骨骼檢測裝置及方法
2023-10-06 07:54:59
專利名稱：骨骼檢測裝置及方法
技術領域：
本發明關於一種骨骼^r測裝置及方法，並且特別地，本發明關於一種能 用以檢測股骨的骨質密度，也能檢測髖關節的鬆脫程度的骨骼檢測裝置及方 法。
背景技術：
骨骼的功能包含支撐身體、保護臟器、造血、調節礦物質等，對於人類 是極為重要的器官。然而，由於工作繁忙、生活壓力增加等因素，使得現代 人養分攝取不均衡，同時缺乏適度的運動，致使骨骼品質下降。此外，人類 骨骼的密度約在30歲時達到高峰，往後每年約會有0. 3°/。至2%的骨質流失。 因此，定期^r查以即時發現如骨質疏鬆(Osteoporosis)、骨壞死、關節退化 等問題並且及早治療或預防便成為健康檢查的重點之一 。
為了達到檢查骨質密度的目的，許多相關設備以及檢驗方式被開發，例 如，X光檢查、單光子骨骼密度測定(single photon absorptiometry, SPA)、 雙光子骨駱密度測定(dual photon absorptiometry, DPA)、電腦斷層掃描 (computed tomograpy, CT)、雙能量X光骨密度才企查(dual energy X-ray absorptiometry, DEXA)以及超聲波檢查等等。
X光檢查只能檢測骨骼鈣含量減少約30°/。以上或發生骨折等狀況，因此較 不敏感也不準確。而單光子骨骼密度測定或雙光子骨骼密度測定則是利用放 射性同位素所釋放的能量光子來測量骨質密度，但因為半衰期及穩定性的問 題，目前比較少被使用。而電腦斷層掃描的敏感度及精確度雖然很高，但由 於輻射劑量以及檢查成本皆高，已經很少被使用。
超聲波檢查由於具有檢查時間短、無輻射、費用低廉等優點，因此被廣 泛應用，如臺灣專利公告號第144806號所公開的「活體中超聲波分析骨強度 的方法及裝置」，以及臺灣專利公告號第492859號所公開的「超聲波骨頭評 估裝置及方法」等案，均屬於超聲波檢查的應用。然而，超聲波檢查方式容 易受到皮膚、肌肉或其它軟組織的影響而產生誤差，影響骨骼密度測量的準確性。
此外，雙能量X光骨密度檢查由於具有輻射量低以及誤差小等優點而成
為目前主要應用於骨質密度檢測的儀器之一。然而，DEXA所需的測量時間較 長，並且儀器體積龐大，因而P爭低了可攜性以及普及程度。
綜上所述，具有一定準確度並且安全、方便的骨質密度檢測儀器的發展 有其必要性。
發明內容
因此，本發明的一範疇在於提供一種骨骼檢測裝置及方法，用以檢測股 骨的骨質密度，特別地，本發明的骨骼檢測裝置及方法也能檢測髖關節的松 脫程度。
根據本發明的 一較佳具體實施例的 一種骨骼檢測裝置包含一振動^t塊、 一多模式超聲波檢測模塊以及一處理模塊。該振動模塊貼近一被測者的股骨 的一遠體端，用以自該遠體端輸入一振動信號。該多模式超聲波檢測模塊則 貼近該;陂測者的股骨的一近體端，用以自該近體端4企測該振動信號，並產生 一檢測信號。該處理模塊則分別連接該振動模塊以及該多模式超聲波檢測模 塊，用以根據該振動信號、該檢測信號以及一第一準則判斷該被測者的骨質 密度。
根據本發明的另一較佳具體實施例的一種骨骼檢測方法，包含下列步驟 首先，自一被測者的股骨的一遠體端輸入一振動信號。接著，通過多種超聲 波檢測模式自該被測者的股骨的一近體端檢測該振動信號，並產生一檢測信 號。最後，根據該振動信號、該檢測信號以及一第一準則判斷該被測者的骨 質密度。
關於本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及附圖得到進一步的 了解。
圖1表示根據本發明的一具體實施例的骨骼檢測裝置的功能方塊圖。 圖2A表示以本發明的骨骼檢測裝置對被測者進行檢測的示意圖。 圖2B表示檢測時本發明的骨骼檢測裝置與被測者的骨骼關係圖。 圖3表示根據本發明的 一具體實施例的骨骼檢測方法的流程圖。主要元件符號說明
1:骨骼檢測裝置10:控制單元
12:振動模塊14:多模式超聲波檢測模塊
140:振幅模式檢測元件142:都卜勒模式檢測元件
16:處理模塊2:被測者
20:股骨200:股骨頭
202:外上踝204:大轉子
22:髖骨220:髖臼
24:髖關節
S70-S76:流程步驟
具體實施例方式
本發明提供一種方便、安全的骨骼檢測檢測裝置及方法。以下將詳述本 發明的具體實施例以及實際應用案例，藉以充分說明本發明的特徵、精神及 優點。
請參閱圖1，圖1表示根據本發明的一具體實施例的骨骼檢測裝置的功
能方塊圖。如圖l所示，該骨骼檢測裝置1包含控制單元10、振動模塊12、 多模式超聲波檢測模塊14以及處理模塊16。
控制單元10,如微控制單元(micro control unit, MCU),分別連接至 振動模塊12、多模式超聲波檢測模塊14以及處理模塊16，用以根據處理模 塊16所傳送的驅動信號驅動振動模塊12以及多模式超聲波檢測模塊14。
振動模塊12受到控制單元10的驅動後可產生振動信號。於實際應用中， 振動模塊12所產生的振動信號可以是但不受限於縱波信號。此外，於實際應 用中，振動信號的共振頻率介於50赫至2，000赫之間。
多模式超聲波檢測模塊14受到控制單元10的驅動後則可檢測振動模塊 12所產生的振動信號，並產生檢測信號。進一步，多模式超聲波檢測模塊14 可包含振幅模式(amplitude mode, A mode)檢測元件140以及都卜勒模式 (Doppler mode)檢測元件142。振幅模式檢測元件140可用以檢測振動信號 的深度，而都卜勒模式檢測元件142則可用以檢測低頻率的振動信號。
處理模塊16,如中央處理器，可透過控制模塊IO分別連接振動模塊12 以及多模式超聲波檢測模塊14,以根據振動信號、檢測信號以及第一準則判斷被測者的骨質密度。於實際應用中，處理模塊16根據振動信號以及檢測信 號產生阻尼係數(damping factor),而第一準則包含當該阻尼係數越小，則 該被測者的骨質密度較好。
此外，處理模塊16還可根據檢測信號以及第二準則判斷被測者的髖關節 鬆脫程度。由於當髖關節鬆脫時容易產生共振，因此，第二準則可利用檢測 信號的諧波或基頻來判斷髖關節鬆脫程度。舉例而言，第二準則可包含當檢 測信號的諧波振幅大於基頻振幅的50°/。時，該被測者的髖關節有鬆脫現象。 或者，第二準則也可包含當檢測信號的頻譜包含至少5個諧波時，該被測者 的髖關節有鬆脫現象。再者，第二準則還可包含當檢測信號包含至少2個共 振頻率時，該被測者的髖關節有鬆脫現象。於實際應用中，處理模塊16可將 ;險測信號經由傅立葉轉換後再進行上述判斷。
特別地，若要以本發明的骨骼檢測裝置進行骨質密度的測量時，振動模 塊12所產生的振動信號較佳地為定頻振動信號。而若要以本發明的骨骼檢測 裝置進行髖關節鬆脫的測量時，振動模塊12所產生的振動信號較佳地為具有 某個頻率範圍的掃頻信號。
請參閱圖2A,圖2A表示以本發明的骨骼檢測裝置對被測者進行檢測的 示意圖。如圖2A所示，被測者2成坐姿。當然，於實際應用中，被測者2也 可以視需求而以其它適當的姿勢接受檢測。例如，當被測者臥病在床時，可 以躺著接受^r測。
另外，如圖2A所示，本發明的骨骼檢測裝置1的振動模塊12貼近於被 測者2的膝蓋附近。請一併參閱圖2B，圖2B表示檢測時本發明的骨骼檢測 裝置與被測者的骨骼關係圖。如圖2B所示，髖骨(Hipbone) 22的髖臼 (Acetabulum) 220可容納股骨(Femur) 20近體端的股骨頭(Femoral head) 200以形成髖關節24。
於檢測時，本發明的骨駱檢測裝置1較佳地為貼近被測者2的股骨20 的遠體端，更加地為貼近股骨20的外上踝(Lateral Epicondyle) 202。此外， 同樣如圖2A以及圖2B所示，本發明的骨骼4全測裝置1的多才莫式超聲波檢測 模塊14則貼近被測者2的臀部下緣，較佳地為貼近被測者2的股骨20的近 體端，更加地為貼近股骨20的大轉子(Great Trochanter) 204，以更直接地 求取振動信號。
進一步請參閱圖3，圖3表示根據本發明的骨骼檢測方法的流程圖。如前所述，本發明的骨骼檢測方法可用以4全測被測者的骨質密度以及髖關節的
鬆脫程度。如圖3所示，本發明的骨骼檢測方法可包含下列步驟
首先，於步驟S70,自被測者的股骨的遠體端輸入振動信號。於實際應 用中，振動信號的共振頻率約介於50赫至2,000赫之間。並且，振動信號 可由被測者的股骨的外上踝(圖2B,標號202)輸入。
接著，於步驟S72,通過多種超聲波檢測模式自被測者的股骨的近體端 檢測振動信號，並產生檢測信號。於實際應用中，前述的超聲波檢測模式可 包含，但不受限於，如振幅模式以及都卜勒模式。並且，於步驟S72中，可 自被測者股骨的大轉子(圖2B,標號204)檢測振動信號。
最後，於步驟S74,根據振動信號、檢測信號以及第一準則判斷被測者 的骨質密度。於實際應用中，步驟S74可依據振動信號以及;f企測信號產生阻 尼係數。並且，第一準則包含當阻尼係數越小，則被測者的骨質密度較好。
此外，如圖3所示，本發明的骨骼檢測方法還可包含步驟S76,根據檢 測信號以及第二準則判斷被測者的髖關節鬆脫程度。於實際應用中，第二準 則可包含當檢測信號的諧波振幅大於基頻振幅的50%時，被測者的髖關節有 鬆脫現象。或者，第二準則可包含當檢測信號的頻譜包含至少5個諧波時， 被測者的髖關節有鬆脫現象。再者，第二準則還可包含當檢測信號包含至少 2個共振頻率時，被測者的髖關節有鬆脫現象。
請注意，前述的第一準則以及第二準則僅作為本發明的例示，而非限制 本發明的範圍。換言的，該等準則可以視情況而進行調整。
綜上所述，本發明的骨骼檢測裝置及方法可有效且快速地評估被測者的 骨質密度以及髖關節鬆脫程度，除了提供被測者了解自己的骨品質的外，還 可提供醫護人員作為診治的依據。因為本發明採用低頻振動方式，因此對人 體組織的傷害較小。此外，本發明的骨骼檢測裝置還具有檢測時間短、安全 性高、檢測費用低廉以及可攜性高等優點。
通過以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發明的特徵與
相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及等效性的安排於本發明所欲申請的 權利要求的範疇內。因此，本發明所申請的權利要求的範疇應該根據上述的 說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及等效性的安排。
權利要求
1、一種骨骼檢測裝置，包含一振動模塊，貼近一被測者的股骨的一遠體端，用以自該遠體端輸入一振動信號；一多模式超聲波檢測模塊，貼近該被測者的股骨的一近體端，用以自該近體端檢測該振動信號，並產生一檢測信號；以及一處理模塊，分別連接該振動模塊以及該多模式超聲波檢測模塊，用以根據該振動信號、該檢測信號以及一準則判斷該被測者的骨質密度。
2、 如權利要求1所述的骨骼檢測裝置，其中該處理模塊進一步根據該 振動信號以及該檢測信號產生一 阻尼係數，並且該準則包含當該阻尼係數越 小，則該被測者的骨質密度越大。
3、 如權利要求1所述的骨骼檢測裝置，其中該準則包含當該檢測信號 的一諧波振幅大於一基頻振幅的50%時，該被測者的髖關節有鬆脫現象。
4、 如權利要求1所述的骨骼檢測裝置，其中該準則包含當該檢測信號 的一頻譜包含至少5個諧波時，該被測者的髖關節有鬆脫現象。
5、 如權利要求1所述的骨骼檢測裝置，其中該準則包含當該檢測信號 包含至少2個共振頻率時，該被測者的髖關節有鬆脫現象。
6、 如權利要求1所述的骨骼檢測裝置，其中該遠體端為該被測者的股 骨的外上踝。
7、 如權利要求1所述的骨骼檢測裝置，其中該近體端為該被測者的股 骨的大轉子。
8、 如權利要求1所述的骨骼檢測裝置，其中該多模式超聲波檢測模塊 包含一振幅模式檢測元件以及一都卜勒模式檢測元件。
9、 如權利要求1所述的骨骼檢測裝置，其中該振動信號的共振頻率介 於50赫至2， 000赫之間。
10、 一種骨骼4企測方法，包含下列步驟(a) 自一被測者的股骨的一遠體端輸入一振動信號；(b) 通過多種超聲波檢測模式自該被測者的股骨的一近體端檢測該振動 信號，並產生一檢測信號；以及(c) 根據該振動信號、該檢測信號以及一準則判斷該被測者的骨質密度。
11、如權利要求10所述的骨骼檢測方法，其中步驟(C)進一步包含下列步驟(cl)根據該振動信號以及該檢測信號產生一阻尼係數；其中該準則包 含當該阻尼係數越小，則該被測者的骨質密度越大。
12 、 如權利要求10所述的骨骼檢測方法，其中該準則包含當該檢測信 號的一諧波振幅大於一基頻振幅的50%時，該被測者的髖關節有鬆脫現象。
13 、 如權利要求10所述的骨骼才全測方法，其中該準則包含當該;險測信 號的一頻鐠包含至少5個諧波時，該被測者的髖關節有鬆脫現象。
14、 如權利要求10所述的骨骼檢測方法，其中該準則包含當該檢測信 號包含至少2個共振頻率時，該被測者的髖關節有鬆脫現象。
15、 如權利要求10所述的骨骼檢測方法，其中步驟(a)的該遠體端為該 被測者的股骨的外上踝。
16、 如權利要求10所述的骨骼檢測方法，其中步驟(b)的該近體端為 該被測者的股骨的大轉子。
17 、 如權利要求10所述的骨骼檢測方法，其中該多種超聲波檢測模式 包含一振幅模式以及一都卜勒模式。
18、如權利要求10所述的骨骼檢測方法，其中該振動信號的共振頻率 介於50赫至2， 000赫之間。
全文摘要
本發明公開一種骨骼檢測裝置，其包含一振動模塊、一多模式超聲波檢測模塊以及一處理模塊。該振動模塊貼近一被測者的股骨的一遠體端，用以自該遠體端輸入一振動信號。該多模式超聲波檢測模塊則貼近該被測者的股骨的一近體端，用以自該近體端檢測該振動信號，並產生一檢測信號。該處理模塊則分別連接該振動模塊以及該多模式超聲波檢測模塊，用以根據該振動信號、該檢測信號以及一第一準則判斷該被測者的骨質密度。
文檔編號A61B8/00GK101422375SQ20071018491
公開日2009年5月6日 申請日期2007年10月29日 優先權日2007年10月29日
發明者吳育民, 林孝誠, 遊志雄 申請人:廣達電腦股份有限公司