骨骼密度測量裝置制造方法
【專利摘要】一種骨骼密度測量裝置，其包括足部擱板、超聲波換能器、換能器支架、超聲波耦合介質(zhì)和定位傳感器；超聲波換能器安裝在所述換能器支架上，位于同樣設(shè)置在所述換能器支架上的超聲波耦合介質(zhì)內(nèi)；換能器支架直接或間接安裝在足部擱板上，具有與足部分離的非工作位置以及包圍腳后跟的工作位置；定位傳感器相對于足部安裝在固定的測量位置；其中，骨骼密度測量裝置還包括安裝在足部擱板上的足部定位裝置，足部定位裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對足部的全方位定位。
【專利說明】骨骼密度測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種骨骼密度測量裝置，更具體地，涉及一種改善的定量超聲骨骼測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]定量超聲波(QUS)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療儀器中，用來對患者進(jìn)行拍攝以評估骨折的風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)需要測量跟骨以提供髖部與脊柱周圍骨折風(fēng)險(xiǎn)的最佳相關(guān)性。該測量的精度不僅取決于儀器本身，還取決于足部定位的精度。由足部定位所帶來的變化通常大于儀器的測量變化 。
[0003]超聲骨測量儀通常使用一對超聲波換能器來產(chǎn)生超聲波，超聲波穿過測量對象，通過計(jì)算超聲波延遲和寬帶超聲波衰減，可以測量骨骼結(jié)構(gòu)的密度，并且這些參數(shù)可以用來預(yù)測患者的骨折風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]根據(jù)所使用的耦合介質(zhì)，有不同類型的足部定位方法。每種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
[0005]使用液體耦合介質(zhì)的裝置常稱為濕式骨骼密度測量裝置，其中足部定位儀器通常包括膜、液體和足部擱板。換能器安裝在換能器支架上并浸沒在液體中。測量時(shí)填充有液體的膜膨脹成球囊以包圍腳后跟。這類裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:球囊具有足夠的面積來連接足部并很好地包圍腳后跟，從而提供了良好的超聲波環(huán)境。換能器到足部距離的一致性使得能夠提高計(jì)算超聲波通過腳后跟的速度的精確度。并且這種裝置對于患者而言是柔軟而舒適的。但這類裝置也有相應(yīng)的缺點(diǎn)，例如，存在膜破裂后液體泄漏到裝置當(dāng)中導(dǎo)致裝置失效的風(fēng)險(xiǎn)，并且可靠性較低。該裝置不能有效地固定足部，足部在前方、左方和右方都不是固定的。這會影響骨密度測量的精度。由于包括一定量的液體，這種裝置的重量通常較重，一般在10公斤左右。
[0006]使用固體耦合介質(zhì)的裝置常稱為干式骨骼密度測量裝置，其中足部定位儀器通常包括固體柱和足部擱板。換能器安裝在換能器支架上并附接到固體柱上。固體柱材料是硬塑料或者橡膠，固體柱可以沿水平方向移動。這類裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:由于耦合介質(zhì)是固體的，可以防止液體泄漏問題。但其也有相應(yīng)的缺點(diǎn)，例如固體柱可能過硬，對于患者而言不舒服。固體柱和換能器是可移動的，兩個換能器之間的距離每次測量時(shí)都會不同，而這會影響測量的一致性。該儀器不能有效地固定足部，因而足部在前方、左方和右方都不是固定的。這會影響骨密度測量的精度。
[0007]在美國專利US5218963A中，描述了一種用于通過超聲波脈沖測量活體中骨骼的強(qiáng)度和完整性的儀器，該儀器通過測量跟骨或髂骨獲取數(shù)據(jù)。該儀器采用一個下陷的凹槽，測量時(shí)足部放置在該凹槽中，但該凹槽并不能對足部提供很好的定位效果，足部放置在其中時(shí)在多個方向上存在自由度，并且與測量表面之間可能存在間隙，從而可能產(chǎn)生由于足部位置變化而引起的測量誤差。
[0008]在美國專利US20070078341A1中，公開了一種用于改善人體部分尤其是骨骼的骨質(zhì)疏松狀況測量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用三個以上的參數(shù)，即寬帶超聲波衰減(BUA)量，骨骼中的超聲波速度(SOS)，寬帶超聲波反向散射(BUB)密度，以及由所接收的超聲波信號計(jì)算的最大接收寬度(WORM)值。該裝置使用可移除足墊而消除了在骨骼礦物質(zhì)密度的測量中由于解剖學(xué)和足部尺寸的變化所產(chǎn)生的誤差。該發(fā)明提供了用來更換可移除足墊的機(jī)構(gòu)?？梢瞥銐|中有液體凝膠。如上文所述，液體凝膠有泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，并且足墊同樣不能對足部進(jìn)行很好的定位。
[0009]日本專利JP2006311916A中公開了一種超聲波骨密度測量裝置，其通過一對樣本接觸部件來夾持對象，該對樣本接觸部件彼此相對并測量骨骼密度。在操作時(shí)，由于足部的個體差異以及接觸部件的夾持效果難以保持一致，同樣存在接觸部件不能對足部進(jìn)行很好地定位而引起測量誤差的問題。
[0010]日本專利JP2005007036A中公開了一種超聲波骨密度測量儀器，其具有定位傳感器和球囊。在框架中定位有保護(hù)部件，且球囊附接在其中。當(dāng)腿部插入儀器時(shí)，球囊由保護(hù)部件保護(hù)，并且腿部被引導(dǎo)至測量位置。球囊不能對腿部形成全方位的良好固定，并且球囊中的液體耦合介質(zhì)同樣有泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
[0011]在本領(lǐng)域中，存在對于能夠?qū)ψ悴窟M(jìn)行全方位定位從而提高測量精度和一致性的骨骼密度測量裝置的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明旨在提供一種簡單的骨骼密度測量裝置，其能夠防止上述的液體泄漏問題，可以有效地固定足部，重量輕，換能器距離恒定并且能夠提高QUS系統(tǒng)的一致性和可靠性。
[0013]本發(fā)明的一個目的是通過使用多種方法并通過使用多于三個參數(shù)來完整地評估骨骼狀態(tài)來提高骨骼特性測量的精度和靈敏度，從而相應(yīng)地改善診斷的精確性。
[0014]本發(fā)明的另一個目的是通過使用高靈敏性傳感器以及有效的足部固定儀器來確保足部每次都位于相同的位置，從而改善骨骼特性的測量一致性。
[0015]本發(fā)明的又一個目的是通過使用與高強(qiáng)度膜相結(jié)合的非常柔軟固體材料來改善骨骼密度測量裝置的可靠性。其解決了液體泄漏的問題。
[0016]本發(fā)明的再一個目的是簡化骨骼密度測量裝置的結(jié)構(gòu)并減輕重量。使得骨骼密度測量裝置便于攜帶。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例，提供了一種骨骼密度測量裝置，其包括足部擱板、超聲波換能器、換能器支架、超聲波稱合介質(zhì)和定位傳感器；所述超聲波換能器安裝在所述換能器支架上，位于同樣設(shè)置在所述換能器支架上的所述超聲波耦合介質(zhì)內(nèi)；所述換能器支架直接或間接安裝在所述足部擱板上，具有與足部分離的非工作位置以及包圍腳后跟的工作位置；定位傳感器相對于足部安裝在固定的測量位置；其中，所述骨骼密度測量裝置還包括安裝在所述足部擱板上的足部定位裝置，所述足部定位裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對足部的全方位定位。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述超聲波耦合介質(zhì)為柔軟固體材料。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述柔軟固體材料填充在高強(qiáng)度膜中，形成可變形的球囊，所述球囊安裝在所述換能器支架上，使得所述超聲波換能器定位在所述柔軟固體材料內(nèi)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述球囊采用二次成形技術(shù)制成。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述高強(qiáng)度膜具有抑菌特性。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，所述柔軟固體材料包括多種不同的材料。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述換能器支架能夠樞轉(zhuǎn)，以便在工作位置上使所述球囊與腳后跟形成緊密接觸并包圍腳后跟。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述足部定位裝置包括安裝在所述足部擱板的一側(cè)上的定位帶托架、從定位帶托架伸出的定位帶和安裝在所述足部擱板的另一側(cè)上用來固定定位帶的另一端的定位帶固定器，以及在所述足部擱板上位于前足部附近的前足部夾。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述定位帶的長度能夠進(jìn)行調(diào)整。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述前足部夾包括一對前足部夾。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述前足部夾的位置能夠根據(jù)足部尺寸及形狀進(jìn)行調(diào)難
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[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述前足部夾的位置通過導(dǎo)軌進(jìn)行調(diào)整。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還包括安裝在所述足部擱板上的基座，所述基座上安裝有襯墊，所述襯墊內(nèi)安裝有定位傳感器。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述換能器支架通過軸安裝在所述基座上。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述足部定位裝置為能夠適應(yīng)足部形狀和大小的足部套或足部卡座。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述定位傳感器為超聲波定位傳感器、紅外線定位傳感器或機(jī)械開關(guān)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]通過下文參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施例的說明性和非限制性的詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明的以上以及另外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖不一定按比例繪制，其中:
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的骨骼密度測量裝置。
`[0034]圖2顯示了圖1所示的骨骼密度測量裝置的側(cè)向剖視圖。
[0035]圖3顯示了圖1所述的骨骼密度測量裝置的后視剖視圖。
[0036]圖4和圖5分別顯示了本發(fā)明的骨骼密度測量裝置在固定足部之前和固定足部之后的狀態(tài)。
[0037]圖6以斜視視角顯示了足部固定在該骨骼密度測量裝置上之后的狀態(tài)。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下將結(jié)合附圖所示的一個特定實(shí)施例對本發(fā)明的骨骼密度測量裝置進(jìn)行描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，該特定實(shí)施例僅為說明性的，其目的在于說明本發(fā)明的原理而并非對本發(fā)明進(jìn)行限制。
[0039]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的骨骼密度測量裝置。該骨骼密度測量裝置包括足部擱板I和基座11，用于在測量時(shí)擱置足部。該裝置還包括一對球囊2，其由高強(qiáng)度膜以及填充在高強(qiáng)度膜內(nèi)的柔軟固體材料構(gòu)成。超聲波換能器分別放置在相應(yīng)球囊2中的柔軟固體材料內(nèi)，球囊2與相應(yīng)的超聲波換能器一起安裝在相應(yīng)的換能器支架3上。當(dāng)然，用來容納柔軟固體材料和超聲波換能器的其他布置也是可能的(例如將支架的一部分設(shè)置成容納柔軟固體材料和超聲波換能器的容器)。換能器支架3通過軸4安裝在基座11上，換能器支架3能夠繞軸4進(jìn)行樞轉(zhuǎn)，從而具有相對于足部分離的非工作位置以及包圍腳后跟的工作位置。在基座11上安裝有柔軟的襯墊5。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)和實(shí)際需要，基座11有可能省略且換能器支架3被直接安裝在足部擱板I上，并通過樞轉(zhuǎn)之外的常見方式而具備相應(yīng)的非工作位置和工作位置。足部擱板I上還安裝有足部定位裝置，在此特定實(shí)施例中，足部定位裝置包括定位帶托架6、定位帶8和定位帶固定器7，以及一對前足部夾9和10。定位帶托架6安裝在足部擱板I的一側(cè)，定位帶8的一端附接在定位帶托架6上并從定位帶托架6向足部擱板I的另一側(cè)伸出。定位帶8用來相對于足部擱板I固定足部，并且其長度可以根據(jù)不同大小和形狀的足部進(jìn)行調(diào)整。在定位帶托架6對面安裝有定位帶固定器7，其用于在定位帶8圍繞足部進(jìn)行固定時(shí)接納并固定定位帶8的另一端。為了進(jìn)一步固定足部，在足部擱板I上在前足部附近還設(shè)置了左前足部夾9和右前足部夾10，它們可以避免前足部在足部擱板I上左右或上下移動。
[0040]其中，球囊2使用二次成形技術(shù)制成，填充在球囊中的柔軟固體材料充當(dāng)超聲波耦合介質(zhì)。該固體材料具有與液體材料相當(dāng)?shù)娜彳浱匦?，能夠提供良好的超聲波傳播環(huán)境和舒適性，并且能夠適應(yīng)不同的足部形狀和尺寸。該材料可包括本領(lǐng)域中熟知的能夠充當(dāng)超聲波耦合介質(zhì)的多種不同的材料，在此不做詳細(xì)闡述。
[0041]再參看圖2，可以看到，在對足部進(jìn)行測量時(shí)，腳后跟靠在襯墊5上。定位傳感器12安裝在襯墊5內(nèi)，其用于確定足部的位置。需要指出的是，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)和實(shí)際需要，定位傳感器12的位置同樣可以變化，例如直接安裝到足部擱板I上或其他的位置，只要其所處的位置對于同一測量對象(即足部)是始終固定的測量位置即可。例如該定位傳感器12也可安裝成位于腳踝處。該定位傳感器可為超聲波定位傳感器、紅外線定位傳感器、機(jī)械開關(guān)等任何本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的具備定位功能的傳感裝置。
[0042]由圖3可以看到，在對足 部進(jìn)行測量時(shí)，換能器支架3圍繞足部合攏，使得一對超聲波換能器14位于足部的兩側(cè)。球囊2與足部緊密接觸并變形，從而與足部形成良好的貼合并包圍足部，以便對跟骨進(jìn)行超聲波測量。充當(dāng)超聲波耦合介質(zhì)的柔軟固體材料15填充在高強(qiáng)度膜16中，膜16由柔軟的材料制成，該材料具有抑菌特性，以避免細(xì)菌滋生并防止因測量引起的交叉感染。而定位帶8在足部的前方繞過，與定位帶托架6以及定位帶固定器7—起形成對足部的約束。
[0043]圖4和圖5分別顯示了本發(fā)明的骨骼密度測量裝置在固定足部前和固定足部后的狀態(tài)。參看圖4，首先，在足部上涂抹超聲波凝膠，然后將足部放置在足部擱板I上，使腳后跟靠緊基座11上的襯墊5。如圖4中定位帶8末端的箭頭所示，使定位帶8圍繞足部閉合，將定位帶8的端部插入定位帶固定器7上的狹槽7a以固定定位帶，由此，定位帶8、定位帶托架6以及定位帶固定器7 —起對足部形成了約束。此時(shí)，至少足部的腳后跟區(qū)域不會再發(fā)生移動。然后，使張開的換能器支架3圍繞軸4向內(nèi)樞轉(zhuǎn)至與足部相接觸的工作位置。此時(shí)兩個球囊2與足部接觸并變形，從兩側(cè)貼合并包圍腳后跟。同時(shí)，通過導(dǎo)軌或其他常見機(jī)構(gòu)使左右前足部夾9、10向前足部移動直至它們與前足部相接觸并夾緊，從而避免前足部發(fā)生左右或上下移動。這些機(jī)構(gòu)使得前足部夾9、10的位置能夠根據(jù)不同的足部尺寸及形狀進(jìn)行調(diào)整而獲得最佳夾持效果。最終的狀態(tài)如圖5所示，在該狀態(tài)下，足部在前后、左右以及上下方向上均得到良好的固定，由此避免了因?yàn)樽悴课恢玫淖兓瘞淼臏y量誤差。
[0044]圖6以斜視視角進(jìn)一步顯示了足部固定在該骨骼密度測量裝置中的狀態(tài)。由該視圖可以更清楚地看到本發(fā)明的裝置對足部的全方位定位效果。應(yīng)該理解的是，本實(shí)施例中所描述的足部定位裝置的目的在于對足部提供良好的全方位定位，它們的具體形式可以根據(jù)實(shí)際需要而變化。舉例而言，可能采用可適應(yīng)足部形狀和大小的足部套來替代上述實(shí)施例中的定位帶機(jī)構(gòu)以及左右前足部夾。或者可以采用能夠相對足部進(jìn)行調(diào)節(jié)的足部卡座。所有本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的可以實(shí)現(xiàn)針對足部進(jìn)行調(diào)節(jié)并進(jìn)行全方位定位的足部定位裝置都應(yīng)該視為在本發(fā)明的真實(shí)范圍之內(nèi)。所謂“全方位定位”，即足部在前后、上下、左右方向上均不會發(fā)生任意移動。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的上述裝置采用了柔軟固體材料用作超聲波耦合介質(zhì)，從而避免了液體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，而在使用舒適性以及超聲波環(huán)境方面又與使用液體超聲波耦合介質(zhì)的骨骼密度測量裝置相當(dāng)，同時(shí)具備了濕式骨骼密度測量裝置和干式骨骼密度測量裝置的優(yōu)點(diǎn)。[0046]根據(jù)本發(fā)明的上述骨骼密度測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，其重量與傳統(tǒng)的濕式骨骼密度測量裝置相比極大地降低。發(fā)明人完成的采用本領(lǐng)域常見材料制作而成的裝置樣品重量可降至5公斤左右，這對于臨床環(huán)境下使用，尤其是需要在非醫(yī)院環(huán)境下的臨床測量(例如患者由于行動不變而需要由醫(yī)務(wù)人員在患者家中對其進(jìn)行診斷)是極其有利的。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的上述裝置對足部提供了良好的全方位定位，從而為測量結(jié)果提供了良好的一致性，避免了由于足部位置變化引起的測量誤差，進(jìn)一步提高了測量的精度。并且，這還使得本發(fā)明的骨骼密度測量裝置還可以應(yīng)用于對于傳統(tǒng)骨骼密度測量裝置難以應(yīng)用的患者(如因疾病而導(dǎo)致四肢震顫的患者)。
[0048]以上所述僅用于示例性地描述本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以對本發(fā)明做出若干改進(jìn)、修改和變形。這些改進(jìn)、修改和變形在不脫離本發(fā)明精神的前提下都應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種骨骼密度測量裝置，其包括足部擱板、超聲波換能器、換能器支架、超聲波耦合介質(zhì)和定位傳感器；所述超聲波換能器安裝在所述換能器支架上，位于同樣設(shè)置在所述換能器支架上的所述超聲波耦合介質(zhì)內(nèi)；所述換能器支架直接或間接安裝在所述足部擱板上，具有與足部分離的非工作位置以及包圍腳后跟的工作位置；所述定位傳感器相對于足部安裝在固定的測量位置；其中，所述骨骼密度測量裝置還包括安裝在所述足部擱板上的足部定位裝置，所述足部定位裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對足部的全方位定位。
2.如權(quán)利要求1所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述超聲波耦合介質(zhì)為柔軟固體材料。
3.如權(quán)利要求2所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述柔軟固體材料填充在高強(qiáng)度膜中，形成可變形的球囊，所述球囊安裝在所述換能器支架上，使得所述超聲波換能器定位在所述柔軟固體材料內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述球囊采用二次成形技術(shù)制成。
5.如權(quán)利要求3所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述高強(qiáng)度膜具有抑菌特性。
6.如權(quán)利要求2所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述柔軟固體材料包括多種不同的材料。
7.如權(quán)利要求3所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述換能器支架能夠樞轉(zhuǎn)，以便在工作位置上使所述球囊與腳后跟形成緊密接觸并包圍腳后跟。
8.如權(quán)利要求1所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述足部定位裝置包括安裝在所述足部擱板的一側(cè)上的定位帶托架、一端附接在所述定位帶托架上的定位帶和安裝在所述足部擱板的另一側(cè)上用來固定所述定位帶的另一端的定位帶固定器，以及在所述足部擱板上位于前足部附近的前足部夾。
9.如權(quán)利要求8所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述定位帶的長度能夠進(jìn)行調(diào)整。
10.如權(quán)利要求8所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述前足部夾包括一對前足部夾。
11.如權(quán)利要求8所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述前足部夾的位置能夠根據(jù)足部尺寸及形狀進(jìn)行調(diào)整。
12.如權(quán)利要求11所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述前足部夾的位置通過導(dǎo)軌進(jìn)行調(diào)整。
13.如權(quán)利要求1所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，還包括安裝在所述足部擱板上的基座，所述基座上安裝有襯墊，所述襯墊內(nèi)安裝有所述定位傳感器。
14.如權(quán)利要求13所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述換能器支架通過軸安裝在所述基座上。
15.如權(quán)利要求1所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述足部定位裝置為能夠適應(yīng)足部形狀和大小的足部套或足部卡座。
16.如權(quán)利要求1所述的骨骼密度測量裝置，其特征在于，所述定位傳感器為超聲波定位傳感器、紅外線定位傳感器或機(jī)械開關(guān) 。
【文檔編號】A61B8/08GK103505249SQ201210217798
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】曹海軍, 楊潮 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司