1、骨質(zhì)疏松癥是一種常見的退行性疾病。隨著中國社會老齡化的加劇，骨質(zhì)疏松性人口數(shù)量逐年增加。當(dāng)發(fā)生骨質(zhì)疏松性骨折時(shí)，患者及其家庭將背負(fù)沉重的生活壓力和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響國民的生活質(zhì)量和幸福指數(shù)。同時(shí)，骨質(zhì)疏松性骨折治療，大大增加了社會福利負(fù)擔(dān)和醫(yī)療負(fù)擔(dān)。世界衛(wèi)生組織(WHO)指出，對骨質(zhì)疏松癥的篩查是預(yù)防骨質(zhì)疏松性骨折最有效和最經(jīng)濟(jì)可行的措施。目前，雙能X射線(DEXA)被認(rèn)為是骨質(zhì)狀況評價(jià)和骨質(zhì)疏松診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，可以用來檢測骨骼中的礦物質(zhì)

2、密度(BMD)。然而，骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生是由于骨強(qiáng)度的下降導(dǎo)致骨的脆性骨折，而骨強(qiáng)度不僅與骨量BMD有關(guān)，還與骨的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)前我國正大力推廣社區(qū)醫(yī)療建設(shè)，構(gòu)建更加合理的社保體系。但DEXA因其設(shè)備昂貴、檢測時(shí)間長、存在一定量的輻射，孕婦和幼兒不宜長期使用檢測等因素，而難以在社區(qū)醫(yī)院和中小型醫(yī)院普及使用，因而不適合骨質(zhì)疏松癥的篩查。定量超聲法(QUS)不僅可以檢測骨質(zhì)“量”的信息(BMD)，還能反應(yīng)骨骼“質(zhì)”的信息（骨微觀結(jié)構(gòu)），

3、而且QUS具有費(fèi)用低、速度快、便攜、無電離輻射等優(yōu)點(diǎn)，被WHO認(rèn)為是替代DEXA最經(jīng)濟(jì)有效的診斷方法。根據(jù)測量方法和測量部位的不同，QUS用于骨質(zhì)狀態(tài)的診斷分為皮質(zhì)骨骨強(qiáng)度和松質(zhì)骨骨強(qiáng)度評價(jià)方法的研究。然而，目前針對皮質(zhì)骨骨強(qiáng)度和松質(zhì)骨骨強(qiáng)度的研究還存在一些難點(diǎn)，如臨床上對皮質(zhì)骨骨強(qiáng)度評價(jià)方法存在超聲特征參量(SOSFAS)識別率低、SOSAS與DEXA測量結(jié)果的相關(guān)性不高等問題。同樣，對松質(zhì)骨孔隙率（影響松質(zhì)骨骨強(qiáng)度大小重要指標(biāo)之一）

4、的診斷和評價(jià)，也缺乏有效的手段和評價(jià)模型。本研究針對皮質(zhì)骨骨強(qiáng)度評價(jià)參量(SOSFAS)識別率低等問題，提出了改進(jìn)算法以提高SOSFAS與DEXA測量結(jié)果的相關(guān)性。同時(shí)，基于超聲功率譜，提出用于評價(jià)松質(zhì)骨孔隙率大小的超聲特征參數(shù)APF，并開展了多參量融合評價(jià)松質(zhì)骨骨強(qiáng)度模型的研究，通過臨床試驗(yàn)驗(yàn)證新模型的有效性。主要研究內(nèi)容如下:
　　針對皮質(zhì)骨骨強(qiáng)度評價(jià)研究，主要集中在以下兩點(diǎn):
　　1.基于雙發(fā)雙收探頭結(jié)構(gòu)的皮質(zhì)骨骨強(qiáng)度

5、測試平臺的構(gòu)建
　　鑒于骨質(zhì)健康篩查和普查的適用性和低成本，本研究設(shè)計(jì)了一款基于雙發(fā)雙收探頭結(jié)構(gòu)的便攜式皮質(zhì)骨（橈骨、脛骨部位）骨密度測試儀。該儀器設(shè)計(jì)的硬件成本低，重量小于1.5千克，測量重復(fù)性好(CVRMS=0.18)，測量精度到達(dá)同類產(chǎn)品的水平，滿足骨質(zhì)疏松癥普查和篩查需求。
　　2.皮質(zhì)骨骨強(qiáng)度評價(jià)參量SOSFAS識別算法研究
　　針對皮質(zhì)骨特征參量SOSFAS誤判率較高的問題，本研究在靜態(tài)時(shí)間窗的基礎(chǔ)上提出動(dòng)

6、態(tài)時(shí)間窗算法，結(jié)合雙發(fā)雙收探頭結(jié)構(gòu)，提出一種簡便有效的SOSFAS識別算法。該算法有效的消除了較厚軟組織對SOSFAS測量結(jié)果的影響，并對系統(tǒng)延時(shí)干擾具有較好的屏蔽效果。臨床試驗(yàn)證明，橈骨遠(yuǎn)端1/3處SOSFAS與同部位橈骨遠(yuǎn)端33％處位置的DEXA測量結(jié)果顯著相關(guān)(r=0.81，P＜0.05)，比傳統(tǒng)的SOSFAS測量算法提高了測量精度。
　　針對松質(zhì)骨骨強(qiáng)度評價(jià)研究，主要集中在以下兩點(diǎn):
　　3.松質(zhì)骨骨微觀結(jié)構(gòu)超聲評價(jià)

7、參量研究
　　松質(zhì)骨骨小梁微觀結(jié)構(gòu)對松質(zhì)骨骨強(qiáng)度影響至關(guān)重要。理論研究證明:超聲特征參量可以反映骨小梁的方向、厚度、間距和數(shù)量等微觀信息。然而，對影響骨小梁結(jié)構(gòu)至關(guān)重要的骨小梁孔隙率的研究卻并不多。在體外(in vitro)實(shí)驗(yàn)中，部分研究人員發(fā)現(xiàn)超聲被散射系數(shù)與松質(zhì)骨孔隙率有較高的相關(guān)性，但在體內(nèi)(invivo)實(shí)驗(yàn)中缺乏有效的臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。鑒于超聲功率譜參數(shù)在檢測復(fù)合材料孔隙率中的應(yīng)用，本研究提出采用超聲透射波信號的超聲功

8、率譜，研究超聲功率譜特征參量與松質(zhì)骨孔隙率的關(guān)系。通過對50人臨床超聲透射波信號采集和分析發(fā)現(xiàn)，超聲功率譜特征參數(shù)APF，PF，F(xiàn)B，與腰椎L1-L4段DEXA測量結(jié)果BMD呈現(xiàn)不同的相關(guān)性，其中，APF與腰椎BMD顯著相關(guān)(r=-0.71，P＜0.05)。除此之外，APF與BMD呈現(xiàn)出非線性關(guān)系（特別是指數(shù)關(guān)系），這表明APF比SOS和BUA對骨質(zhì)少孔和骨質(zhì)疏松類人群的區(qū)分度更好、分辨率更高，因此可以作為新的評價(jià)松質(zhì)骨骨強(qiáng)度的特征參量

9、。
　　4.松質(zhì)骨骨強(qiáng)度評價(jià)模型的研究
　　近幾年對松質(zhì)骨骨小梁結(jié)構(gòu)的研究越來越受到重視，研究人員提出了各種新的超聲評價(jià)參數(shù)，然而更多的是單一參量的理論模型研究。因此，本研究通過采集50例臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用多參量線性回歸方法，初步構(gòu)建了基于APF、BUA和SOS多參量評價(jià)骨強(qiáng)度的模型，并通過52例臨床實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的有效性。結(jié)果顯示:采用APF、BUA、SOS單一參量或BUA+SOS組合評價(jià)BMD時(shí)，與DEXA的相關(guān)性最大只有

10、0.89，RMSE最小為8.2％;當(dāng)采用APF+BUA+SOS多參量融合BMD時(shí)，相關(guān)性最高達(dá)0.91，且RMSE為7.8％。同時(shí)，52例臨床驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:APF+BUA+SOS評價(jià)模型可以用于提高臨床對松質(zhì)骨骨強(qiáng)度的評價(jià)精度。
　　總之，綜合皮質(zhì)骨骨強(qiáng)度評價(jià)方法和松質(zhì)骨骨強(qiáng)度評價(jià)方法，可以實(shí)現(xiàn)對外周骨（指骨、橈骨、脛骨和跟骨）的綜合評價(jià)，為構(gòu)建骨質(zhì)健康評價(jià)和健康促進(jìn)小閉環(huán)系統(tǒng)提供理論和技術(shù)支持，從而實(shí)現(xiàn)對人體骨質(zhì)健康狀態(tài)綜合