超聲背散射法評價松質骨各向異性微結構的方法研究

《超聲背散射法評價松質骨各向異性微結構的方法研究》是依託復旦大學，由劉成成擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超聲背散射法評價松質骨各向異性微結構的方法研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉成成

項目摘要

隨著現代社會老齡化加劇，骨質疏鬆症及其診斷技術得到越來越多的關注。超聲背散射法可以反映骨量狀況和X射線無法提供的微結構信息，在骨質評價方面極具潛力。但是目前超聲在松質骨各向異性微結構中的背散射機制仍未被充分理解，皮質骨對在體背散射測量也存在嚴重地干擾。這些關鍵問題阻礙了超聲背散射法診斷骨質疏鬆症的臨床套用。. 本項目通過理論分析，數值仿真結合離體、在體實驗等方法，重點研究超聲背散射與松質骨各向異性微結構的關係，分析背散射法估計松質骨各向異性微結構信息的可行性；研究皮質骨對背散射測量的影響，並提出影響補償方案。. 本項目研究成果不僅能豐富超聲在各向異性複雜介質中傳播規律的理論研究，為骨質評價提供新的思路和方法（科學意義），而且還能促進超聲背散射法診斷骨質疏鬆症的臨床套用，對預防脆性骨折以及提高人民健康水平與生活質量具有極其重要的意義（套用價值）。

結題摘要

超聲因其特有的無損、無電離輻射、價廉、便攜及快速等優點，在骨質評價方面逐漸獲得關注。理論上，超聲不僅能反映骨礦物質含量，還能反映骨微結構及彈性模量信息。然而，骨骼系統是具有強烈各向異性的複雜錯層結構，其中的超聲傳播規律和散射機理仍未被充分理解，使得超聲背散射套用於骨質評價受到嚴重限制。 本項目旨在研究超聲背散射評價松質骨各向異性微結構與病變情況，研究內容主要包括各向異性松質骨中超聲傳播與散射機理（理論規律）、各向異性松質骨超聲評價方法（算法研究）和超聲骨質評價的臨床套用測試與可行性研究（測試驗證）。研究計畫和內容已經充分達成，主要獲得研究成果為：（1）項目通過理論分析、數值仿真結合離體實驗研究，建立板狀和棒狀骨小梁超聲背散射的理論模型，揭示了超聲在各向異性複雜松質骨中的傳播規律與背散射機理；（2）項目通過數值仿真和離體實驗，明確了超聲背散射信號與松質骨各向異性微結構及骨密度的關係，提出了各向異性松質骨的超聲背散射評價的關鍵方法與技術（包括統計分布特性評估、各向異性評價方法、背散射多參數融合技術以及骨小梁間距估計算法等）；（3）項目通過開展一系列超聲背散射在體測量實驗，驗證了超聲背散射評價成人及新生兒等人群骨質健康狀況具有可行性，並提出了在體測量時背散射有效信號選取規則及骨質評價標準，有助於促進超聲背散射法診斷骨質狀況的臨床套用。 本項目的研究成果不僅有助於促進超聲在骨骼系統中傳播規律的理論研究，豐富和發展各向異性複雜多孔介質中的超聲測量理論，提出一些骨質超聲評價的關鍵技術與測量方法，有助於推動超聲背散射法臨床套用於骨質評價和骨質疏鬆症的診斷，具有較好的臨床套用價值和成果轉化前景。