Page 13 - 《应用声学》2025年第2期
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第 44 卷 第 2 期                  陈洪磊等： 定量超声骨检测技术研究进展                                           273


             用紫外光激励光声波不会与表面信号混淆的特点，                            面波的肌骨结构和功能成像技术需要得到越来越
             提出了基于生成对抗网络的无监督学习模型，通过                            多的关注。
             对 266 nm 激光扫描光声波场学习实现未脱钙厚骨
             切片的快速无标记虚拟染色，该技术对提升骨肿瘤
                                                                              参 考 文        献
             切除术中评价效率具有重要临床价值。
                                                                 [1] Wang F X, Zheng L Y, Theopold J, et al. Methods for
             4 结论与展望                                               bone quality assessment in human bone tissue: A system-
                                                                   atic review[J]. Journal of Orthopaedic Surgery and Re-
                 以超声/光声骨评价和成像为代表的定量超声                              search, 2022, 17(1): 174.
                                                                 [2] 陈洪磊, 米杰, 他得安. 超声导波骨检测技术研究进展 [J]. 兰
             骨检测技术得到了大量研究与应用，开发了超声透
                                                                   州大学学报 (医学版), 2024, 50(3): 3–13.
             射法和背散射 OP 检测仪、多模态超声骨成像仪等                            [3] Feng T, Zhu Y H, Morris R, et al. Functional photoacous-
             设备。其中，光声骨检测理论及技术研究表明光声                                tic and ultrasonic assessment of osteoporosis: A clinical
             信号谱分析可以提供骨骼疾病相关的物化特性，例                                feasibility study[J]. BME Frontiers, 2020, 2020: 1081540.
                                                                 [4] Liu C C, Zhang R, Li Y, et al. An ultrasonic backscatter
             如：骨密度、孔隙率、声速等结构物理性质和羟基磷                               instrument for cancellous bone evaluation in neonates[J].
             灰石、胶原蛋白及脂质含量等，是骨病声学精准诊                                Engineering, 2015, 1(3): 336–343.
             断技术探索的重要方向之一。在骨超声成像研究方                              [5] Lashkari B, Yang L F, Mandelis A. The application of
                                                                   backscattered ultrasound and photoacoustic signals for as-
             面，声速校正模型优化平面波成像算法、波形反演                                sessment of bone collagen and mineral contents[J]. Quan-
             技术等超声成像算法可实现在体肌骨多层结构高                                 titative Imaging in Medicine and Surgery, 2015, 5(1):
             分辨率成像，但相关研究目前仍处于实验研究阶段。                               46–56.
                                                                 [6] Tran T N H T, Le L H, Ta D A. Ultrasonic guided waves in
             基于超声背散射波、透射波和导波的 OP 检测理论                              bone: A decade of advancement in review[J]. IEEE Trans-
             和方法研究充分，超声体波骨检测仪和多频率导波                                actions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Con-
             骨检测仪分别用于跟骨、髋骨和长皮质骨的 OP 临                              trol, 2022, 69(10): 2875–2895.
                                                                 [7] Steinberg I, Shiloh L, Gannot I, et al. First-in-human
             床诊断。光声体波/导波信号特征与骨组织结构物
                                                                   study of bone pathologies using low-cost and compact
             理性质和成分的相关性对实现 OP、骨折愈合的结                               dual-wavelength photoacoustic system[J]. IEEE Journal
             构功能精确诊断具有重要价值，但在体肌骨组织多                                of Selected Topics in Quantum Electronics, 2019, 25(1):
                                                                   7201908.
             层结构中光声波场特征、光声波的高效激励和检测
                                                                 [8] Moilanen P, Salmi A, Kilappa V, et al. Phased laser diode
             技术仍是光声骨检测临床应用研究的重点和难点。                                array permits selective excitation of ultrasonic guided
             导波模态幅值和波速与骨折愈合截面物理性质变                                 waves in coated bone-mimicking tubes[J]. Journal of Ap-
                                                                   plied Physics, 2017, 122(14): 144901.
             化相关，但其尚未用于临床。目前，便携、低成本的
                                                                 [9] Kilappa V, Moilanen P, Salmi A, et al. Tailoring the exci-
             超声骨检测仪是床旁 OP 诊断的重要工具，而光声                              tation of fundamental flexural guide waves in coated bone
             骨检测设备主要用于骨组织结构和成分的评价和                                 by phase-delayed array: Two-dimensional simulations[J].
                                                                   The Journal of the Acoustical Society of America, 2015,
             成像研究，无法满足临床应用标准。
                                                                   137(3): 1134–1143.
                 目前，人体肌骨多层结构特征、组织成分及结                           [10] Jia Y, Han S, Li B Y, et al.  Backscatter measure-
             构声学物理性质空间分布特征及其随骨骼病理的                                 ment of cancellous bone using the ultrasound transit time
             变化等对超声/光声波场的影响，进一步明确超声                                spectroscopy[J]. The Journal of the Acoustical Society of
                                                                   America, 2024, 155(4): 2670–2686.
             参数与骨病理相关声学物理性质的量化关系，实现                             [11] Bi D S, Shi L W, Li B Y, et al. The protocol of ultra-
             骨骼结构力学性质及组织成分的快速高分辨率成                                 sonic backscatter measurements of musculoskeletal prop-
             像仍是定量超声骨检测研究领域中的热点和难点                                 erties[J]. Phenomics, 2023, 4(1): 72–80.
                                                                [12] Iori G, Du J, Hackenbeck J, et al. Estimation of cor-
             问题。定量超声骨成像研究中超声/光声波在高声                                tical bone microstructure from ultrasound backscatter[J].
             阻抗差异肌骨结构中的透射信号不易测量，由多波                                IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Fre-
             长光声信号参数中解耦骨组织成分含量信息困难，                                quency Control, 2021, 68(4): 1081–1095.
                                                                [13] Karbalaeisadegh Y, Yao S S, Zhu Y, et al.  Ultra-
             使得 UCT 和骨组织成分定量评价的临床应用研究
                                                                   sound characterization of cortical bone using Shannon en-
             受阻。为此，探索综合深度学习神经网络、FWI和平                              tropy[J]. Ultrasound in Medicine & Biology, 2023, 49(8):
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