国家自然科学基金委员会医学科学部三处2011 年度结题项目汇编

5.46 超 声 柱 面 导 波 动 态 监 测 与 评 价 骨 折 愈 合 过 程 的 研 究项 目 批 准 号 :30870720项 目 负 责 人 : 他 得 安依 托 单 位 : 复 旦 大 学采 用 超 声 导 波 评 价 长 骨 骨 折 及 其 愈 合 是 近 年 来 骨 超 声 领 域 的 研 究 热 点 和 难 点 之 一 。 本项 目 在 理 论 、 数 值 仿 真 和 实 验 上 研 究 了 超 声 柱 面 导 波 ( 简 称 超 声 导 波 ) 在 骨 折 长 骨 中 的 传 播 特性 、 在 骨 折 处 发 生 的 模 式 转 换 规 律 、 长 骨 骨 折 及 其 愈 合 过 程 的 动 态 监 测 与 评 价 等 。本 项 目 把 骨 折 长 骨 看 作 充 粘 液 复 合 管 状 结 构 , 采 用 理 论 、 数 值 仿 真 ( 混 合 边 界 元 法 及 时 域 有限 差 分 法 ) 及 实 验 等 , 在 不 同 的 长 骨 骨 折 及 其 愈 合 情 况 下 , 主 要 研 究 了 :(1) 导 波 在 骨 折 长 骨中 的 传 播 特 性 ;(2) 骨 折 检 测 的 超 声 导 波 方 法 ;(3) 骨 折 愈 合 过 程 的 监 测 与 评 价 。 分 析 了 导波 各 较 低 阶 模 式 在 愈 合 过 程 中 骨 折 处 的 反 射 、 透 射 及 模 式 转 换 等 关 系 ;(4) 研 究 了 骨 折 长 骨中 导 波 模 式 的 激 发 和 接 收 ;(5) 导 波 模 式 的 识 别 、 提 取 和 处 理 的 时 频 分 析 方 法 ;(6) 探 讨 了超 声 导 波 的 应 用 及 实 现 途 径 , 建 立 了 多 参 量 综 合 评 价 骨 折 及 愈 合 过 程 的 导 波 方 法 。结 果 表 明 : 在 低 频 下 , 低 阶 导 波 模 式 在 高 频 散 、 低 衰 减 的 情 况 下 , 激 发 模 式 ( 如 L(0,2)) 转 化成 新 模 式 的 能 量 不 同 , 可 根 据 接 收 信 号 中 转 换 模 式 的 能 量 大 小 及 与 激 发 模 式 能 量 的 比 值 , 来动 态 监 测 与 评 价 骨 折 及 其 愈 合 情 况 。 该 结 果 为 骨 折 及 其 愈 合 过 程 动 态 监 测 与 评 价 提 供 了 一 种新 思 路 和 理 论 依 。关 键 词 : 超 声 导 波 ; 数 值 方 法 ; 时 频 分 析 ; 骨 折 愈 合 ; 评 价学 科 代 码 :H1805发 表 论 著 :(* 通 讯 作 者 )1. Song X, Ta D*, Wang W. Analysis of superimposed ultrasonic guided waves in longbones by the joint approximate diagonalization of eigen-matrices algorithm.Ultrasound in Medicine and Biology. 2011, 37(10): 1704-13.(IF=2.493)2. Xu K, Ta D*, Wang W. Multiridge-based analysis for separating lndividual modesfrom multimodal guided wave signals in long bones. IEEE Trans. Ultrason FerroelectrFreq Control. 2010, 57(11): 2480-90. (IF=1.46)3. Ta D*, Wang W, Wang Y, Le LH, Zhou Y. Measurement of the dispersion andattenuation of cylindrical ultrasonic guided waves in long bone. Ultrasound inMedicine and Biology, 2009, 35(4): 641-52.(IF=2.493)4. Ta D*, Wang W, Huang K, Wang Y, Le LH. Analysis of frequency dependence ofultrasonic backscatter coefficient in cancellous bone. Journal of the AcousticalSociety of America. 2008, 124(6): 4083-90. (IF=1.644)5. 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 , 物 理 学 报 ,( 已 录 用 )(IF=0.444)6. Yang B, Ta D, Wang W. Study on the Mean trabecular bone spacing based onfundamental frequency estimation method. Chinese J of Acoustics. 2011, 30(3):241-52.7. Luo C, Ta D, Li W, Wang W. Analysis of ultrasonic guided waves propagating in long112