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基于弹性模量检测骨疲劳的超声导波方法研究

张正罡 他得安

基于弹性模量检测骨疲劳的超声导波方法研究

张正罡, 他得安
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  • 研究早期诊断骨疲劳的方法是当前骨质评价方面的研究热点之一. 本文对不同弹性模量下长骨中超声导波的传播特性进行了理论分析和仿真研究.首先, 通过数值计算得到导波在管状长骨中的理论解析解.然后对管状长骨进行了时域有限差分(FDTD) 仿真, 并验证了它与理论解析解的一致性, 同时得到长骨中不同模式导波群速度、 中心频率和衰减与弹性模量的关系.研究结果表明各个导波模式的群速度和中心频率均随弹性模量的增加而增加, 而衰减随弹性模量的增加而减小.说明超声导波的传播特性参量可以反映长骨弹性模量的变化, 从而为长骨的早期疲劳诊断提供理论依据.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11174060)、 教育部博士点基金(批准号: 20110071130004)、 上海市重点科技攻关项目(批准号: 09441900400) 和教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-10-0349)资助的课题.
    [1]

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    Pidaparti R M, Vogt A 2001 J. Biomed. Mater. Res. 59 282

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    Bertram A A 1990 Acoustic Fields and Waves in Solids (Second Edition) (Florida: Krieger Publishing Company) pp86-97

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    Deniel G, Tobias L, Jürg D 2004 J. Acoust. Soc. Am. 116 3284

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    Wang G, Wen J H, Han X Y, Zhao H G 2003 Acta Phys. Sin. 52 1943 (in Chinese) [王刚, 温激鸿, 韩小云, 赵宏刚 2003 物理学报 52 1943]

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-09-22
  • 修回日期:  2011-12-08
  • 刊出日期:  2012-07-05

基于弹性模量检测骨疲劳的超声导波方法研究

  • 1. 复旦大学电子工程系, 上海 200433
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11174060)、 教育部博士点基金(批准号: 20110071130004)、 上海市重点科技攻关项目(批准号: 09441900400) 和教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-10-0349)资助的课题.

摘要: 研究早期诊断骨疲劳的方法是当前骨质评价方面的研究热点之一. 本文对不同弹性模量下长骨中超声导波的传播特性进行了理论分析和仿真研究.首先, 通过数值计算得到导波在管状长骨中的理论解析解.然后对管状长骨进行了时域有限差分(FDTD) 仿真, 并验证了它与理论解析解的一致性, 同时得到长骨中不同模式导波群速度、 中心频率和衰减与弹性模量的关系.研究结果表明各个导波模式的群速度和中心频率均随弹性模量的增加而增加, 而衰减随弹性模量的增加而减小.说明超声导波的传播特性参量可以反映长骨弹性模量的变化, 从而为长骨的早期疲劳诊断提供理论依据.

English Abstract

参考文献 (22)

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