KR101636151B1 - Method and apparatus for estimating cortical bone thickness using time-reversed lamb waves - Google Patents

Method and apparatus for estimating cortical bone thickness using time-reversed lamb waves Download PDF

Info

Publication number
KR101636151B1
KR101636151B1 KR1020140147009A KR20140147009A KR101636151B1 KR 101636151 B1 KR101636151 B1 KR 101636151B1 KR 1020140147009 A KR1020140147009 A KR 1020140147009A KR 20140147009 A KR20140147009 A KR 20140147009A KR 101636151 B1 KR101636151 B1 KR 101636151B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lamb wave
cortical bone
time
thickness
unit
Prior art date
Application number
KR1020140147009A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160049643A (en
Inventor
이강일
Original Assignee
강원대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강원대학교산학협력단 filed Critical 강원대학교산학협력단
Priority to KR1020140147009A priority Critical patent/KR101636151B1/en
Publication of KR20160049643A publication Critical patent/KR20160049643A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101636151B1 publication Critical patent/KR101636151B1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1072—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof measuring distances on the body, e.g. measuring length, height or thickness
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1077—Measuring of profiles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4528—Joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02228—Guided bulk acoustic wave devices or Lamb wave devices having interdigital transducers situated in parallel planes on either side of a piezoelectric layer

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

본 발명은 경골의 피질골에 시간반전된 램파를 조사하여 정확한 SGW의 측정이 가능해짐에 따라, 경골의 피질골을 따라 전파되는 램파의 전파속도를 통해, 피질골의 두께를 예측하는 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 인체에 무해한 초음파를 이용하여 피질골 두께를 예측하므로, 종래의 방사선을 이용한 측정에 따른 방사선 피폭 등의 피해가 발생되지 않아, 인체가 비교적 안전하고, 시간반전된 램파를 경골에 조사함으로써, 피질골의 두께와 밀접한 관련이 있는 SGW(slow guided wave)신호의 전파속도를 산출할 수 있게 되어, 신뢰성 높은 피질골 두께의 예측이 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a cortical bone using a time reversing lamb wave which predicts the thickness of the cortical bone through the propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone of the tibia as the accurate SGW can be measured by irradiating the time- Thickness prediction apparatus and method.
According to the present invention, since the thickness of the cortical bone is predicted by using ultrasonic waves which are harmless to the human body, damage such as radiation exposure due to measurement using conventional radiation is not generated, and the human body is relatively safe, The propagation speed of a slow guided wave (SGW) signal, which is closely related to the thickness of the cortical bone, can be calculated, so that reliable thickness prediction of the cortical bone is possible.

Description

시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치 및 방법 {METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING CORTICAL BONE THICKNESS USING TIME-REVERSED LAMB WAVES}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method and apparatus for predicting cortical bone thickness using a time reversal lamb wave,

본 발명은 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for predicting cortical bone thickness using a time reversal lamb wave.

최근, 생활수준이 향상하고 의학이 발전하여 평균 수명이 길어지고, 노인 인구가 증가함에 따라 퇴행성 골다공증 환자 또한 계속 증가하고 있다. Recently, the number of patients with degenerative osteoporosis is also increasing as the standard of living improves, medicine develops, life expectancy increases, and the elderly population increases.

퇴행성 골다공증은, 미국의 경우 전체 인구의 10%가 골다공증에 의해 골격 부피가 줄어들어 있음이 보고되고 있고, 해마다 골다공증에 의한 골절환자의 발생률이 늘면서 연간 의료비도 계속 늘어나고 있는 추세이다.Degenerative osteoporosis is reported to be caused by osteoporosis in skeletal volume reduced by 10% of the total population in the United States. The annual incidence of osteoporosis-related fractures increases and the annual medical expenses are increasing.

이러한, 골다공증은 골절 한계치 이하로 골밀도가 줄어들어 조그마한 충격에도 골절을 일으킬 수 있고, 고령의 경우 골절이 사망의 주요 원인이 되므로 예방이 매우 중요한 질환이기 때문에, 골절 발생 위험률을 측정하기 위한 장비의 개발이 요구되는 실정이다.This is because osteoporosis is a very important disease because bone fracture can be caused by a decrease in bone mineral density below the fracture threshold and fracture can be caused even with a small impact and fracture is a major cause of death in the elderly. Therefore, development of a device for measuring the risk of fracture This is a required situation.

이를 위해, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1053438호(출원일 :　2009.08.22, 등록일 : 2011.07.27, 이하, 종래기술이라 칭함)에서는 2개 이상의 감마선을 방출하는 방사성동위원소를 측정부위에 조사하여 골밀도를 측정하는 기술이 제시되었다.To this end, in Korean Patent Registration No. 10-1053438 (filed on August 22, 2009, registered on July 27, 2011, hereinafter referred to as "prior art"), a radioisotope emitting two or more gamma- To measure bone mineral density.

하지만, 이러한 종래기술은 단위면적당 골밀도를 측정하기 위해 고에너지의 방사선을 조사해야 하므로 환자가 방사선에 노출되는 것이 불가피하며, 기존의 골다공증 진단 방법 중에 피질골의 두께를 정확히 측정하는 방식은 개시된 바 없기 때문에 정확한 골다공증 진단이 어려운 문제점이 있다.
However, since the prior art is required to irradiate high-energy radiation to measure bone density per unit area, it is inevitable that the patient is exposed to radiation, and a method of accurately measuring the thickness of the cortical bone during the conventional method of diagnosing osteoporosis has not been disclosed There is a problem that accurate diagnosis of osteoporosis is difficult.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 골다공증 진단 시에 방사선을 사용하지 않고, 정확한 피질골 두께를 예측하는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a technique for predicting an accurate cortical bone thickness without using radiation in the diagnosis of osteoporosis.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치는, 전기적 신호로부터 램파(Lamb Wave)를 생성하는 램파 생성부; 상기 램파생성부에서 생성한 램파를 피질골에 조사하는 램파 송신부; 상기 램파 송신부에서 조사된 램파를 수신하는 램파 수신부; 상기 램파 수신부에서 수신한 램파를 전기적 신호로 변환시키는 변환부; 상기 변환부에서 수신한 전기적 신호를 시간반전시키는 시간반전부; 상기 변환부에서 변환된 전기적 신호를 검출하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부에서 검출된 전기적 신호를 분석하여 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하고, 산출된 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 통해 상기 피질골의 두께를 예측하는 연산부;를 포함하며, 상기 신호처리부는 상기 변환부를 통해 상기 피질골을 따라 전파되어 상기 램파 수신부에 의해 수신된 시간반전된 램파를 변환한 전기적 신호에서의 피크 값을 통해 SGW(slow guided wave) 신호를 검출하고, 상기 연산부는 상기 신호처리부에서 검출된 SGW신호의 수신 시간을 기준으로 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출할 수 있다.In order to achieve the above object, an apparatus for predicting cortical bone thickness using a time reversal lamb wave of the present invention comprises: a lamb wave generator for generating a lamb wave from an electrical signal; A lamb wave transmitter for irradiating the cortical bone with the lamb wave generated by the ram derivative; A lamb wave receiving unit for receiving the lamb wave irradiated by the lamb wave transmitting unit; A converter for converting the Lamb wave received by the Lamb wave receiver into an electrical signal; A time inverting unit for inverting the time of the electric signal received by the converting unit; A signal processing unit for detecting an electrical signal converted by the conversion unit; And an operation unit for analyzing the electrical signal detected by the signal processing unit to calculate a propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone and for predicting the thickness of the cortical bone through the propagation velocity of the lamb wave propagated along the calculated cortical bone, Wherein the signal processing unit detects a slow guided wave (SGW) signal through a peak value in an electrical signal that is propagated along the cortical bone through the transducer and converted by the time-inverted lamb wave received by the lamb wave receiver, The calculation unit may calculate the propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone on the basis of the reception time of the SGW signal detected by the signal processing unit.

여기서, 상기 연산부는 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도 값과 상기 피질골의 두께 값이 비례하며 증가하는 양의 선형관계를 가지는 것을 이용하여, 상기 피질골의 두께를 예측할 수 있다.Here, the calculation unit can estimate the thickness of the cortical bone using the linear relationship of the propagation velocity value of the lamb wave propagated along the cortical bone and the thickness value of the cortical bone in proportion to and increasing in amount.

그리고, 상기 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치는, 상기 연산부에서 산출된 결과를 출력하는 출력부;를 더 포함할 수 있다.The apparatus for predicting cortical bone thickness using the time reversing lamb wave may further include an output unit for outputting a result calculated by the arithmetic unit.

한편, 본 발명의 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법은, 램파 송신부가 시간반전된 램파를 피질골에 조사하는 램파 조사단계; 변환부가 램파 수신부로부터 상기 램파 조사단계에서 조사된 램파를 수신하여 전기적 신호로 변환시키는 변환단계; 및 연산부가 상기 변환단계에서 변환된 상기 전기적 신호를 통해 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하는 연산단계;를 포함하며, 상기 연산단계는, 상기 변환단계에서 상기 피질골을 따라 전파된 램파로부터 검출된 전기적 신호를 통해 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하고, 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도와 상기 피질골 두께와의 상관관계를 이용하여 상기 피질골의 두께를 예측하는 단계이며, 상기 연산단계는, 신호처리부가 상기 변환단계에서 상기 피질골을 따라 전파되어 상기 램파 수신부에 의해 수신된 시간반전된 램파를 변환한 전기적 신호에서의 피크 값을 통해 SGW(slow guided wave) 신호를 검출하고, 상기 연산부가 상기 신호처리부에서 검출된 SGW신호의 수신 시간을 기준으로 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하는 전파속도 산출단계; 및 상기 전파속도 산출단계에서 산출한 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도와 상기 피질골 두께와의 상관관계를 이용하여 상기 피질골의 두께를 예측하는 예측단계;를 포함하며, 상기 예측단계에서 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도 및 상기 피질골 두께의 상관관계는, 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도와 상기 피질골의 두께 값이 비례하며 증가하는 양의 선형 관계일 수 있다.Meanwhile, the method of predicting cortical bone thickness using the time reversal lamb wave of the present invention comprises: a lamb wave irradiation step in which a lamb wave transmitting unit irradiates a time-reversed lamb wave to the cortical bone; A converting step of receiving a lamb wave irradiated in the lamb wave irradiation step from the lamb wave receiving unit and converting the received lamb wave into an electric signal; And calculating a propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone through the electrical signal converted in the conversion step, wherein the calculating step includes calculating a propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone in the conversion step, Estimating the thickness of the cortical bone using the correlation between the propagation velocity of the lamb wave propagated along the cortical bone and the thickness of the cortical bone, calculating the propagation velocity of the lamb wave propagated along the cortical bone through the electrical signal detected from the probe, Wherein the calculating step comprises the steps of: receiving a slow guided wave (SGW) signal through a peak value in an electrical signal obtained by converting the time-inverted lamb wave received by the lamb wave receiving unit and propagated along the cortical bone in the converting step; And the arithmetic unit detects the SGW signal received by the signal processing unit based on the reception time of the SGW signal, A propagation speed calculating step of calculating a propagation speed of the propagated lamb wave; And a prediction step of predicting a thickness of the cortical bone using a correlation between a propagation velocity of the lamb wave propagated along the cortical bone calculated in the propagation speed calculation step and a thickness of the cortical bone, The propagation velocity of the lamb wave propagated along the cortical bone and the thickness of the cortical bone may be a linear relationship in which the propagation velocity of the lamb wave propagated along the cortical bone and the thickness value of the cortical bone are proportional and increasing.

여기서, 상기 램파 조사단계는, 상기 변환부가 상기 램파 송신부에서 상기 피질골에 최초 조사한 램파를 상기 램파 수신부로부터 수신하여 전기적 신호로 변환시키고, 시간반전부가 변환된 전기적 신호를 수신하여 시간반전시키는 시간반전 단계; 램파 생성부가 상기 시간반전부에서 시간반전시킨 전기적 신호로부터 시간반전된 램파를 생성하는 램파 생성단계; 및 상기 램파 송신부가 상기 램파 생성부에서 생성한 상기 시간반전된 램파를 피질골에 조사하는 시간반전된 램파 조사단계;를 포함할 수 있다.Here, the lambda wave irradiation step may include a time reversal step of receiving the lamb wave first irradiated to the cortical bone from the lamb wave transmission unit in the lamb wave transmission unit, converting the lamb wave reception signal into an electric signal, receiving the electric signal converted by the time reversal unit, ; A lamb wave generating step of generating a lamb wave time-reversed from the electrical signal whose time-inverted time is inverted by the lamb wave generator; And a lambda irradiating step in which the lamb wave transmitting unit irradiates the cortical bone with the time-reversed lamb wave generated by the lamb wave generating unit.

그리고, 상기 시간반전된 램파 조사단계에서 상기 램파 송신부에서 조사되는 램파는 180~220khz의 범위 중 어느 하나의 단일 주파수를 가지는 단일모드의 램파일 수 있다.In the time-inverted Lamb wave irradiation step, the RAM wave irradiated by the Lamb wave transmitter may be a single-mode RAM file having a single frequency in the range of 180 to 220 kHz.

삭제delete

아울러 , 기 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법은, 상기 연산단계에서 산출한 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도와 상기 피질골의 두께 예측 결과를 출력하는 출력단계;를 더 포함할 수 있다.
In addition, the method of predicting the cortical bone thickness using the time reversed lamb wave may further include an output step of outputting the propagation velocity of the lamb wave propagated along the cortical bone calculated in the calculating step and the thickness prediction result of the cortical bone.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the present invention has the following effects.

첫째, 인체에 무해한 초음파를 이용하여 피질골 두께를 예측하므로, 종래의 방사선을 이용한 측정에 따른 방사선 피폭 등의 피해가 발생되지 않아, 인체가 비교적 안전하다.First, since the thickness of the cortical bone is predicted using ultrasonic waves harmless to the human body, the human body is comparatively safe because no damage such as radiation exposure due to measurement using conventional radiation occurs.

둘째, 시간반전된 램파를 경골에 조사함으로써, 경골의 피질골 두께와 밀접한 관련이 있는 SGW(slow guided wave)신호의 전파속도를 산출할 수 있게 되어, 신뢰성 높은 피질골 두께의 예측이 가능하다.
Second, by irradiating time-reversed lambs to the tibia, the propagation velocity of a slow guided wave (SGW) signal, which is closely related to the thickness of the cortical bone, can be calculated, and reliable cortical bone thickness prediction is possible.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도2는 본 발명의 시간반전부와 램파 생성부를 통해 생성된 시간반전된 램파 신호를 나타낸 것이다.
도3은 램파 송신부와 램파 수신부 사이의 거리를 달리하여 경골 샘플의 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 측정한 그래프이다.
도4는 경골 샘플을 통과한 시간반전된 램파의 전파속도와 피질골 샘플의 두께 간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도5는 본 발명의 일실시예에 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a schematic view of an apparatus for predicting a cortical bone thickness using a time reversing lamb wave according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a time-inverted Lamb wave signal generated by the time inverting unit and the Lamb wave generating unit of the present invention.
3 is a graph showing the propagation speed of a lamb wave propagated along the cortical bone of a tibia sample at different distances between the lamb wave transmitter and the lamb wave receiver.
FIG. 4 is a graph showing a correlation between the propagation velocity of a time-reversed Lamb wave transmitted through the tibia sample and the thickness of the cortical bone sample.
5 is a flowchart illustrating a method of predicting cortical bone thickness using a time reversal Lamb wave in an embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
The preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which the technical parts already known will be omitted or compressed for simplicity of explanation.

<시간반전 <Time reversal 램파를Lympha 이용한 피질골 두께 예측 장치의 구성> Construction of Prediction Tool for Cortical Bone Thickness Used>

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도2는 본 발명의 시간반전부와 램파 생성부를 통해 생성된 시간반전된 램파 신호를 나타낸 것이며, 도3은 경골 샘플을 통과한 램파의 전파속도와 피질골 샘플의 두께 간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for predicting cortical bone thickness using a time reversal Lamb wave according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a time-inverted Lamb wave signal generated through a time reversal unit and a Lamb wave generator of the present invention FIG. 3 is a graph showing the correlation between the propagation velocity of the Lamb wave and the thickness of the cortical bone sample passing through the tibia sample.

본 발명의 일실시예에 따른 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치(100)는 램파 생성부(110), 램파 송신부(120), 램파 수신부(130), 변환부(140), 시간반전부(150), 신호처리부(160), 연산부(170) 및 출력부(180)을 포함할 수 있다.An apparatus 100 for predicting cortical thickness using time reversal Lamb waves according to an embodiment of the present invention includes a lamb wave generator 110, a lamb wave transmitter 120, a lamb wave receiver 130, a converter 140, a time reverser 150, a signal processing unit 160, an operation unit 170, and an output unit 180.

램파 생성부(110)는 수신한 전기적 신호를 바탕으로 램파(Lamb Wave)를 생성할 수 있다.The lamb wave generating unit 110 may generate a lamb wave based on the received electric signal.

여기서, 램파란, 구조물에 탄성파를 발생시킬 때에 구조물이 도파관(waveguide)의 역할을 하여 탄성파가 구조물을 따라 전파하게 되며, 이를 램파 또는 유도초음파라고 한다.Here, when the wave is generated in the structure, the wave acts as a waveguide to propagate the elastic wave along the structure, which is called a lamb wave or guided ultrasonic wave.

따라서, 램파 생성부(110)는 피질골을 두께를 측정하고자 하는 경골에 램파를 전파시키도록 램파를 생성할 수 있다.Therefore, the lamb wave generating unit 110 can generate a lamb wave to propagate the lamb wave to the tibia to measure the thickness of the cortical bone.

램파 송신부(120)는 램파 생성부(110)에서 생성된 램파를 송신하는 역할을 수행한다.The Lamb wave transmitting unit 120 transmits the Lamb wave generated by the Lamb wave generating unit 110.

램파 수신부(130)는 램파 송신부(120)에서 송신된 램파를 수신하여, 변환부(140)에 제공할 수 있다.The Lamb wave receiving unit 130 may receive the Lamb wave transmitted from the Lamb wave transmitting unit 120 and provide the received Lamb wave to the converting unit 140.

여기서, 램파 송신부(110) 및 램파 수신부(120) 송수신하는 램파는 200 kHz의 중심주파수를 가질 수 있다.Here, the lamb wave transmitted and received by the lamb wave transmitting unit 110 and the lamb wave receiving unit 120 may have a center frequency of 200 kHz.

변환부(140)는 램파 수신부(120)가 수신한 램파를 전기적 신호로 변환해줄 수 있으며, 변환한 전기적 신호를 시간반전부(150) 또는 신호처리부(160)에 제공할 수 있다.The converting unit 140 may convert the Lamb waves received by the Lamb wave receiving unit 120 into electrical signals and provide the converted electrical signals to the time inverting unit 150 or the signal processing unit 160.

시간반전부(150)는 변환부(140)로부터 수신한 전기적 신호를 시간적으로 반전시킬 수 있다.The time reversal unit 150 may invert the electrical signal received from the conversion unit 140 in time.

여기서, 시간반전부(150)는 변환부(140)로부터 최초 램파 송신부(120)가 경골(B)에 조사한 램파를 수신하여 변환한 전기적 신호를 시간반전 시켜 램파 생성부(110)에 제공할 수 있으며, 도2를 참조하여 설명하도록 한다.The time inverting unit 150 may receive the Lamb waves irradiated to the tibia B by the initial Lamb wave transmitting unit 120 from the converting unit 140 and may provide the Lamb wave generating unit 110 with the electric signals converted by the time reversing And will be described with reference to Fig.

(a)그래프는 최조 램파 송신부(120)가 조사한 시간반전되지 않은 램파로써, 최초 수신되는 신호인 FAS (first arriving signal)와 이후에 수신되는 신호인 SGW (slow guided wave)를 관찰할 수 있다.(a) is a graph showing a first arriving signal (FAS) and a slow guided wave (SGW), which are received later, as a lamb wave not inverted in time, which is checked by the highest lamb wave transmitting unit 120.

여기서, 피질골의 두께와 밀접한 관련이 있는 SGW는 FAS 및 SGW 이후에 수신되는 신호들로 인해, 정확한 측정이 어려우므로, 시간반전부(150)는 (a)그래프의 전기적 신호를 수신하여 (b) 그래프와 같이 신호가 Y(시간)축으로 반전시키게 된다.Since the SGW closely related to the thickness of the cortical bone is difficult to accurately measure due to signals received after the FAS and SGW, the time reversal unit 150 receives (a) the electrical signal of the graph and (b) As shown in the graph, the signal is inverted to the Y (time) axis.

이후, 램파 생성부(110)는 시간반전된 전기적 신호를 수신하여 시간반전된 램파를 생성하게 되고, 생성된 램파는 램파 송신부(120)를 통해 경골(B)에 조사되어진다.Thereafter, the lamb wave generating unit 110 receives the time-reversed electrical signal to generate a time-reversed lamb wave, and the generated lamb wave is irradiated to the tibia B through the lamb wave transmitting unit 120.

(c)그래프는 변환부(140)가 램파 수신부(130)로부터 수신한 시간반전된 램파를 전기적 신호로 변환한 것으로, Y(시간)축으로 집속된 것을 확인할 수 있으며, 이때, SGW는 피크(peak) 신호로 나타나게 된다.(c) The graph shows that the conversion unit 140 converts time-inverted Lamb waves received from the Lamb wave receiving unit 130 into electrical signals and is focused on the Y (time) axis. At this time, peak signal.

(d)그래프는 (c )그래프의 주파수 신호에 대한 주파수 스펙트럼으로써, 시간반전 램파는 200 kHz의 단일 주파수를 가지므로 단일 모드의 램파임을 알 수 있다.(d) The graph shows the frequency spectrum of the frequency signal of the graph (c). Since the time reversal ramp has a single frequency of 200 kHz, it can be seen that the single mode Lamb refraction.

즉, 시간반전부(150)는 램파 생성부(110)가 최초 경골(B)을 통해 조사된 램파로부터 시간반전된 램파를 생성할 수 있도록, 최초 조사된 램파의 전기적 신호를 시간반전시켜 램파 생성부(110)에 제공할 수 있다.That is, the time inverting unit 150 inverts the electrical signal of the first irradiated lamb wave by time so that the lamb wave generator 110 can generate the lamb wave inverted from the lamb wave irradiated through the first tibia B, (110). &Lt; / RTI &gt;

신호처리부(160)는 변환부(140)에서 변환한 전기적 신호를 검출할 수 있으며, 경골을 따라 전파된 램파 중, 시간반전된 램파의 전기적 신호를 검출할 수 있다.The signal processing unit 160 can detect the electrical signal converted by the converting unit 140 and can detect the electrical signal of the time-inverted Lamb wave among the Lamb waves propagated along the tibia.

여기서, 신호처리부(160)는 시간반전된 램파를 변환한 전기적 신호의 피크, 즉, 피질골의 두께와 밀접한 관련이 있는 SGW 신호를 검출할 수 있게 된다.Here, the signal processor 160 can detect the SGW signal closely related to the peak of the electric signal converted by the time-inverted Lamb wave, that is, the thickness of the cortical bone.

연산부(170)는 신호처리부(160)가 검출한 전기적 신호를 통해 경골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하고, 산출된 전파속도를 통해 피질골의 두께를 예측할 수 있다.The calculating unit 170 calculates the propagation speed of the lamb wave propagated along the tibia through the electrical signal detected by the signal processor 160 and predicts the thickness of the cortical bone through the calculated propagation velocity.

여기서, 연산부(170)는 신호처리부(160)에서 검출된 SGW 신호를 통해 시간반전된 램파의 전파속도를 산출할 수 있게 된다.Here, the operation unit 170 can calculate the propagation speed of the Lamb wave inverted in time through the SGW signal detected by the signal processing unit 160.

또한, 연산부(170)는 기 저장된 경골 샘플(BS)의 피질골 두께와 피질골 두께에 따른 램파의 전파속도에 대한 데이터를 통해, 경골(B)의 피질골 두께를 예측할 수 있게 된다. In addition, the operation unit 170 can predict the cortical bone thickness of the tibia B through the data on the propagation speed of the Lamb wave according to the thickness of the cortical bone of the pre-stored tibial bone sample BS and the thickness of the cortical bone.

이때, 연산부(170)는 데이터의 입출력 및 연산이 가능하며, 기 저장된 데이터와 측정된 데이터의 비교 분석이 가능한 어플리케이션이 설치된 데스크톱, 랩탑 등의 PC가 사용될 수 있다.At this time, the operation unit 170 may be a PC such as a desktop or laptop equipped with an application capable of inputting and outputting data and calculating and comparing and analyzing the stored data with the measured data.

출력부(180)는 연산부(170)에 의해 측정된 램파의 전파속도 및 전파속도에 따른 경골 피질골의 두께 예측 값을 출력할 수 있으며, 연산부(170)와 연결된 모니터와 같은 디스플레이장치 및 프린터 등의 인쇄장치가 사용되어질 수 있다.
The output unit 180 may output a predicted thickness value of the tibia cortical bone according to the propagation velocity and propagation velocity of the lamb wave measured by the calculator 170. The output unit 180 may be a display device such as a monitor connected to the arithmetic unit 170, A printing apparatus can be used.

<시간반전 <Time reversal 램파를Lympha 이용한 피질골 두께 예측 방법> Prediction of cortical bone thickness used>

도5는 본 발명의 일실시예에 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of predicting cortical bone thickness using a time reversal Lamb wave in an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법은, 램파 조사단계(S510), 변환단계(S520), 연산단계(S530) 및 출력단계(S540)를 포함할 수 있다.
The method of predicting cortical bone thickness using a time reversal Lamb wave according to an embodiment of the present invention may include a lamb wave irradiation step S510, a conversion step S520, an operation step S530, and an output step S540.

1. One. 램파Lamb wave 조사단계< Investigation phase < S510S510 >>

램파 조사단계(S510)는 피질골 두께를 특정하기 위한 경골(B)에 시간반전된 램파를 조사하는 단계이며, 시간반전단계(S512), 램파 생성단계(S514) 및 시간반전된 램파 조사단계(S516)를 포함할 수 있다.The lamb wave irradiation step S510 is a step of irradiating the tibia B with a time reversed lamb wave to specify the thickness of the cortical bone, and the time inverting step S512, the lamb wave generating step S514, and the time inverted lamb wave irradiating step S516 ).

시간반전단계(S512)는 램파 수신부(130)가 램파 송신부(120)에서 경골(B)에 최초 조사된 램파를 수신한 뒤, 시간반전부(150)가 변환부(140)에서 경골(B)을 따라 전파된 램파를 변환한 전기적 신호를 시간반전시키는 단계이다.The time reversal step S512 is a step of inverting the time after the lamb wave reception unit 130 receives the lamb wave initially irradiated to the tibia B from the lamb wave transmission unit 120 and then the time reversal unit 150 transmits the lamb wave to the tibia B in the conversion unit 140, Is a step of inverting the electrical signal converted by the Lamb wave propagated along the time axis.

램파 생성단계(S514)는 램파 생성부(110)가 시간반전부(150)에서 시간반전시킨 전기적 신호로부터 램파를 생성하여 램파 송신부(120)에 제공하는 단계이다.The lamb wave generating step S514 is a step in which the lamb wave generating unit 110 generates a lamb wave from the electric signal time-inverted by the time inverting unit 150 and supplies the generated lamb wave to the lamb wave transmitting unit 120. [

시간반전된 램파 조사단계(S516)은 램파 송신부(110)가 램파 생성부(110)에서 생성된 시간반전된 램파를 경골(B)에 조사하는 단계이다.The time inverted lamb wave irradiation step S516 is a step in which the lamb wave transmitting unit 110 irradiates the time-inverted lamb wave generated by the lamb wave generating unit 110 to the tibia B.

즉, 램파 조사단계(S510)는 최초 경골(B)에 조사된 램파로부터 얻어낸 전기적 신호를 시간반전시켜 시간반전된 램파를 생성하고, 생성한 시간반전된 램파를 경골(B)에 조사하는 단계이다.
That is, the lamb wave irradiation step S510 is a step of generating a time-reversed lamb wave by inverting the electric signal obtained from the lamb wave irradiated on the initial tibia B and time-inverting the generated lamb wave to the tibia B .

2. 변환단계<2. Conversion step < S520S520 >>

변환단계(S520)는 변환부(140)가 램파 조사단계(S510)에서 조사한 램파를 전기적 신호로 변환하여, 신호처리부(160)에 제공하는 단계이다.
The conversion step S520 is a step in which the conversion unit 140 converts the Lamb waves irradiated in the lamb wave irradiation step S510 into electrical signals and provides the electrical signals to the signal processing unit 160. [

3. 연산단계<3. Operation step < S530S530 >>

연산단계(S530)는 신호처리부(160)가 변환부(140)에서 변환한 시간반전된 램파의 전기적 신호로부터 SGW 신호를 검출하고, 연산부(170)가 전파속도를 산출하여, 경골(B) 피질골의 두께를 예측하는 단계이며, 전파속도 산출단계(S532) 및 예측단계(S534)를 포함할 수 있다.In operation step S530, the signal processor 160 detects the SGW signal from the electrical signal of the time-reversed lamb wave converted by the conversion unit 140, and the arithmetic unit 170 calculates the propagation velocity, And may include a propagation speed calculation step S532 and a prediction step S534.

전파속도 산출단계(S532)는 연산부(170)가 신호처리부(160)에서 검출한 SGW 신호의 수신한 시간을 측정하여, 경골(B)의 축방향을 따라 전파된 시간반전 램파의 전파속도를 산출하는 단계이며, 도2 내지 도3을 참조하여 설명하도록 한다.The propagation speed calculation step S532 calculates the propagation speed of the time reversed lamb wave propagated along the axial direction of the tibia B by measuring the time at which the arithmetic section 170 receives the SGW signal detected by the signal processing section 160 And will be described with reference to Figs. 2 to 3. Fig.

도2 내지 도3을 참조하면, 시간반전된 램파의 전기적 신호는 SGW 신호가 피크부를 형성함을 알 수 있으며, 램파 송신부(120)와 램파 수신부(130) 사이의 거리 차이에 따라 다르게 측정되는 것을 알 수 있다.2 to 3, it can be seen that the electrical signal of the time-inverted Lamb wave forms a peak portion of the SGW signal and is measured differently depending on the distance difference between the Lamb wave transmitter 120 and the Lamb wave receiver 130 Able to know.

예측단계(S534)는 전파속도 산출단계(S532)에서 산출된 램파의 전파속도를, 기 저장된 경골 샘플(BS)의 피질골 두께 데이터와 피질골 두께에 따른 램파의 전파속도 데이터와 비교하여, 경골(B)의 피질골 두께를 예측하는 단계이다.The prediction step S534 compares the propagation velocity of the lamb wave calculated in the propagation velocity calculation step S532 with the propagation velocity data of the lamb wave according to the cortical bone thickness data of the pre-stored tibia sample BS and the cortical bone thickness, ) Of the cortical bone.

여기서, 기측정된 피질골 두께 데이터와 피질골 두께에 따른 램파의 전파속도 데이터는 18개의 소 경골 샘플(BS)의 피질골 두께와, 경골 샘플(BS)에 시간반전된 램파를 조사하여 측정한 데이터이며, 도4를 참조하여 설명하도록 한다.Here, the Lamb wave propagation velocity data according to the measured cortical bone thickness data and the cortical bone thickness are data measured by irradiating the cortical bone thickness of 18 small tibial samples (BS) and the time-reversed lamb waves to the tibial sample (BS) This will be described with reference to FIG.

도4의 그래프는 18개의 소 경골 샘플(BS)을 준비하여 각 경골 샘플(BS)의 피질골 두께를 측정하고, 각 경골 샘플(BS)에 시간반전된 램파를 조사하여, 램파의 전파속도를 측정하여 그래프에

Figure 112014103181137-pat00001
로 표시하였다.The graph of FIG. 4 shows the measurement of the cementum thickness of each tibial sample (BS) by preparing 18 small tibial samples (BS), irradiating the time-reversed lamb waves to each tibial sample (BS) On the graph
Figure 112014103181137-pat00001
Respectively.

이때, 시간반전 램파의 전파속도와 피질골 두께 사이에는 양(+)의 선형적인 상관관계가 존재하며, 선형회귀법에 의해 구해진 피어슨(Pearson) 상관계수 r값이 0.77인 것을 통해 경골에서 측정된 시간반전 램파의 전파속도는 피질골 두께와 매우 높은 선형적인 상관관계를 가진다는 것을 알 수 있으며, 짙은 실선으로 표시된 A0모드 램파의 위상속도와 18개의 경골 샘플(BS)의 경골 축방향을 따라 전파된 시간반전 램파가 유사한 값을 가지므로, 경골 샘플(BS)을 따라 전파된 시간반전 램파가 A0모드 램파인 것을 확인할 수 있다.At this time, there is a positive (+) linear correlation between the propagation velocity of the time reversal lamb wave and the cortical bone thickness, and the Pearson correlation coefficient r value obtained by the linear regression method is 0.77, It can be seen that the propagation velocity of the Lamb wave has a very high linear correlation with the cortical bone thickness, and the phase velocity of the A0 mode lamb wave indicated by the solid line and the time reversal propagated along the tibial axis direction of the 18 tibial samples (BS) Since the Lamb waves have similar values, it can be seen that the time reversal Lamb waves propagated along the tibial sample (BS) are A0 mode Lamb waves.

즉, 예측단계(S534)에서 전파속도 산출단계(S534)로부터 산출한 경골(B)을 따라 전파된 시간반전 램파의 전파속도를, 기측정된 경골 샘플(BS)에 대한 시간반전 램파의 전파속도 별 피질골의 두께 값과 비교함으로써, 경골(B)의 피질골 두께를 예측할 수 있게 된다.
That is, the propagation speed of the time reversal lamb wave propagated along the tibia B calculated from the propagation speed calculation step S534 in the predicting step S534 is compared with the propagation speed of the time reversal lamb wave for the previously measured tibia sample BS The thickness of the cortical bone of the tibia (B) can be predicted by comparing it with the thickness value of the cortical bone.

4. 출력단계<4. Output stage < S540S540 >>

출력단계(S540)는 출력부(180)가 연산단계(S530)에서 경골(B)을 따라 전파된 시간반전 램파의 전파속도 값 및 해당 전파속도에 따른 피질골 두께 예측 결과 값을 디스플레이장치 및 인쇄장치를 통해 시각적으로 출력하는 단계이다.
The output step S540 is a step of outputting the predicted value of the cortical bone thickness according to the propagation velocity value of the time inverted lamb wave propagated along the tibia B in the calculation step S530 and the propagation velocity of the output unit 180, And outputting the result through a visual display.

결국, 본 발명은, 고에너지의 방사선을 환자의 측정부위에 조사하는 골밀도 측정방식과는 다르게 인체에 무해한 유도초음파를 사용함으로써, 종래와 같이 방사선 노출에 따른 환자의 신체 피해가 발생되지 않으므로, 골절 발생 위험률 측정 시에 환자의 거부감과 신체적 피해를 최소화할 수 있으며, 램파를 시간반전시켜 경골에 조사함에 따라, 경골의 피질골 두께와 밀접한 관련이 있는 SGW의 신호의 전파속도 산출이 가능해짐으로써, 피질골의 두께를 정확하게 예측할 수 있는 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치 및 방법을 제공한다.
As a result, the present invention uses an induction ultrasound harmless to the human body, unlike the method of measuring bone density, which irradiates high-energy radiation to a patient's measurement site, In addition, it is possible to calculate the propagation speed of the SGW signal, which is closely related to the thickness of the cortical bone of the tibia, by irradiating the tibia with a time reversal of the lamb wave, The present invention provides an apparatus and method for predicting cortical bone thickness using a time reversal lamb wave which can accurately predict the thickness of a cortical bone.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. And the scope of the present invention should be understood as the following claims and their equivalents.

100 : 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치
110 : 램파 생성부
120 : 램파 송신부
130 : 램파 수신부
140 : 변환부
150 : 시간반전부
160 : 신호처리부
170 : 연산부
180 : 출력부
B : 경골
BS :　경골 샘플100: Prediction of cortical bone thickness using time reversal Lamb wave
110: Lamb wave generating unit
120: Lamb wave transmitter
130: Lamb wave receiver
140:
150: half an hour
160: Signal processor
170:
180: Output section
B: Tibia
BS: Tibia sample

Claims (8)

전기적 신호로부터 램파(Lamb Wave)를 생성하는 램파 생성부;
상기 램파생성부에서 생성한 램파를 피질골에 조사하는 램파 송신부;
상기 램파 송신부에서 조사된 램파를 수신하는 램파 수신부;
상기 램파 수신부에서 수신한 램파를 전기적 신호로 변환시키는 변환부;
상기 변환부에서 수신한 전기적 신호를 시간반전시키는 시간반전부;
상기 변환부에서 변환된 전기적 신호를 검출하는 신호처리부; 및
상기 신호처리부에서 검출된 전기적 신호를 분석하여 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하고, 산출된 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 통해 상기 피질골의 두께를 예측하는 연산부;를 포함하며,
상기 신호처리부는 상기 변환부를 통해 상기 피질골을 따라 전파되어 상기 램파 수신부에 의해 수신된 시간반전된 램파를 변환한 전기적 신호에서의 피크 값을 통해 SGW(slow guided wave) 신호를 검출하고,
상기 연산부는 상기 신호처리부에서 검출된 SGW신호의 수신 시간을 기준으로 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하며,
상기 연산부는 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도 값과 상기 피질골의 두께 값이 비례하며 증가하는 양의 선형관계를 가지는 것을 이용하여, 상기 피질골의 두께를 예측하는 것을 특징으로 하는
시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치.
A lamb wave generator for generating a lamb wave from an electrical signal;
A lamb wave transmitter for irradiating the cortical bone with the lamb wave generated by the ram derivative;
A lamb wave receiving unit for receiving the lamb wave irradiated by the lamb wave transmitting unit;
A converter for converting the Lamb wave received by the Lamb wave receiver into an electrical signal;
A time inverting unit for inverting the time of the electric signal received by the converting unit;
A signal processing unit for detecting an electrical signal converted by the conversion unit; And
And an operation unit for analyzing the electrical signal detected by the signal processing unit to calculate the propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone and for predicting the thickness of the cortical bone through the propagation velocity of the lamb wave propagated along the calculated cortical bone In addition,
Wherein the signal processing unit detects a slow guided wave (SGW) signal through a peak value of an electrical signal which is propagated along the cortical bone through the transducer and converted by the time-inverted lamb wave received by the lamb wave receiver,
The calculating unit calculates the propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone on the basis of the reception time of the SGW signal detected by the signal processor,
Wherein the calculation unit predicts the thickness of the cortical bone by using the linear relationship between the propagation velocity value of the lamb wave propagated along the cortical bone and the thickness value of the cortical bone in an increasing amount proportionally
Prediction of cortical bone thickness using time reversal Lamb wave.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치는,
상기 연산부에서 산출된 결과를 출력하는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 장치.
The method according to claim 1,
An apparatus for predicting cortical bone thickness using time reversed Lamb waves,
And an output unit outputting a result calculated by the operation unit
Prediction of cortical bone thickness using time reversal Lamb wave.
램파 송신부가 시간반전된 램파를 피질골에 조사하는 램파 조사단계;
변환부가 램파 수신부로부터 상기 램파 조사단계에서 조사된 램파를 수신하여 전기적 신호로 변환시키는 변환단계; 및
연산부가 상기 변환단계에서 변환된 상기 전기적 신호를 통해 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하는 연산단계;를 포함하며,
상기 연산단계는, 상기 변환단계에서 상기 피질골을 따라 전파된 램파로부터 검출된 전기적 신호를 통해 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하고, 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도와 상기 피질골 두께와의 상관관계를 이용하여 상기 피질골의 두께를 예측하는 단계이며,
상기 연산단계는,
신호처리부가 상기 변환단계에서 상기 피질골을 따라 전파되어 상기 램파 수신부에 의해 수신된 시간반전된 램파를 변환한 전기적 신호에서의 피크 값을 통해 SGW(slow guided wave) 신호를 검출하고, 상기 연산부가 상기 신호처리부에서 검출된 SGW신호의 수신 시간을 기준으로 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도를 산출하는 전파속도 산출단계; 및
상기 전파속도 산출단계에서 산출한 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도와 상기 피질골 두께와의 상관관계를 이용하여 상기 피질골의 두께를 예측하는 예측단계;를 포함하며,
상기 예측단계에서 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도 및 상기 피질골 두께의 상관관계는, 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도와 상기 피질골의 두께 값이 비례하며 증가하는 양의 선형 관계인 것을 특징으로 하는
시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법.
Lamb wave irradiation step in which the Lamb wave transmitting unit irradiates the time-reversed Lamb waves to the cortical bone;
A converting step of receiving a lamb wave irradiated in the lamb wave irradiation step from the lamb wave receiving unit and converting the received lamb wave into an electric signal; And
And a calculating step of calculating a propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone through the electrical signal converted in the converting step,
Wherein the calculation step includes calculating the propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone through the electrical signal detected from the lamb wave propagated along the cortical bone in the conversion step and calculating the propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone, And estimating a thickness of the cortical bone using a correlation with thickness,
Wherein,
Wherein the signal processing unit detects a slow guided wave (SGW) signal through a peak value in an electrical signal that is propagated along the cortical bone in the conversion step and converted by the time-inverted lamb wave received by the lamb wave receiving unit, A propagation speed calculating step of calculating a propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone on the basis of the reception time of the SGW signal detected by the signal processor; And
And estimating a thickness of the cortical bone using a correlation between a propagation velocity of the lamb wave propagated along the cortical bone calculated in the propagation velocity calculation step and a thickness of the cortical bone,
The correlation between the propagation velocity of the Lamb wave propagated along the cortical bone and the thickness of the cortical bone in the predicting step is a positive linear relationship in which the propagation velocity of the lamb wave propagated along the cortical bone is proportional to the thickness value of the cortical bone, To
Prediction of cortical bone thickness using time reversal Lamb wave.
제4항에 있어서,
상기 램파 조사단계는,
상기 변환부가 상기 램파 송신부에서 상기 피질골에 최초 조사한 램파를 상기 램파 수신부로부터 수신하여 전기적 신호로 변환시키고, 시간반전부가 변환된 전기적 신호를 수신하여 시간반전시키는 시간반전 단계;
램파 생성부가 상기 시간반전부에서 시간반전시킨 전기적 신호로부터 시간반전된 램파를 생성하는 램파 생성단계; 및
상기 램파 송신부가 상기 램파 생성부에서 생성한 상기 시간반전된 램파를 피질골에 조사하는 시간반전된 램파 조사단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the step of irradiating the lamb wave includes:
A time reversing step of receiving the lamb wave first irradiated to the cortical bone from the lamb wave receiving unit in the lamb wave transmitting unit and converting it into an electric signal, receiving the electric signal converted by the time reversing unit and inverting the time;
A lamb wave generating step of generating a lamb wave time-reversed from the electrical signal whose time-inverted time is inverted by the lamb wave generator; And
And the lamb wave transmitting unit irradiates the cortical bone with the time-reversed lamb wave generated by the lamb wave generating unit.
Prediction of cortical bone thickness using time reversal Lamb wave.
제5항에 있어서,
상기 시간반전된 램파 조사단계에서 상기 램파 송신부에서 조사되는 램파는 180~220khz의 범위 중 어느 하나의 단일 주파수를 가지는 단일모드의 램파인 것을 특징으로 하는
시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the lamb wave irradiated by the lamb wave transmitting unit in the time inverted lamb wave irradiating step is a single mode lamb wave having a single frequency in the range of 180 to 220 kHz
Prediction of cortical bone thickness using time reversal Lamb wave.
삭제delete 제4항에 있어서,
상기 시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법은,
상기 연산단계에서 산출한 상기 피질골을 따라 전파된 램파의 전파속도와 상기 피질골의 두께 예측 결과를 출력하는 출력단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
시간반전 램파를 이용한 피질골 두께 예측 방법.5. The method of claim 4,
The method of predicting cortical bone thickness using time reversal Lamb waves,
And outputting the predicted result of the propagation speed of the lamb wave propagated along the cortical bone calculated in the calculating step and the thickness of the cortical bone.
Prediction of cortical bone thickness using time reversal Lamb wave.
KR1020140147009A 2014-10-28 2014-10-28 Method and apparatus for estimating cortical bone thickness using time-reversed lamb waves KR101636151B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140147009A KR101636151B1 (en) 2014-10-28 2014-10-28 Method and apparatus for estimating cortical bone thickness using time-reversed lamb waves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140147009A KR101636151B1 (en) 2014-10-28 2014-10-28 Method and apparatus for estimating cortical bone thickness using time-reversed lamb waves

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160049643A KR20160049643A (en) 2016-05-10
KR101636151B1 true KR101636151B1 (en) 2016-07-06

Family

ID=56020800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140147009A KR101636151B1 (en) 2014-10-28 2014-10-28 Method and apparatus for estimating cortical bone thickness using time-reversed lamb waves

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101636151B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005510283A (en) 2001-11-30 2005-04-21 モイラネン，ペトロ Method and apparatus for non-invasive examination of bone

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100581229B1 (en) * 2003-12-24 2006-05-22 학교법인 성균관대학 Method for Measuring the Density of Shinbone by Using Lamb Wave
FI124387B (en) * 2011-11-01 2014-08-15 Oscare Medical Oy Skeleton method and arrangement utilizing electromagnetic waves

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005510283A (en) 2001-11-30 2005-04-21 モイラネン，ペトロ Method and apparatus for non-invasive examination of bone

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허 문헌(논문)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160049643A (en) 2016-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moilanen Ultrasonic guided waves in bone
Xu et al. Multiridge-based analysis for separating individual modes from multimodal guided wave signals in long bones
Barkmann et al. Assessment of the geometry of human finger phalanges using quantitative ultrasound in vivo
CN101401732B (en) Ultrasonic measurement analytical system for bone substance density
JPH04501519A (en) Ultrasonic bone analysis method and device
Moreau et al. Measuring the wavenumber of guided modes in waveguides with linearly varying thickness
Rohde et al. Influence of porosity, pore size, and cortical thickness on the propagation of ultrasonic waves guided through the femoral neck cortex: A simulation study
KR101412785B1 (en) Method and apparatus for estimating bone mineral density using ultrasonic nonlinear parameter
KR20180037351A (en) Apparatus and method for estimating bone structure using ultrasonic nonlinear parameter
KR101637088B1 (en) Method and apparatus for estimating bone mineral density using a time reversal acoustic focusing technique
KR101432871B1 (en) Measuring method and device of bone density by using dispersion rate of ultrasonic phase velocity
KR101345870B1 (en) Method for estimating bone mineral density using ultrasonic attenuation
KR102140538B1 (en) Apparatus for estimating bone mineral density and bone structure using frequency dependence of ultrasonic backscatter coefficient
KR101636151B1 (en) Method and apparatus for estimating cortical bone thickness using time-reversed lamb waves
KR101102784B1 (en) Estimation method of bone mineral density
KR101840349B1 (en) Apparatus and method for estimating bone mineral density using ultrasonic sum frequency component
KR101643104B1 (en) Method and apparatus for estimating cortical bone mineral density using time-reversed lamb waves
KR102303922B1 (en) Method for estimating bone mineral density and bone structure using ultrasonic attenuation coefficient and phase velocity
Robles et al. Ultrasonic bone localization algorithm based on time-series cumulative kurtosis
KR101510525B1 (en) Method for Estimating Bone Structure of Proximal Femur by Using Ultrasonic Attenuation and Backscatter Coefficients
US11896426B2 (en) Dual-mode ultrasonic assessment of bone
KR101197923B1 (en) Measuring method and device of cortical bone thickness by using pulse-echo ultrasound
KR100581229B1 (en) Method for Measuring the Density of Shinbone by Using Lamb Wave
KR102364309B1 (en) Method for estimating bone mineral density and bone structure using ultrasonic attenuation coefficient and backscatter coefficient
Song et al. Coded excitation of the fundamental flexural guided wave in coated bone phantoms

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190321

Year of fee payment: 4