值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述已知距離至少是一厘米。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，被傳送到骨骼內(nèi)的超聲波信號(hào)是由在不同 的時(shí)間點(diǎn)具有不同的傳送器100，102。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，不同骨骼密度測(cè)量情形的執(zhí)行中包括不同 頻率的超聲波信號(hào)，其是由采用多頻率傳送器作為傳送器(100，102)和采用多頻率接收器 作為接收器(104，106)以接收所述在不同骨骼密度測(cè)量的情形中的包含不同頻率的所述超聲波信號(hào)。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進(jìn)入骨骼中傳送和自骨骼接收的是 100-500KHZ頻率的超聲波信號(hào)。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，為了研究超聲波信號(hào)的質(zhì)量，超聲波信號(hào) 通過(guò)至少一個(gè)傳送器(108)被傳送到骨骼內(nèi)，該傳送器(108)布置在自第一傳送器(100) 的已知距離L3上，且自第二傳送器(102)的已知距離L4上。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，為了研究超聲波信號(hào)的質(zhì)量，超聲波信號(hào) 由至少一個(gè)接收器(110)自骨骼處接收，該接收器(110)布置在自第一接收器(104)的已 知距離L5上，且自第二接收器(106)的已知距離L6上。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，檢測(cè)距離L是通過(guò)使用校準(zhǔn)零件(112)來(lái) 完成校準(zhǔn)測(cè)量，其中超聲波在不同溫度的速度已知，且在所述校準(zhǔn)測(cè)量中校準(zhǔn)零件(112)的溫度被測(cè)量，超聲波的傳送時(shí)間被測(cè)量，以用于在所述校準(zhǔn)零件中所述距離L被校準(zhǔn)， 和，所述距離L基于所述測(cè)量的傳送時(shí)間和已知的在所述測(cè)量溫度下所述校準(zhǔn)零件 (112)中的超聲波速度被計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明的目的是一種形成骨骼密度信息的超聲波裝置。該超聲波裝置包括用以形成骨骼密度信息的至少兩個(gè)具有間距為L(zhǎng)1的傳送器100，102以傳送超聲波信號(hào)進(jìn)入骨骼，至少兩個(gè)具有間距為L(zhǎng)2的接收器104以接收自骨骼的超聲波信號(hào)，至少是距離L1和L2中的之一作為校準(zhǔn)的已知距離L。該超聲波裝置還包括基于通過(guò)所述接收器接收的超聲波信號(hào)計(jì)算骨骼中超聲波速度以形成骨骼密度信息的處理單元101，通過(guò)將已知距離除以超聲波信號(hào)在接收自第一個(gè)傳送器100的所述超聲波信號(hào)的接收器間104，106的傳播時(shí)間差和超聲波信號(hào)在接收自第二個(gè)傳送器102的所述超聲波信號(hào)的接收器間104，106的傳播時(shí)間差的平均值。
文檔編號(hào)G01N29/07GK101969846SQ200980105378
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者尤西·普基 申請(qǐng)人:關(guān)鍵醫(yī)療公司