定量測量骨礦密度超聲波探頭的製作方法

2024-03-20 01:11:05

專利名稱：定量測量骨礦密度超聲波探頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於測量骨礦密度的儀器，特別涉及一種測量骨礦密度的探頭。
背景技術：
骨質疏鬆症是一種嚴重危害老年人健康的隱襲性疾病。我國是世界上老年人口最多的國家，60歲以上的老年人已達1.3億，佔人口總數的10％，我國大約有50％的老年婦女和20％的老年男性患有骨質疏鬆症，對其防治極為迫切。
目前對骨質疏鬆症的診斷早期是採用X射線機測量骨密度，這種儀器雖然簡潔實用，但它沒有定量功能，敏感性低。八十年代時，開始採用單光子吸收測量儀，用鋂作為放射源，這種儀器雖然使用快速簡便，費用低，但其僅適用於測定周圍軟組織較少的骨骼，固而有較高的漏診率和誤診率。九十年代大量採用的雙重X射線骨密度儀雖然具有精確性好，輻射劑量小，圖像解析度高、操作安全等優點，但儀器的價格非常昂貴，難以普及。隨後出現的定量CT設備測量骨密度雖有精確度高，可以分離松質骨和皮質骨的獨特性能，但因其放射劑量較大、測量時間較長，且費用明顯偏高，一般醫院難以普及。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服上述現有測量骨密度儀器或者精確度低、或者放射劑量較大、或者價格昂貴，不能各方面都兼顧的缺點。
本發明是一種定量測量骨礦密度超聲波探頭，它由一個測量探頭和分別位於測量探頭兩側的、結構相同的兩個定位探頭組成，所述的定位探頭與測量探頭檢測面平行。
所述的測量探頭和兩個定位探頭結構基本一致，均是由外殼和由延遲塊、晶片、吸收塊、銅箔和隔聲層組成的探頭芯構成，所述探頭芯的兩個晶片一個是發射晶片，一個是接收晶片，分別固定在兩個延遲塊的斜面上，呈八字狀；晶片的背面和側面附有吸收塊，兩個延遲塊中間有銅箔和隔聲層，銅箔、隔聲層和延遲塊緊密結合成一體，組成探頭芯，晶片的引線連接在外殼上部的插座上，通過插座和測量儀器連接。
所述測量探頭的兩個延遲塊的傾角為55°~65°、兩傾角大小相等方向相反，晶片為PZT即鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料，頻率為0.8～2.5MHz；定位探頭的兩個延遲塊的傾角2°～10°，兩個傾角大小相等、方向相反，晶片為PZT即鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料，頻率為1.25～5MHz。
本發明中的定位探頭用於測出皮膚軟組織層厚度並最終去除皮膚軟組織帶入的測量誤差，採用兩個定位探頭是為了使測量探頭保持平衡，即使測量探頭檢測面與被測骨的表面保持平行，以減少測量誤差。測量探頭用於測量超聲橫波在骨中的傳播速度，超聲橫波在骨中的傳播速度值可以反映骨礦密度信息。
使用時，所述超聲波測量骨礦密度探頭外殼的底面通過耦合劑和皮膚接觸，由定位探頭對皮膚軟組織測厚和平衡後，測量探頭髮射晶片發射的超聲縱波通過耦合劑經皮膚軟組織傳入骨骼，在皮膚軟組織和骨壁之間的界面上發生折射，由于波型轉換得到超聲橫波，超聲縱波由於全反射而不能折射入骨中，避免了縱波雜波幹擾。超聲橫波到骨內壁反射又在骨幹外壁與皮膚軟組織界面間折射得到超聲縱波，由測量探頭接收晶片接收，通過精確測量超聲橫波在骨中傳播時間，進而可計算出超聲橫波在骨骼內的傳播速度，該速度和骨礦密度定量相關，從而反映出骨礦密度信息。
本發明首次採用定量超聲橫波檢測骨密度，從一種新的角度評測人體骨質量和骨密度信息。本探頭結構簡單，體積小，精確度高，無射線，不損傷身體，操作移動方便，價格便宜，克服了現有技術的缺點，適於普及，特別在人體脛骨檢測時尤為適用，可廣泛應用於骨質疏鬆的早期診斷和普查檢測。


圖1定量測量骨礦密度超聲波探頭結構示意圖。
圖中各部件標記如下A——定位探頭； C——測量探頭；A1定位探頭插座；C1測量探頭插座；A2定位探頭外殼；C2測量探頭外殼；A3定位探頭引線；C3測量探頭引線；A4定位探頭吸收塊； C4測量探頭吸收塊；A5定位探頭晶片；C5測量探頭晶片；
A6定位探頭延遲塊； C6測量探頭延遲塊；A7定位探頭銅箔；C7測量探頭銅箔；A8定位探頭隔聲層； C8測量探頭隔聲層；具體實施方式
現結合圖1，對本發明應用於人體脛骨定量超聲波測量骨密度專用探頭的具體實施方式
說明如下見圖1，脛骨定量超聲波測量骨密度專用探頭是由兩個定位探頭A和測量探頭C組成；兩個定位探頭結構相同，分別位於測量探頭兩邊，定位探頭和測量探頭檢測面平行。
定位探頭A是由外殼A2和由延遲塊A6、晶片A5、吸收塊A4、銅箔A7和隔聲層A8組成的探頭芯構成；兩個晶片A5分別用膠粘在兩個延遲塊A6的斜面上，呈八字狀，晶片A5為PZT材料，頻率1.25～5MHz，晶片A5的背面和側面附有吸收塊A4。延遲塊A6的傾角2～10°，兩個傾角大小相等，方向相反，兩個延遲塊中間有銅箔A7和隔聲層A8，用膠將銅箔A7隔聲層A8和兩個延遲塊A6粘合成為一體組成探頭芯；探頭芯裝在外殼A2內；晶片A5的引線A3連接在外殼A2上部的插座A1上，通過插座A1和測量儀連接。
測量探頭C是由外殼C2和由延遲塊C6、晶片C5、吸收塊C4、銅箔C7和隔聲層C8組成的探頭芯構成；兩個晶片C5分別用膠粘在兩個延遲塊C7的斜面上，呈八字狀，晶片C5為PZT材料，頻率0.8～2.5MHz。晶片C5的背面、側面附有吸收塊C4，延遲塊C6的傾角為55°～65°，兩傾角大小相等方向相反，兩個延遲塊中間有銅箔C7和隔聲層C8，用膠將銅箔C7隔聲層C8和兩個延遲塊C6粘合成為一體組成探頭芯；探頭芯裝在外殼C2內，晶片C5的引線C3連接在外殼C2上部的插座C1上，通過插座C1和測量儀器連接。
本發明還可用於人體其他部位骨密度的測量及脊椎動物骨密度的測量，在實際應用中，可根據需要改變定位探頭和測量探頭的尺寸或位置製作成各種專用探頭，但基本結構和原理完全相同。
權利要求
1.一種定量測量骨礦密度超聲波探頭，其特徵是它由測量探頭(C)和分別位於測量探頭(C)兩側的，結構相同的兩個定位探頭(A)組成，所述定位探頭(A)與測量探頭(C)的檢測面平行。
2.根據權利要求1所述的定量測量骨礦密度超聲波探頭，其特徵是所述的測量探頭(C)是由外殼(C2)和由延遲塊(C6)、晶片(C5)、吸收塊(C4)、銅箔(C7)和隔聲層(C8)組成的探頭芯構成；兩個晶片(C5)分別固定在兩個延遲塊(C6)的斜面上，呈八字狀，晶片(C5)的背面和側面附有吸收塊(C4)，兩個延遲塊中間有銅箔(C7)和隔聲層(C8)，銅箔(C7)、隔聲層(C8)和延遲塊(C6)緊密結合成一體，組成探頭芯，晶片(C5)的引線(C3)連接在外殼(C8)上部的插座(C1)上，通過插座(C1)和測量儀器連接；所述的定位探頭(A)是由外殼(A2)和由延遲塊(A6)、晶片(A5)、吸收塊(A4)、銅箔(A7)和隔聲層(A8)組成的探頭芯構成，兩個晶片(A5)分別固定在兩個延遲塊(A6)的斜面上，呈八字狀，晶片的背面和側面附有吸收塊(A4)，兩個延遲塊(A6)中間有銅箔(A7)和隔聲層(A8)，將銅箔(A7)、隔聲層(A8)和兩個延遲塊緊密連接成為一體，組成探頭芯，探頭芯裝在外殼(A2)內，晶片(A5)的引線(A3)連接在外殼(A2)上方的插座(A1)上，通過插座(A1)和測量儀器連接。
3.根據權利要求2所述的定量測量骨礦密度超聲波探頭，其特徵是測量探頭(C)的兩個延遲塊(C6)的傾角為55°～65°、兩個傾角大小相等方向相反，晶片(C5)為PZT即鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料、頻率為0.8～2.5MHz；定位探頭(A)的兩個延遲塊(A6)的傾角2°～10°，兩個傾角大小相等、方向相反，晶片(A5)為PZT即鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料，頻率為1.25～5MHz。
全文摘要
本發明公開了一種定量測量骨礦密度超聲波探頭，涉及測量骨礦密度儀器領域，解決了現有技術中或者精確度低、或者放射劑量較大、或者價格昂貴，不能各方面都兼顧的問題。本發明由一個測量探頭和兩個定位探頭組成，測量探頭和定位探頭均由外殼與其內部的延遲塊、晶片、隔聲層、銅箔和吸收塊構成。通過精確測量超聲橫波在骨骼中傳播時間，計算出其傳播速度，該速度和骨礦密度定量相關，從而反映出骨礦密度信息，判斷骨質疏鬆狀況，從一種新的角度評測骨質量。本發明結構簡單，價格便宜，操作方便，精確度高，適於普及，可廣泛應用於人體骨質疏鬆症的早期診斷和普查檢測及動物骨礦密度測量。
文檔編號G01N29/24GK1969762SQ20061012984
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月4日 優先權日2006年12月4日
發明者萬柏坤, 劉慶凱 申請人:天津大學