對于新版骨密度診斷設備標準的建議

新版骨密度診斷設備標準正在討論，其中關于模塊的使用，國外有一些使用自己專用模塊（僅針對自己產品），國內還沒有統一的骨密度模塊，同時測量方法，國外一些產品并非使用穿透性測量，通過反射在骨表面傳波，如何在新版標準評價，請專家給及建議

關于超聲骨密度儀標準及其實施問題
    作為全國醫用超聲標準化分技委委員，我已看到征求意見稿并準備了許多修改意見，從草案看，起草者對材料聲學測量基本概念、方法的了解尚不夠專業。該標準是首次制定，并無新舊版之說。關于檢測手段，既稱“標準”，應該采用符合統一規定的體模和操作方法、數據處理辦法。我們已經準備有該種體模，而且經國家認證的超聲材料檢測實驗室也是我負責的，經該實驗室檢測出證者方為有效。對此有興趣的朋友，歡迎聯系交流。

                                   牛鳳岐                2009-11-12

感謝牛教授能親自給予指導，本人非專業技術研究人員，對于超聲聲學了解不深，有一些問題想請教，
聲速測量采用插入取代法，即在測試水槽中，將被測材料樣品插在發射換能器與接收換能器之間的平面波聲束路徑上，令其取代相同長度的水，借助于樣品插入前后聲脈沖信號傳撩時間的變化求得該材料中聲速，借助于插入不同厚度樣品時接受信號幅度的變化求得該材料的聲衰減系數。
聲衰減系數也可通過插入取代法。為何用下述方法求得：測量BUA時，采用水聽器法，先測量超聲穿過水的時域信號，對其采用快速傅里葉變換得其頻譜的幅值信息，重復以上過程，再測量超聲穿過樣本的時域信號，對其采用快速傅里葉變換得其頻域信號，其衰減曲線為用最小二乘法對其進行線性擬合，擬合后該直線的斜率即為BUA。
1這種測量方法符合骨密度儀聲速、聲衰減系數檢測要求嗎
2上述被測材料樣品在檢測事使用何種材料
3您指的材料聲學測量基本概念、方法具體是哪些
請牛教授有時間給予指點，普及并提高大家的超聲知識。在此表達誠摯的謝意。

關于超聲骨密度儀產品標準制定的若干問題
1．該儀器所測“密度”，是指每單位體積中的礦物含量，與通常的物質密度概念全然不同。
2．所謂“超聲速度”是一個不夠規范的稱呼，英文“speed of sound”的直譯就是聲速，不應添枝加葉。
3．包括液體、一般固體、橡膠塑料、仿組織材料等媒質聲速、衰減系數的測量，最經典和在醫學超聲界普遍采用的是水中脈沖透射插入取代法，其中衰減系數測量多采用雙樣品法，而且不使用頻譜儀，詳見我負責起草的兩項國家標準GB/T 18022—200和GB/T 15261—2008。
4．按照權威著述的解釋，骨密度儀的所謂“寬帶超聲衰減BUA”，是指在200kHz~600kHz頻率范圍內骨中超聲衰減系數與頻率關系直線的斜率，其嚴格測量和數據處理本應遵循GB/T 18022—200和GB/T 15261—2008，即由透射信號幅度求出若干單個頻率下的衰減系數，再通過直線擬合，求出聲衰減斜率。但實際上，骨密度儀采用的是單樣品和頻譜分析法，其步驟為：
(1)首先測出發射-接收換能器之間為水時透射信號的幅度譜；
(2)在二者間插入樣品，測得此時透射信號的幅度譜；
(3)再依據兩譜由儀器自己求出每個頻率點的衰減系數，
(4)將衰減系數值與頻率值作直線擬合，求出其斜率，所得值即為BUA。
5．聲學概念清晰者很容易發現，由于采用單樣品法且不作界面反射修正，骨密度儀測得的實際是插入損失，即樣品內的衰減和界面處的反射損失之合。
6．鑒于此類儀器所用測量方法的概念欠嚴謹，成熟性有限，各家產品對同一樣品的測量結果難以嚴格比較，故暫時采用“單調法”，即對同一材料、三個不同厚度樣品，同一儀器獲得的衰減量與樣品厚度成單調關系，即為合乎要求。

感謝牛教授的精彩點評，收益匪淺，如有機會今后再請教。謝謝表示感謝。

對第6條請教專家幾個問題
1單調的含義
2同一儀器獲得的衰減量是指接受信號幅度嗎
3不直接測量聲衰減系數，而是用GB/T 15261—2008隨厚度增加衰減系數單調減少判斷，考慮的因素包括避免測量樣品聲衰減系數的誤差嗎（是否考慮與水的聲衰減系數過大造成誤差大），還有其他考慮嗎

接上文
包括厚度和接受信號幅值的不確定度嗎
4接受信號幅值現在的儀器能否顯示
5由于儀器使用水囊，能調整的距離不大，三個厚度不同的樣品對于厚度差有要求嗎，即是否要求有的很薄，有的很厚
6由透射信號幅度求出若干單個頻率下的衰減系數，再通過直線擬合，求出聲衰減斜率與用頻譜法測聲衰減得區別在哪，
如能指點，萬分感謝

答Hbyjs(與問題序號對應)
(1)此處“單調”的涵義是，對同一發射信號頻率和幅度，同種材料的薄、中、厚三件樣品，儀器得出的BUA值順序為小、中、大。
(2)既稱“衰減量”，應是指[20log(A0/A)]/f；
(3)由于不了解國家標準GB/T15261—2008的具體內容，該條中各點分析均未說到點上；
(4)儀器上均不顯示波形和信號幅度，只顯示聲速、衰減值或其中之一，再就是由它們派生的指數；
(5)從該方法的測量原理考慮，樣品厚度至少應大于半個脈寬，而最大厚度必須小于兩探頭之間的距離，而且要有足夠的透射信號幅度(信噪比)；
(6)頻譜分析法給出的是所選頻帶內所有頻率下的聲衰減值，經典方法只能給出幾個頻率點的數值，前者的統計特性和擬合當更準確些，但后者的點數較多時可以彌補，尤其經濟、方便，故作為標準方法使用。

感謝牛教授的指導，通過查看現在的有關聲學的國標、行標，很多是由您直接或間接起草制定的，以往沒有找到向您請教的機會，現在借用論壇能與您交流感到很高興。
鑒于此類儀器所用測量方法的概念欠嚴謹，成熟性有限，各家產品對同一樣品的測量結果難以嚴格比較，故暫時采用“單調法”，即對同一材料、三個不同厚度樣品，同一儀器獲得的衰減量與樣品厚度成單調關系，即為合乎要求。這句話除了聲學學者，一般人很難理解其中的具體含義，所以第3條未分析到點上。現在請教幾個問題
1現在我理解討論稿的方法通過單樣品法一次測量出衰減量，即為衰減曲線，線性擬合直線的斜率即為BUA，對嗎。
2既稱“衰減量”，應是指[20log(A0/A)]/f；A是指接受信號幅度嗎，f指的什么.
3由透射信號幅度求出若干單個頻率下的衰減系數，再通過直線擬合，求出聲衰減斜率既是超聲衰減系數，
20log(As/Al)]/dl-ds（不考慮水衰減）,為何不直接用這種方法測。
4單調法評價儀器檢測BUA能力的具體優勢在那（頻譜分析法未考慮哪些因素），
5頻譜分析需要注意的兩個問題：采樣可能導致信號混疊和截斷信號引起的頻譜泄漏，可以通過選擇適當的采樣頻率（見奈奎斯特頻率）消減混疊,選擇適當的序列長度并加窗抑制頻譜泄漏。發射信號的帶寬，時域信號采樣的頻率，線性擬合的區間頻段等等，都有可能造成BUA最后結果的不同。上面分析對嗎，發射信號的帶寬如何影響BUA。
如能指導，萬分感謝。

第1條修改為
1現在我理解討論稿的方法通過單樣品法一次測量出水和樣品的接受信號幅值，在快速傅里葉變化成頻域（即頻譜法），將頻域信號采用類似衰減的公式求得衰減曲線A(f)=20log(V水(f)/V樣品(f))，線性擬合直線的斜率即為BUA，對嗎。不用接受信號幅值求衰減，而用頻譜法測量從原理上說明好像是統計特性和擬合當更準確些。實際能達到效果嗎
第5條補充如果聲帶寬過窄，頻譜過寬，如何影響BUA
6同一儀器獲得的衰減量與樣品厚度成單調關系說明了儀器測量數據的計算方法穩定，測量結果穩定，是嗎，但對于測量聲衰減系數值好像并沒有直接評估，是否由于儀器設計原理，現在不好直接評估聲衰減系數

請問超聲骨密度儀，有沒有檢定規程？使用的標準器是什么？

據我知道JJG1050-2009《X、γ 射線骨密度儀》檢定規程已發布了，10月10日實施了。

hbyjs朋友：請具實名和單位，如不便公開，請發至我的郵箱 niufengqi@163.com