一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统及方法，涉及骨密度检测的技术领域，采集模块用于采集信号以及多动症患者原始图像；预处理模块采用小波变换技术对多动症患者抖动信号进行降噪并转换为多动症患者抖动频率；处理模块，获取多动症患者去抖动频率、构建多动症患者抖动频率特征模型用于组成多动症患者抖动频率的标准区间；校准模块将多动症患者去抖动频率与所构建的多动症患者抖动频率特征模型得到的标准区间进行校准并通过PC端输出，输出的结果更加客观、公正，能够提供更加精确的诊断和治疗建议；模型构建的标准区间使得不同机构和不同设备之间的检测结果具有可比性，校准方法简单易行，可在临床实践中广泛应用。泛应用。泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及骨密度检测的
，尤其涉及一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来随着社会的发展，骨质疏松症及其所并发的骨折已成为威胁人类健康和生活质量的重要因素，越来越受到国内外医学界的广泛重视。
[0003]骨质疏松症是一种骨质代谢疾病，其特征是骨骼矿物质密度下降，导致骨骼变得多孔、脆弱，无法承受压力和扭力，容易发生骨折；骨矿物含量和骨矿物密度是影响骨强度的关键因素。因此，精确并尽早地测定骨密度对于诊断和评估骨质疏松症以及预测骨折风险具有极其重要的临床意义。
[0004]胫骨是小腿双骨之一，位于小腿内侧，对于支撑体重起着重要作用。它分为一体和两端，上端膨大，形成内侧骨和外侧骨，并与股骨下端的内、外侧骨以及髌骨共同构成膝关节。两骨之间的骨面称为骨间隆起，其前后各有一凹陷的粗糙面。胫骨的中间部分由皮质骨构成，两端由松质骨构成。
[0005]在申请公开号为CN108918344A的中国专利中提供了一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统及方法，该系统可以利用超声技术，根据实际检测胫骨皮质骨中超声传播速度的需要，由数据卡进行数据采集，通过采集到的信号提取出超声在胫骨中传播的时间值，并由公式计算得到骨密度值，整个操作系统结构简单，计算方法容易且精准度高。
[0006]但由于多动症患者不能很好控制自己行为，这会导致信号出现抖动问题导致所测数据出现误差，不利于医生对患者进行准确治疗。

技术实现思路

[0007]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0008]鉴于上述现有基于超声波的胫骨骨密度检测系统，提出了本专利技术。
[0009]因此，本专利技术目的是提供一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：采集模块，包括超声探头，用于采集信号以及多动症患者原始图像；其中，采集的信号包括普通患者信号和多动症患者抖动信号；预处理模块，通过采用小波变换技术对多动症患者抖动信号进行降噪，然后设置低通滤波器将普通患者信号和多动症患者抖动信号进行区分，再经傅里叶变换将多动症患者抖动信号转换为多动症患者抖动频率；处理模块，采用去抖动处理技术对多动症患者原始图像进行预处理，求解得到多动症患者去抖动频率，通过多动症患者去抖动频率构建多动症患者抖动频率特征模型，得
到多动症患者抖动频率的标准值，用于组成多动症患者抖动频率的标准区间；校准模块，将多动症患者去抖动频率与所构建的多动症患者抖动频率特征模型得到的标准区间进行校准；PC端，将校准后的多动症患者去抖动频率通过胫骨骨密度检测仪器PC端输出。
[0011]作为本专利技术所述一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统的一种优选方案，其中：超声探头使用特质超声油作为导体进行测量，自动搜索最佳信号。
[0012]作为本专利技术所述一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统的一种优选方案，其中：超声探头采集的信号还包括对胫骨信息采集得到的多动症患者抖动模拟信号，并将所采集的多动症患者抖动模拟信号转化为数字信号；所述超声探头测量方式为全干式沿骨轴测量。
[0013]作为本专利技术所述一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统的一种优选方案，其中：预处理模块设置低通滤波器的频率下限为30HZ，滤除低频率的普通患者信号，将普通患者信号和多动症患者抖动信号分离。
[0014]作为本专利技术所述一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统的一种优选方案，其中：处理模块对多动症患者抖动频率去抖动处理，包括对多动症患者原始图像进行预处理以及对多动症患者原始图像求解得到多动症患者去抖动频率。
[0015]作为本专利技术所述一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统的一种优选方案，其中：对多动症患者原始图像进行预处理方法如下：令超声探头采集的多动症患者原始图像为，并分为行和列，，分别表示离散的多动症患者原始图像和多动症患者抖动图像，多动症患者抖动图像模型如下：；其中，为离散的多动症患者抖动图像，离散的多动症患者原始图像，为状态到状态的转移成本，表示多动症患者抖动频率向量，为第行位移，为图像中的行数，为图像中的列数，表示图像域。
[0016]作为本专利技术所述一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统的一种优选方案，其中：采用去抖动处理技术对多动症患者原始图像进行预处理，求解得到多动症患者去抖动频率，方法如下：采用一阶原始对偶算法将多动症患者抖动图像模型表述，得到多动症患者去抖动频率，表达式如下：；其中，为多动症患者抖动频率，表示多动症患者原始图像对输出数据的导数，多动症患者去抖动频率，表示由输出数据得到的对偶变量对多动症患者原始图像的导数，为闭凸集的指示函数，为闭凸
集的指示函数，表示离散的多动症患者抖动图像对输入数据的导数，为多动症患者抖动函数的正则化项，；x输入数据为多动症患者抖动频率值；y输出数据为多动症患者去抖动频率值。
[0017]作为本专利技术所述一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统的一种优选方案，其中：通过多动症患者去抖动频率构建多动症患者抖动频率特征模型，得到多动症患者抖动频率的标准值，用于组成多动症患者抖动频率的标准区间，方法如下：；；其中，为离散的多动症患者原始图像，为离散的多动症患者抖动图像，为多动症患者抖动函数，为图像域，可测区间，用于平衡多动症患者抖动频率特征模型中的一阶和二阶导数，为迭代中的参数值，为多动症患者去抖动频率，为多动症患者抖动频率标准值，
ꢀꢀ
代表对多动症患者原始图像进行次迭代，得到输出数据多动症患者频率标准值，代表多动症患者去抖动频率对多动症患者抖动频率标准值函数的偏导数，为多动症患者抖动函数的正则化项，为序列的位置，为离散的多动症患者抖动图像关于多动症患者去抖动频率的求导，用于测量离散的多动症患者抖动图像的线性化近似，为正则化项损失函数，为限制抖动图像沿坐标的一阶Taylor近似的偏差。
[0018]作为本专利技术所述一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统的一种优选方案，其中：校准模块的校准规则为：S1、令得到的多动症患者抖动频率标准区间为[F1，F2]；其中，F1表示多动症患者抖动频率标准值的最小值，F2表示多动症患者抖动频率标准值的最大值；S2、使用超声探头测量多动症患者抖动频率实际值为F3；S3、将实际值进行调整，经过小波技术处理后将多动症患者抖动频率实际值进行去抖动处理得到多动症患者去抖动频率实际值为F4；S4、根据标准区间的上下限和标准差来判断实际值是否在正常范围内，判定标准为：
如果F4在[F1，F2]区间内，则胫骨骨质正常；如果F4在[F1，F2]区间外，则胫骨骨质异常。
[0019]一种基于超声波的胫骨骨密度检测方法，包括如下步骤：S100、连接超声波的胫骨骨密度检测系统的采集模块、预处理模块、处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统，其特征在于：包括，采集模块，包括超声探头，用于采集信号以及多动症患者原始图像；其中，采集的信号包括普通患者信号和多动症患者抖动信号；预处理模块，通过采用小波变换技术对多动症患者抖动信号进行降噪，然后设置低通滤波器将普通患者信号和多动症患者抖动信号进行区分，再经傅里叶变换将多动症患者抖动信号转换为多动症患者抖动频率；处理模块，采用去抖动处理技术对多动症患者原始图像进行预处理，求解得到多动症患者去抖动频率，通过多动症患者去抖动频率构建多动症患者抖动频率特征模型，得到多动症患者抖动频率的标准值，用于组成多动症患者抖动频率的标准区间；校准模块，将多动症患者去抖动频率与所构建的多动症患者抖动频率特征模型得到的标准区间进行校准；PC端，将校准后的多动症患者去抖动频率通过胫骨骨密度检测仪器PC端输出。2.如权利要求1所述的一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统，其特征在于：所述超声探头使用特质超声油作为导体进行测量，自动搜索最佳信号。3.如权利要求2所述的一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统，其特征在于：所述超声探头采集的信号还包括对胫骨信息采集得到的多动症患者抖动模拟信号，并将所采集的多动症患者抖动模拟信号转化为数字信号；所述超声探头测量方式为全干式沿骨轴测量。4.如权利要求3所述的一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统，其特征在于：所述预处理模块设置低通滤波器的频率下限为30HZ，滤除低频率的普通患者信号，将普通患者信号和多动症患者抖动信号分离。5.如权利要求4所述的一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统，其特征在于：所述处理模块对多动症患者抖动频率去抖动处理，包括对多动症患者原始图像进行预处理以及对多动症患者原始图像求解得到多动症患者去抖动频率。6.如权利要求5所述的一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统，其特征在于：所述对多动症患者原始图像进行预处理方法如下：令超声探头采集的多动症患者原始图像为，并分为行和列，，分别表示离散的多动症患者原始图像和多动症患者抖动图像，多动症患者抖动图像模型如下：；其中，为离散的多动症患者抖动图像，离散的多动症患者原始图像，为状态到状态的转移成本，表示多动症患者抖动频率向量，为第行位移，为图像中的行数，为图像中的列数，表示图像域。7.如权利要求6所述的一种基于超声波的胫骨骨密度检测系统，其特征在于：所述采用去抖动处理技术对多动症患者原始图像进行预处理，求解得到多动症患者去抖动频率，方法如下：采用一阶原始对偶算法将多动症患者抖动图像模型表述，得到多动症患者去抖动频
率，表达式如下：；其中，为多动症患者抖动频率，表示多动症患者原始图像对输出数据的导数，多动症患者去抖动频率，表示由输出数据得到的对偶变量对多动症患者原始图像的导数，为闭凸集的指示函数，为闭凸集的指示函数，表示离散的多动症患者抖动图像对输入数据的导数，为多动症患者抖动函数的正则化项，；x输入数据为多动症患者抖动频率值；y输出数据为多动症患者去抖动...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞政涛，刁润泽，
申请(专利权)人：南京科进实业有限公司，
类型：发明
国别省市：