超声导波频散曲线反演皮质骨参数的研究

作者：樊天地; 宋小军^*

来源：声学技术, 2023, 42(01): 46-51.

DOI：10.16300/j.cnki.1000-3630.2023.01.008

• 超声导波
• 频散曲线
• 皮质骨
• 参数反演

皮质骨参数的变化可以反映骨质的健康状况，因此文章提出了一种频散能量匹配算法来反演皮质骨参数。首先，通过频散特性方程计算出预定义参数下的频散曲线数据库；其次，利用时域有限差分算法建立皮质骨声场模型，将仿真的时域信号通过功率谱估计得到频散能量信息，并与数据库进行匹配，通过分析匹配结果的能量从而得到皮质骨的厚度、纵波速度和横波速度。仿真结果显示：与理论值相比，厚度的平均相对误差为3.8%，纵波速度与横波速度的平均相对误差分别为0.6%、0.9%。对三组离体牛胫骨皮质骨进行反演，离体实验结果显示：与真实值相比，厚度相对误差为4.9%，且实验频散曲线与反演得到的理论频散曲线吻合。因此文中所提出的反演算法可以有效获取皮质骨的厚度，横波速度和纵波速度，从而为评价骨质的健康状况提供可靠的依据。

• 单位
  复旦大学; 上海电力大学