对于新版骨密度诊断设备标准的建议

新版骨密度诊断设备标准正在讨论，其中关于模块的使用，国外有一些使用自己专用模块（仅针对自己产品），国内还没有统一的骨密度模块，同时测量方法，国外一些产品并非使用穿透性测量，通过反射在骨表面传波，如何在新版标准评价，请专家给及建议

牛凤岐

关于超声骨密度仪标准及其实施问题
    作为全国医用超声标准化分技委委员，我已看到征求意见稿并准备了许多修改意见，从草案看，起草者对材料声学测量基本概念、方法的了解尚不够专业。该标准是首次制定，并无新旧版之说。关于检测手段，既称“标准”，应该采用符合统一规定的体模和操作方法、数据处理办法。我们已经准备有该种体模，而且经国家认证的超声材料检测实验室也是我负责的，经该实验室检测出证者方为有效。对此有兴趣的朋友，欢迎联系交流。

                                   牛凤岐                2009-11-12

感谢牛教授能亲自给予指导，本人非专业技术研究人员，对于超声声学了解不深，有一些问题想请教，
声速测量采用插入取代法，即在测试水槽中，将被测材料样品插在发射换能器与接收换能器之间的平面波声束路径上，令其取代相同长度的水，借助于样品插入前后声脉冲信号传撩时间的变化求得该材料中声速，借助于插入不同厚度样品时接受信号幅度的变化求得该材料的声衰减系数。
声衰减系数也可通过插入取代法。为何用下述方法求得：测量BUA时，采用水听器法，先测量超声穿过水的时域信号，对其采用快速傅里叶变换得其频谱的幅值信息，重复以上过程，再测量超声穿过样本的时域信号，对其采用快速傅里叶变换得其频域信号，其衰减曲线为用最小二乘法对其进行线性拟合，拟合后该直线的斜率即为BUA。
1这种测量方法符合骨密度仪声速、声衰减系数检测要求吗
2上述被测材料样品在检测事使用何种材料
3您指的材料声学测量基本概念、方法具体是哪些
请牛教授有时间给予指点，普及并提高大家的超声知识。在此表达诚挚的谢意。

牛凤岐

关于超声骨密度仪产品标准制定的若干问题
1．该仪器所测“密度”，是指每单位体积中的矿物含量，与通常的物质密度概念全然不同。
2．所谓“超声速度”是一个不够规范的称呼，英文“speed of sound”的直译就是声速，不应添枝加叶。
3．包括液体、一般固体、橡胶塑料、仿组织材料等媒质声速、衰减系数的测量，最经典和在医学超声界普遍采用的是水中脉冲透射插入取代法，其中衰减系数测量多采用双样品法，而且不使用频谱仪，详见我负责起草的两项国家标准GB/T 18022—200和GB/T 15261—2008。
4．按照权威著述的解释，骨密度仪的所谓“宽带超声衰减BUA”，是指在200kHz~600kHz频率范围内骨中超声衰减系数与频率关系直线的斜率，其严格测量和数据处理本应遵循GB/T 18022—200和GB/T 15261—2008，即由透射信号幅度求出若干单个频率下的衰减系数，再通过直线拟合，求出声衰减斜率。但实际上，骨密度仪采用的是单样品和频谱分析法，其步骤为：
(1)首先测出发射-接收换能器之间为水时透射信号的幅度谱；
(2)在二者间插入样品，测得此时透射信号的幅度谱；
(3)再依据两谱由仪器自己求出每个频率点的衰减系数，
(4)将衰减系数值与频率值作直线拟合，求出其斜率，所得值即为BUA。
5．声学概念清晰者很容易发现，由于采用单样品法且不作界面反射修正，骨密度仪测得的实际是插入损失，即样品内的衰减和界面处的反射损失之合。
6．鉴于此类仪器所用测量方法的概念欠严谨，成熟性有限，各家产品对同一样品的测量结果难以严格比较，故暂时采用“单调法”，即对同一材料、三个不同厚度样品，同一仪器获得的衰减量与样品厚度成单调关系，即为合乎要求。

感谢牛教授的精彩点评，收益匪浅，如有机会今后再请教。谢谢表示感谢。

对第6条请教专家几个问题
1单调的含义
2同一仪器获得的衰减量是指接受信号幅度吗
3不直接测量声衰减系数，而是用GB/T 15261—2008随厚度增加衰减系数单调减少判断，考虑的因素包括避免测量样品声衰减系数的误差吗（是否考虑与水的声衰减系数过大造成误差大），还有其他考虑吗

接上文
包括厚度和接受信号幅值的不确定度吗
4接受信号幅值现在的仪器能否显示
5由于仪器使用水囊，能调整的距离不大，三个厚度不同的样品对于厚度差有要求吗，即是否要求有的很薄，有的很厚
6由透射信号幅度求出若干单个频率下的衰减系数，再通过直线拟合，求出声衰减斜率与用频谱法测声衰减得区别在哪，
如能指点，万分感谢

牛凤岐

答Hbyjs(与问题序号对应)
(1)此处“单调”的涵义是，对同一发射信号频率和幅度，同种材料的薄、中、厚三件样品，仪器得出的BUA值顺序为小、中、大。
(2)既称“衰减量”，应是指[20log(A0/A)]/f；
(3)由于不了解国家标准GB/T15261—2008的具体内容，该条中各点分析均未说到点上；
(4)仪器上均不显示波形和信号幅度，只显示声速、衰减值或其中之一，再就是由它们派生的指数；
(5)从该方法的测量原理考虑，样品厚度至少应大于半个脉宽，而最大厚度必须小于两探头之间的距离，而且要有足够的透射信号幅度(信噪比)；
(6)频谱分析法给出的是所选频带内所有频率下的声衰减值，经典方法只能给出几个频率点的数值，前者的统计特性和拟合当更准确些，但后者的点数较多时可以弥补，尤其经济、方便，故作为标准方法使用。

感谢牛教授的指导，通过查看现在的有关声学的国标、行标，很多是由您直接或间接起草制定的，以往没有找到向您请教的机会，现在借用论坛能与您交流感到很高兴。
鉴于此类仪器所用测量方法的概念欠严谨，成熟性有限，各家产品对同一样品的测量结果难以严格比较，故暂时采用“单调法”，即对同一材料、三个不同厚度样品，同一仪器获得的衰减量与样品厚度成单调关系，即为合乎要求。这句话除了声学学者，一般人很难理解其中的具体含义，所以第3条未分析到点上。现在请教几个问题
1现在我理解讨论稿的方法通过单样品法一次测量出衰减量，即为衰减曲线，线性拟合直线的斜率即为BUA，对吗。
2既称“衰减量”，应是指[20log(A0/A)]/f；A是指接受信号幅度吗，f指的什么.
3由透射信号幅度求出若干单个频率下的衰减系数，再通过直线拟合，求出声衰减斜率既是超声衰减系数，
20log(As/Al)]/dl-ds（不考虑水衰减）,为何不直接用这种方法测。
4单调法评价仪器检测BUA能力的具体优势在那（频谱分析法未考虑哪些因素），
5频谱分析需要注意的两个问题：采样可能导致信号混叠和截断信号引起的频谱泄漏，可以通过选择适当的采样频率（见奈奎斯特频率）消减混叠,选择适当的序列长度并加窗抑制频谱泄漏。发射信号的带宽，时域信号采样的频率，线性拟合的区间频段等等，都有可能造成BUA最后结果的不同。上面分析对吗，发射信号的带宽如何影响BUA。
如能指导，万分感谢。

第1条修改为
1现在我理解讨论稿的方法通过单样品法一次测量出水和样品的接受信号幅值，在快速傅里叶变化成频域（即频谱法），将频域信号采用类似衰减的公式求得衰减曲线A(f)=20log(V水(f)/V样品(f))，线性拟合直线的斜率即为BUA，对吗。不用接受信号幅值求衰减，而用频谱法测量从原理上说明好像是统计特性和拟合当更准确些。实际能达到效果吗
第5条补充如果声带宽过窄，频谱过宽，如何影响BUA
6同一仪器获得的衰减量与样品厚度成单调关系说明了仪器测量数据的计算方法稳定，测量结果稳定，是吗，但对于测量声衰减系数值好像并没有直接评估，是否由于仪器设计原理，现在不好直接评估声衰减系数

斜日杏花飞

请问超声骨密度仪，有没有检定规程？使用的标准器是什么？

三妹乖乖

据我知道JJG1050-2009《X、γ 射线骨密度仪》检定规程已发布了，10月10日实施了。

牛凤岐

hbyjs朋友：请具实名和单位，如不便公开，请发至我的邮箱 niufengqi@163.com