CN108030512A - 一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法 - Google Patents

一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108030512A
CN108030512A CN201711389919.4A CN201711389919A CN108030512A CN 108030512 A CN108030512 A CN 108030512A CN 201711389919 A CN201711389919 A CN 201711389919A CN 108030512 A CN108030512 A CN 108030512A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
ankle arthrosis
degree
echo
injury
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711389919.4A
Other languages
English (en)
Inventor
卢宗兴
姚立纲
余凌
余舒婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201711389919.4A priority Critical patent/CN108030512A/zh
Publication of CN108030512A publication Critical patent/CN108030512A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0875—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of bone

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Percussion Or Vibration Massage (AREA)

Abstract

本发明涉及一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法。该方法在同一时刻激励多个超声振元向脚踝关节发出超声波信号，同时测量脚踝关节不同位置的超声信号，结合脚踝关节多个位置点的回波信号，综合客观的给出脚踝关节损伤程度的评价值。本发明方法可应用于患者各个康复阶段脚踝损伤程度的评价需求，为不同康复阶段康复治疗方案提供有效的指导依据。

Description

一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法
技术领域
本发明涉及一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法。
背景技术
脚踝是支撑人体和移动身躯的重要器官，稍有不慎就会遭受创伤，尤其是从事体育运动者和广大中老年群体。从事体育运动者由于是激烈的对抗或高难度的动作等原因造成脚踝时常受伤，而且发生的几率非常高。对中老年群体而言，随着年龄的增长，其身体生理机能不断衰退，四肢的灵活度逐渐下降，踝关节损伤老年人比率大为增加，踝关节损伤的人数也逐年增多。脚踝损伤治疗之前需要先评估一下脚踝的损伤程度，才能给出相应的治疗方案。目前脚踝关节损伤程度的评价方法主要依靠医师与患者的交流，以及各种评价量表的使用。评分量表对医师的专业要求比较高，而且主观性评价比较多，很难真实客观的反应患者脚踝关节的损伤程度。错误的判断患者脚踝关节的损伤程度，在后续的康复治疗过程中可能导致康复参数不合适，容易造成患者脚踝关节的二次损伤，因此为了避免脚踝关节的二次损伤，对脚踝关节损伤程度的有效评价十分重要。有鉴于此，本发明提出了一种基于超声阵列测量原理的脚踝关节损伤程度评价方法，结合超声波在人体传播过程中指向性好，对人体无害，回波特征明显等特点，实现脚踝关节损伤程度的定量测量，为脚踝关节患者康复治疗方案的制定提供一种有效的指导依据。
发明内容
本发明的目的在于针对现阶段脚踝关节损伤程度的评分量表评价体系主观性差异较大、对医师经验要求较高的缺陷，不同的医师由于主观性的差异对同一个患者的评分量表打分差异较大，不能有效客观反应患者脚踝关节的损伤程度，提供一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法，该方法可以在同一时刻激励多个超声振元向脚踝关节发出超声波信号，同时测量脚踝关节不同位置的超声信号，结合脚踝关节多个位置点的回波信号，较为综合客观的给出脚踝关节损伤程度的评价值，该方法可应用于患者各个康复阶段脚踝损伤程度的评价需求，为不同康复阶段康复治疗方案提供有效的指导依据。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法，提供一脚踝关节损伤程度的超声阵列测量系统，包括超声换能器阵列、脉冲激励模块、信号接收模块、信号处理模块、上位机，所述上位机上建立有用于对脚踝关节损伤程度进行评价的评价模型；该方法具体实现如下，
步骤S1：将超声换能器阵列的各个超声换能器按需布置于脚踝关节周围；
步骤S2：上位机发送指令给脉冲激励模块，脉冲激励模块同时向超声换能器阵列的各个超声换能器发出激励信号，激励按超声频率振动向人体激励超声波信号，超声波在人体内传播遇到不同深度的包括肌肉、血管、骨骼的部位分别反射形成回波信号；
步骤S3：回波信号被超声换能器接收传递给信号接收模块，信号接收模块对接收到的模拟量回波信号进行A/D转换得到离散的数字量回波信号并传输给信号处理模块；
步骤S4：信号处理模块对接收的数字量回波信号进行信号预处理，得到超声回波信号，并提取超声回波信号中包括峰峰值大小PPV、波形长度PPVT和峰峰值时间的超声回波信号特征信息传输给上位机；
步骤S5：上位机通过信号处理模块提供的超声回波信号特征信息作为评价模型的输入值，评价模型最终给出脚踝关节的损伤程度评价值。
在本发明一实施例中，所述步骤S1中，各个超声换能器按需布置于脚踝关节周围时，需涂抹耦合剂，以确保超声换能器与脚踝关节皮肤完全接触。
在本发明一实施例中，所述脉冲激励模块采用8通道的超声信号收发卡。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明基于超声波在人体中传播指向性好，回波特征明显，对人体无害的优点，解决了X射线测量方法对人体辐射的危害，解决了损伤程度评价量表主观性差异的特点。能够从多个位置采集脚踝关节的超声波信号，对各通道的超声波信号进行处理，建立综合的脚踝关节损伤程度评价体系。实现脚踝关节损伤程度的定量评价，为脚踝关节患者康复治疗方案的制定提供一种有效的指导依据；本发明形成的基于超声阵列原理的脚踝关节损伤评价方法可应用于患者各个康复阶段脚踝损伤程度的评价需求，为不同康复阶段康复治疗方案提供有效的指导依据。
附图说明
图1为本发明总体结构框图。
图2为本发明超声回波信号曲线。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明的一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法，提供一脚踝关节损伤程度的超声阵列测量系统，包括超声换能器阵列、脉冲激励模块、信号接收模块、信号处理模块、上位机，所述上位机上建立有用于对脚踝关节损伤程度进行评价的评价模型；该方法具体实现如下，
步骤S1：将超声换能器阵列的各个超声换能器按需布置于脚踝关节周围；
步骤S2：上位机发送指令给脉冲激励模块，脉冲激励模块同时向超声换能器阵列的各个超声换能器发出激励信号，激励按超声频率振动向人体激励超声波信号，超声波在人体内传播遇到不同深度的包括肌肉、血管、骨骼的部位分别反射形成回波信号；
步骤S3：回波信号被超声换能器接收传递给信号接收模块，信号接收模块对接收到的模拟量回波信号进行A/D转换得到离散的数字量回波信号并传输给信号处理模块；
步骤S4：信号处理模块对接收的数字量回波信号进行信号预处理，得到超声回波信号，并提取超声回波信号中包括峰峰值大小PPV、波形长度PPVT和峰峰值时间的超声回波信号特征信息传输给上位机；
步骤S5：上位机通过信号处理模块提供的超声回波信号特征信息作为评价模型的输入值，评价模型最终给出脚踝关节的损伤程度评价值。
所述步骤S1中，各个超声换能器按需布置于脚踝关节周围时，需涂抹耦合剂，以确保超声换能器与脚踝关节皮肤完全接触。
所述脉冲激励模块采用8通道的超声信号收发卡。
以下为本发明的具体实施例。
本发明基于超声波在人体内传播的原理，本发明的总体结构如图1所示，主要包括超声换能器阵列、脉冲激励模块、信号接收模块、信号处理模块、上位机和评价模型等部分组成。上位机是本发明中重要的指挥部分，分别负责发出激励脉冲与接收信号处理后的数据。
本发明的主要原理是，上位机发送指令给脉冲激励模块，脉冲激励模块同时向超声换能器各个振元发出激励信号，激励按超声频率振动向人体激励超声波信号，超声波在人体内传播遇到不同深度的肌肉、血管、骨骼等部位分别反射形成回波信号，回波信号被超声振元换能器接收传递给信号接收模块，信号接收模块对接收到的模拟量回波信号进行A/D转换得到离散的数字量回波信号，各个振元换能器的回波信号被汇集到信号处理模型，进行信号的预处理，得到的超声回波信号如图2所示，其中峰峰值大小PPV（21）、波形长度PPVT（22）和峰峰值时间（23）……等超声回波信号特征信息，上位机通过信号处理模块提供的回波信号特征信息值作为评价模型的输入值，评价模型最终给出脚踝关节的损伤程度评价值。
本发明硬件结构主要包括一个多通道的超声信号收发卡，多个医学单振元超声换能器，上位机和连接线等部分组成，各部分通过数据线相连接。
其主要过程包括以下几个方面
（1）超声换能器位置布置。多个医学超声换能器需要按照指定的位置布置在脚踝关节周围，换能器在布置之前需要涂抹一定量的耦合剂，确保换能器能与脚踝关节皮肤完全接触。
（2）激励超声波脉冲。本发明所使用的8通道的超声信号收发卡，能够同时激励最多八个超声换能器，激励超声波通过换能器传播到脚踝关节内部。
（3）接收超声波回波信号。上述步骤2的超声波传播经过人体脚踝关节不同深度，会产生相应的回波信号。本发明所使用的8通道的超声信号收发卡可以同时接收八个超声换能器的回波信号，这些原始超声波信号数据通过数据线传递到上位机。
（4）信号处理。传输回来的超声波信号是不同位置的换能器采集到的超声回波信号，需要通过指定算法，求得不同深度的超声信号闸门位置，比通过超声数据评价算法，将多路超声信号统一起来，最后形成一个综合的评价值。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法，其特征在于：提供一脚踝关节损伤程度的超声阵列测量系统，包括超声换能器阵列、脉冲激励模块、信号接收模块、信号处理模块、上位机，所述上位机上建立有用于对脚踝关节损伤程度进行评价的评价模型；该方法具体实现如下，
步骤S1：将超声换能器阵列的各个超声换能器按需布置于脚踝关节周围；
步骤S2：上位机发送指令给脉冲激励模块，脉冲激励模块同时向超声换能器阵列的各个超声换能器发出激励信号，激励按超声频率振动向人体激励超声波信号，超声波在人体内传播遇到不同深度的包括肌肉、血管、骨骼的部位分别反射形成回波信号；
步骤S3：回波信号被超声换能器接收传递给信号接收模块，信号接收模块对接收到的模拟量回波信号进行A/D转换得到离散的数字量回波信号并传输给信号处理模块；
步骤S4：信号处理模块对接收的数字量回波信号进行信号预处理，得到超声回波信号，并提取超声回波信号中包括峰峰值大小PPV、波形长度PPVT和峰峰值时间的超声回波信号特征信息传输给上位机；
步骤S5：上位机通过信号处理模块提供的超声回波信号特征信息作为评价模型的输入值，评价模型最终给出脚踝关节的损伤程度评价值。
2.根据权利要求1所述的一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，各个超声换能器按需布置于脚踝关节周围时，需涂抹耦合剂，以确保超声换能器与脚踝关节皮肤完全接触。
3.根据权利要求1所述的一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法，其特征在于：所述脉冲激励模块采用8通道的超声信号收发卡。
CN201711389919.4A 2017-12-21 2017-12-21 一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法 Pending CN108030512A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711389919.4A CN108030512A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711389919.4A CN108030512A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108030512A true CN108030512A (zh) 2018-05-15

Family

ID=62100538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711389919.4A Pending CN108030512A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108030512A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112790790A (zh) * 2020-12-23 2021-05-14 居天医疗科技(深圳)有限公司 基于ai识别的运动关节损伤检测设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100198067A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 Mahfouz Mohamed M Noninvasive Diagnostic System
CN102599960A (zh) * 2006-02-06 2012-07-25 康复米斯公司 患者可选择的关节成形术装置和手术器具
CN103747739A (zh) * 2011-07-04 2014-04-23 株式会社东芝 超声波诊断装置以及超声波探头控制方法
CN104188690A (zh) * 2014-08-27 2014-12-10 中国科学院合肥物质科学研究院 基于超声线性和非线性参量信息融合的骨强度评价方法
CN104661600A (zh) * 2012-06-13 2015-05-27 弗吉尼亚大学许可和投资集团暨弗吉尼亚大学专利基金会 镜面反射目标的超声成像
CN106175838A (zh) * 2016-09-07 2016-12-07 复旦大学 一种基于阵列探头的背散射超声骨质诊断系统
US20170055836A1 (en) * 2015-08-28 2017-03-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Apparatus for Dynamic Stress Measurement
CN106539596A (zh) * 2015-09-16 2017-03-29 三星麦迪森株式会社 超声探头、包括该超声探头的超声成像设备及其控制方法
CN107085671A (zh) * 2017-06-29 2017-08-22 江苏奥康尼医疗科技发展有限公司 一种软骨修复手术的辅助设备

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102599960A (zh) * 2006-02-06 2012-07-25 康复米斯公司 患者可选择的关节成形术装置和手术器具
US20100198067A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 Mahfouz Mohamed M Noninvasive Diagnostic System
CN103747739A (zh) * 2011-07-04 2014-04-23 株式会社东芝 超声波诊断装置以及超声波探头控制方法
CN104661600A (zh) * 2012-06-13 2015-05-27 弗吉尼亚大学许可和投资集团暨弗吉尼亚大学专利基金会 镜面反射目标的超声成像
CN104188690A (zh) * 2014-08-27 2014-12-10 中国科学院合肥物质科学研究院 基于超声线性和非线性参量信息融合的骨强度评价方法
US20170055836A1 (en) * 2015-08-28 2017-03-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Apparatus for Dynamic Stress Measurement
CN106539596A (zh) * 2015-09-16 2017-03-29 三星麦迪森株式会社 超声探头、包括该超声探头的超声成像设备及其控制方法
CN106175838A (zh) * 2016-09-07 2016-12-07 复旦大学 一种基于阵列探头的背散射超声骨质诊断系统
CN107085671A (zh) * 2017-06-29 2017-08-22 江苏奥康尼医疗科技发展有限公司 一种软骨修复手术的辅助设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112790790A (zh) * 2020-12-23 2021-05-14 居天医疗科技(深圳)有限公司 基于ai识别的运动关节损伤检测设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1006879B1 (en) Measurement of object layer thickness using ultra-sonic methods and devices
WO2014092472A1 (en) Ultrasound probe cap and method for testing ultrasound probe using the same and ultrasound diagnosis system thereof
US9345448B2 (en) System and method for non-invasive determination of tissue wall viscoelasticity using ultrasound vibrometry
KR20180095796A (ko) 음향 정형외과용 추적 시스템 및 방법들
US20090131838A1 (en) Method and system for the enhancement and monitoring of the healing process of bones
US20060184024A1 (en) Tissue thickness measurement device
EP3034006B1 (en) Ultrasound diagnosis apparatus and method of operating the same
US6730034B1 (en) Ultrasonic methods and devices for measurement of body fat
CN107647881B (zh) 人体或动物器官粘弹性参数的测量方法
US20160374645A1 (en) Method for performing low power mode in portable ultrasonic diagnostic apparatus and portable ultrasonic diagnostic apparatus for applying same
Wang et al. Effect of acquisition depth and precompression from probe and couplant on shear wave elastography in soft tissue: an in vitro and in vivo study
CN109561882A (zh) 用于确定脂肪身体组织成分和瘦肉身体组织成分的系统和方法
CN108030512A (zh) 一种脚踝关节损伤程度的超声阵列测量方法
US11583256B2 (en) Fat layer dependent sensor adaptation
US20140081136A1 (en) System and method for non-invasive measurement of carpal tunnel pressure
CN101947116B (zh) 骨密度的测量装置及检测方法
Greve et al. An instrumented intramedullary implant to monitor strain in fracture healing
JP2019200118A (ja) 生体内部温度測定装置
Porra et al. The effect of applied transducer force on acoustic radiation force impulse quantification within the left lobe of the liver
Salman et al. Assessment of muscle stiffness using a continuously scanning laser‐Doppler vibrometer
CN202313424U (zh) 一种超声探头装置
Amado-Rey et al. Towards ultrasound wearable technology for cardiovascular monitoring: from device development to clinical validation
Yan et al. Dynamically characterizing skeletal muscles via acoustic non-linearity parameter: In vivo assessment for upper arms
Carneiro et al. Penile elastography: current and future applications in sexual medicine
Tsubai et al. Development of an ultrasound system for measuring tissue strain of lymphedema

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180515