专利名称：骨骼检测装置及方法
技术领域：
本发明关于一种骨骼^r测装置及方法，并且特别地，本发明关于一种能 用以检测股骨的骨质密度，也能检测髋关节的松脱程度的骨骼检测装置及方 法。
背景技术：
骨骼的功能包含支撑身体、保护脏器、造血、调节矿物质等，对于人类 是极为重要的器官。然而，由于工作繁忙、生活压力增加等因素，使得现代 人养分摄取不均衡，同时缺乏适度的运动，致使骨骼品质下降。此外，人类 骨骼的密度约在30岁时达到高峰，往后每年约会有0. 3°/。至2%的骨质流失。 因此，定期^r查以即时发现如骨质疏松(Osteoporosis)、骨坏死、关节退化 等问题并且及早治疗或预防便成为健康检查的重点之一 。
为了达到检查骨质密度的目的，许多相关设备以及检验方式被开发，例 如，X光检查、单光子骨骼密度测定(single photon absorptiometry, SPA)、 双光子骨駱密度测定(dual photon absorptiometry, DPA)、电脑断层扫描 (computed tomograpy, CT)、双能量X光骨密度才企查(dual energy X-ray absorptiometry, DEXA)以及超声波检查等等。
X光检查只能检测骨骼钙含量减少约30°/。以上或发生骨折等状况，因此较 不敏感也不准确。而单光子骨骼密度测定或双光子骨骼密度测定则是利用放 射性同位素所释放的能量光子来测量骨质密度，但因为半衰期及稳定性的问 题，目前比较少被使用。而电脑断层扫描的敏感度及精确度虽然很高，但由 于辐射剂量以及检查成本皆高，已经很少被使用。
超声波检查由于具有检查时间短、无辐射、费用低廉等优点，因此被广 泛应用，如台湾专利公告号第144806号所公开的「活体中超声波分析骨强度 的方法及装置」，以及台湾专利公告号第492859号所公开的「超声波骨头评 估装置及方法」等案，均属于超声波检查的应用。然而，超声波检查方式容 易受到皮肤、肌肉或其它软组织的影响而产生误差，影响骨骼密度测量的准确性。
此外，双能量X光骨密度检查由于具有辐射量低以及误差小等优点而成
为目前主要应用于骨质密度检测的仪器之一。然而，DEXA所需的测量时间较 长，并且仪器体积庞大，因而P争低了可携性以及普及程度。
综上所述，具有一定准确度并且安全、方便的骨质密度检测仪器的发展 有其必要性。
发明内容
因此，本发明的一范畴在于提供一种骨骼检测装置及方法，用以检测股 骨的骨质密度，特别地，本发明的骨骼检测装置及方法也能检测髋关节的松 脱程度。
根据本发明的 一较佳具体实施例的 一种骨骼检测装置包含一振动^t块、 一多模式超声波检测模块以及一处理模块。该振动模块贴近一被测者的股骨 的一远体端，用以自该远体端输入一振动信号。该多模式超声波检测模块则 贴近该;陂测者的股骨的一近体端，用以自该近体端4企测该振动信号，并产生 一检测信号。该处理模块则分别连接该振动模块以及该多模式超声波检测模 块，用以根据该振动信号、该检测信号以及一第一准则判断该被测者的骨质 密度。
根据本发明的另一较佳具体实施例的一种骨骼检测方法，包含下列步骤 首先，自一被测者的股骨的一远体端输入一振动信号。接着，通过多种超声 波检测模式自该被测者的股骨的一近体端检测该振动信号，并产生一检测信 号。最后，根据该振动信号、该检测信号以及一第一准则判断该被测者的骨 质密度。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的 了解。
图1表示根据本发明的一具体实施例的骨骼检测装置的功能方块图。 图2A表示以本发明的骨骼检测装置对被测者进行检测的示意图。 图2B表示检测时本发明的骨骼检测装置与被测者的骨骼关系图。 图3表示根据本发明的 一具体实施例的骨骼检测方法的流程图。主要元件符号说明
1:骨骼检测装置10:控制单元
12:振动模块14:多模式超声波检测模块
140:振幅模式检测元件142:都卜勒模式检测元件
16:处理模块2:被测者
20:股骨200:股骨头
202:外上踝204:大转子
22:髋骨220:髋臼
24:髋关节
S70-S76:流程步骤
具体实施例方式
本发明提供一种方便、安全的骨骼检测检测装置及方法。以下将详述本 发明的具体实施例以及实际应用案例，藉以充分说明本发明的特征、精神及 优点。
请参阅图1，图1表示根据本发明的一具体实施例的骨骼检测装置的功
能方块图。如图l所示，该骨骼检测装置1包含控制单元10、振动模块12、 多模式超声波检测模块14以及处理模块16。
控制单元10,如微控制单元(micro control unit, MCU),分别连接至 振动模块12、多模式超声波检测模块14以及处理模块16，用以根据处理模 块16所传送的驱动信号驱动振动模块12以及多模式超声波检测模块14。
振动模块12受到控制单元10的驱动后可产生振动信号。于实际应用中， 振动模块12所产生的振动信号可以是但不受限于纵波信号。此外，于实际应 用中，振动信号的共振频率介于50赫至2，000赫之间。
多模式超声波检测模块14受到控制单元10的驱动后则可检测振动模块 12所产生的振动信号，并产生检测信号。进一步，多模式超声波检测模块14 可包含振幅模式(amplitude mode, A mode)检测元件140以及都卜勒模式 (Doppler mode)检测元件142。振幅模式检测元件140可用以检测振动信号 的深度，而都卜勒模式检测元件142则可用以检测低频率的振动信号。
处理模块16,如中央处理器，可透过控制模块IO分别连接振动模块12 以及多模式超声波检测模块14,以根据振动信号、检测信号以及第一准则判断被测者的骨质密度。于实际应用中，处理模块16根据振动信号以及检测信 号产生阻尼系数(damping factor),而第一准则包含当该阻尼系数越小，则 该被测者的骨质密度较好。
此外，处理模块16还可根据检测信号以及第二准则判断被测者的髋关节 松脱程度。由于当髋关节松脱时容易产生共振，因此，第二准则可利用检测 信号的谐波或基频来判断髋关节松脱程度。举例而言，第二准则可包含当检 测信号的谐波振幅大于基频振幅的50°/。时，该被测者的髋关节有松脱现象。 或者，第二准则也可包含当检测信号的频谱包含至少5个谐波时，该被测者 的髋关节有松脱现象。再者，第二准则还可包含当检测信号包含至少2个共 振频率时，该被测者的髋关节有松脱现象。于实际应用中，处理模块16可将 ;险测信号经由傅立叶转换后再进行上述判断。
特别地，若要以本发明的骨骼检测装置进行骨质密度的测量时，振动模 块12所产生的振动信号较佳地为定频振动信号。而若要以本发明的骨骼检测 装置进行髋关节松脱的测量时，振动模块12所产生的振动信号较佳地为具有 某个频率范围的扫频信号。
请参阅图2A,图2A表示以本发明的骨骼检测装置对被测者进行检测的 示意图。如图2A所示，被测者2成坐姿。当然，于实际应用中，被测者2也 可以视需求而以其它适当的姿势接受检测。例如，当被测者卧病在床时，可 以躺着接受^r测。
另外，如图2A所示，本发明的骨骼检测装置1的振动模块12贴近于被 测者2的膝盖附近。请一并参阅图2B，图2B表示检测时本发明的骨骼检测 装置与被测者的骨骼关系图。如图2B所示，髋骨(Hipbone) 22的髋臼 (Acetabulum) 220可容纳股骨(Femur) 20近体端的股骨头(Femoral head) 200以形成髋关节24。
于检测时，本发明的骨駱检测装置1较佳地为贴近被测者2的股骨20 的远体端，更加地为贴近股骨20的外上踝(Lateral Epicondyle) 202。此外， 同样如图2A以及图2B所示，本发明的骨骼4全测装置1的多才莫式超声波检测 模块14则贴近被测者2的臀部下缘，较佳地为贴近被测者2的股骨20的近 体端，更加地为贴近股骨20的大转子(Great Trochanter) 204，以更直接地 求取振动信号。
进一步请参阅图3，图3表示根据本发明的骨骼检测方法的流程图。如前所述，本发明的骨骼检测方法可用以4全测被测者的骨质密度以及髋关节的
松脱程度。如图3所示，本发明的骨骼检测方法可包含下列步骤
首先，于步骤S70,自被测者的股骨的远体端输入振动信号。于实际应 用中，振动信号的共振频率约介于50赫至2,000赫之间。并且，振动信号 可由被测者的股骨的外上踝(图2B,标号202)输入。
接着，于步骤S72,通过多种超声波检测模式自被测者的股骨的近体端 检测振动信号，并产生检测信号。于实际应用中，前述的超声波检测模式可 包含，但不受限于，如振幅模式以及都卜勒模式。并且，于步骤S72中，可 自被测者股骨的大转子(图2B,标号204)检测振动信号。
最后，于步骤S74,根据振动信号、检测信号以及第一准则判断被测者 的骨质密度。于实际应用中，步骤S74可依据振动信号以及;f企测信号产生阻 尼系数。并且，第一准则包含当阻尼系数越小，则被测者的骨质密度较好。
此外，如图3所示，本发明的骨骼检测方法还可包含步骤S76,根据检 测信号以及第二准则判断被测者的髋关节松脱程度。于实际应用中，第二准 则可包含当检测信号的谐波振幅大于基频振幅的50%时，被测者的髋关节有 松脱现象。或者，第二准则可包含当检测信号的频谱包含至少5个谐波时， 被测者的髋关节有松脱现象。再者，第二准则还可包含当检测信号包含至少 2个共振频率时，被测者的髋关节有松脱现象。
请注意，前述的第一准则以及第二准则仅作为本发明的例示，而非限制 本发明的范围。换言的，该等准则可以视情况而进行调整。
综上所述，本发明的骨骼检测装置及方法可有效且快速地评估被测者的 骨质密度以及髋关节松脱程度，除了提供被测者了解自己的骨品质的外，还 可提供医护人员作为诊治的依据。因为本发明采用低频振动方式，因此对人 体组织的伤害较小。此外，本发明的骨骼检测装置还具有检测时间短、安全 性高、检测费用低廉以及可携性高等优点。
通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与
相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及等效性的安排于本发明所欲申请的 权利要求的范畴内。因此，本发明所申请的权利要求的范畴应该根据上述的 说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及等效性的安排。
权利要求
1、一种骨骼检测装置，包含一振动模块，贴近一被测者的股骨的一远体端，用以自该远体端输入一振动信号；一多模式超声波检测模块，贴近该被测者的股骨的一近体端，用以自该近体端检测该振动信号，并产生一检测信号；以及一处理模块，分别连接该振动模块以及该多模式超声波检测模块，用以根据该振动信号、该检测信号以及一准则判断该被测者的骨质密度。
2、 如权利要求1所述的骨骼检测装置，其中该处理模块进一步根据该 振动信号以及该检测信号产生一 阻尼系数，并且该准则包含当该阻尼系数越 小，则该被测者的骨质密度越大。
3、 如权利要求1所述的骨骼检测装置，其中该准则包含当该检测信号 的一谐波振幅大于一基频振幅的50%时，该被测者的髋关节有松脱现象。
4、 如权利要求1所述的骨骼检测装置，其中该准则包含当该检测信号 的一频谱包含至少5个谐波时，该被测者的髋关节有松脱现象。
5、 如权利要求1所述的骨骼检测装置，其中该准则包含当该检测信号 包含至少2个共振频率时，该被测者的髋关节有松脱现象。
6、 如权利要求1所述的骨骼检测装置，其中该远体端为该被测者的股 骨的外上踝。
7、 如权利要求1所述的骨骼检测装置，其中该近体端为该被测者的股 骨的大转子。
8、 如权利要求1所述的骨骼检测装置，其中该多模式超声波检测模块 包含一振幅模式检测元件以及一都卜勒模式检测元件。
9、 如权利要求1所述的骨骼检测装置，其中该振动信号的共振频率介 于50赫至2， 000赫之间。
10、 一种骨骼4企测方法，包含下列步骤(a) 自一被测者的股骨的一远体端输入一振动信号；(b) 通过多种超声波检测模式自该被测者的股骨的一近体端检测该振动 信号，并产生一检测信号；以及(c) 根据该振动信号、该检测信号以及一准则判断该被测者的骨质密度。
11、如权利要求10所述的骨骼检测方法，其中步骤(C)进一步包含下列步骤(cl)根据该振动信号以及该检测信号产生一阻尼系数；其中该准则包 含当该阻尼系数越小，则该被测者的骨质密度越大。
12 、 如权利要求10所述的骨骼检测方法，其中该准则包含当该检测信 号的一谐波振幅大于一基频振幅的50%时，该被测者的髋关节有松脱现象。
13 、 如权利要求10所述的骨骼才全测方法，其中该准则包含当该;险测信 号的一频镨包含至少5个谐波时，该被测者的髋关节有松脱现象。
14、 如权利要求10所述的骨骼检测方法，其中该准则包含当该检测信 号包含至少2个共振频率时，该被测者的髋关节有松脱现象。
15、 如权利要求10所述的骨骼检测方法，其中步骤(a)的该远体端为该 被测者的股骨的外上踝。
16、 如权利要求10所述的骨骼检测方法，其中步骤(b)的该近体端为 该被测者的股骨的大转子。
17 、 如权利要求10所述的骨骼检测方法，其中该多种超声波检测模式 包含一振幅模式以及一都卜勒模式。
18、如权利要求10所述的骨骼检测方法，其中该振动信号的共振频率 介于50赫至2， 000赫之间。
全文摘要
本发明公开一种骨骼检测装置，其包含一振动模块、一多模式超声波检测模块以及一处理模块。该振动模块贴近一被测者的股骨的一远体端，用以自该远体端输入一振动信号。该多模式超声波检测模块则贴近该被测者的股骨的一近体端，用以自该近体端检测该振动信号，并产生一检测信号。该处理模块则分别连接该振动模块以及该多模式超声波检测模块，用以根据该振动信号、该检测信号以及一第一准则判断该被测者的骨质密度。
文档编号A61B8/00GK101422375SQ20071018491
公开日2009年5月6日 申请日期2007年10月29日 优先权日2007年10月29日
发明者吴育民, 林孝诚, 游志雄 申请人:广达电脑股份有限公司