松质骨中衰减的理论与实验研究

光声（PA）技术能够提供骨的物理结构和化学组成信息，在骨评估中展现出巨大潜力。然而，由于松质骨成分复杂且为多孔隙结构，在松质骨中产生并传播的光声信号十分复杂，难以直接用于松质骨分析。本文提出一种光声差分衰减谱（PA-DAS）方法。通过消除光吸收源的光声谱，从理论和实验上研究松质骨的传播衰减特性。通过对Biot理论施加高频和黏性修正，给出了宽带超声波在松质骨中传播衰减的解析解。建立了具有偏心激励差分探测系统的PA-DAS实验系统，以获取松质骨的光声差分衰减谱及其在兔骨质疏松模型上的声传播特性。进一步提取PA-DAS量化参数斜率，以量化高低频成分的衰减。结果表明，PA-DAS能够区分骨质疏松骨与正常骨，实现对骨矿物质密度的定量评估及骨质疏松的诊断。