طراحی و ساخت سیستم چگالی سنج فراصوتی استخوان

امروزه از دستگاه های مختلفی برای اندازه گیری میزان چگالی استخوان استفاده می شود. پایه فیزیکی اغلب این دستگاه ها بر عبور پرتوهای x یا امواج فراصوت از استخوان استوار است. از امواج فراصوت برای اندازه گیری پارامترهایی از قبیل سرعت فراصوت (sos)، تضعیف (bua) و سفتی (stiffness) استخوان استفاده می شود. متد انتخابی در سیستم چگالی سنج فراصوتی بر پایه روش شناورسازی است که ضمن پیچیده تر بودن، قابل قبول می باشد. دو مبدل، یکی به عنوان فرستنده و دیگری گیرنده امواج فراصوت به کار می روند و سیگنال دریافتی پس از نمونه برداری به وسیله مبدل آنالوگ به دیجیتال، از طریق پورت سریال به کامپیوتر منتقل شده و پردازش های بعدی روی آن انجام می گیرد. برای کاهش خطا، در هر اندازه گیری از بیش از 100 پالس ارسال و دریافت استفاده شده که این مقدار در نرم افزار قابل تغییر است. در کامپیوتر، زمان بین ارسال تا دریافت سیگنال اندازه گیری و با استفاده از تکنیک زمان پرواز (tof) و نیز در دست داشتن عرض پاشنه پا، سرعت متوسط یا همان sos محاسبه می شود. سرعت فراصوت دراستخوان های سالم بیشتر از استخوانهای پوک و متخلخل است زیرا سرعت فراصوت با دانسیته و الاستیسیته بافت در ارتباط است. طیف سیگنال دریافتی میزان تضعیف امواج فراصوت عبوری از استخوان را نشان می دهد. با گرفتن تبدیل فوریه از دو سیگنال ارسال و دریافت و محاسبه نسبت طیف سیگنال دریافتی به طیف سیگنال ارسالی در گستره فرکانسی 200 تا 600 کیلوهرتز، می توان نموادر تضعیف بر حسب فرکانس را رسم کرد که شیب نمودار اخیر در این گستره فرکانسی متناسب با چگالی استخوان است. نرم افزاری برای نمایش و پردازش اطلاعات، همچنین ارائه پارامترهای محاسبه شده به کاربر با استفاده از الگوریتم های خاص نوشته شده است. برای سنجش پوکی استخوان، پارامترهای محاسبه شده بیمار با اطلاعات مرجع به دست آمده از نمونه آماری جامعه ایرانی مقایسه شده اند.