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Amplitude modulation excitation for cancellous bone evaluation using a portable ultrasonic backscatter instrumentation
Boyi Li(李博艺), Chengcheng Liu(刘成成), Xin Liu(刘欣), Tho N. H. T. Tran, Ying Li(李颖), Dan Li(李旦), Dongsheng Bi(毕东生), Duwei Liu(刘度为), and Dean Ta(他得安) Chin. Phys. B, 2022, 31 (11): 114303
文章介绍
随着我国老龄化进程的加剧，骨质疏松症严重影响人民生命健康和公众生活质量，已成为越来越严峻的公共健康及社会发展问题。目前，骨质疏松症的诊断依赖于双能X射线（DXA）测量骨矿密度。DXA诊断仪器具有辐射且设备庞大，难以作为骨质疏松症便携式诊断筛查工具。超声具有快速、安全无辐射、非侵入性优势。其中，超声背散射技术可以获取骨密度和结构信息，在骨质疏松症诊断方面具有重要应用。目前，常用的超声背散射技术基于短时的单脉冲激发方式，存在响应特性复杂、信号微弱等困难。本文研制了一款基于长脉冲幅度调制（AM）激发方式的便携式超声仪器（BUDT），实现了松质骨骨质状况的快速、准确诊断。
图1. (a)仪器硬件架构 (b)用户交互界面 (c)超声激发设置与信号分析页面
该便携式骨超声诊断仪采用基于长脉冲幅度调制激励的超声背散射新方法，主要测量幅度调制模式下的表观积分背散射系数（AIBAM），用于评估松质骨密度及微结构等特征。该仪器通过集成自主研制的幅度调制超声激励模块、微弱信号高增益检测模块、人机交互模块、背散射信号分析及诊断软件，实现了骨骼超声便携式诊疗一体化功能。该便携式骨超声诊断仪可以支持交流/直流供电，整机具有重量轻（仅重1.5 kg）、体积小（27.0 cm × 23.0 cm × 4.5 cm）、连续工作续航时间长（电池续航达18小时）等特点。
