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随着人口老龄化的日趋严峻,骨质疏松症(Osteoporosis, OP)患者的人数逐年升高,已经成为影响人类身体健康的一个严重问题。骨质疏松症是一种以骨量低,骨微观结构退化为特点,会增加骨折风险的疾病,目前临床诊断骨质疏松症的主要标准是骨密度的测量。使用定量超声检测骨质疏松症是近些年发展起来的,因其无辐射、费用低、简单快捷、便于携带和普及等优点而获得了广泛的关注。本系统利用超声的基本原理,通过测量桡骨和指骨两个部位的超声参数,综合分析从而达到诊断目的。超声的声速(SOS)反映了骨的密度和微结构的改变。超声检测桡骨依据轴向传播的原理,通过测量第一到达波(First Arriving Signal, FAS)的SOS获得。检测指骨依据透射传播原理,测量振幅依赖型超声声速(Amplitude-dependent Speed of Sound, AD-SOS)。一般骨骼的矿物密度越高,超声声速值越高。发生骨质疏松时,长骨的皮质层变薄。根据此特点,本文使用SimSonic2D仿真软件建立仿真模型,模拟皮质层变化时超声在长骨的轴向传播和透射传播。建立不同厚度(5mm,4.5mm,4mm,3.5mm,3mm,2.5mm,2mm,1.5mm,1mm)的皮质层模型。使用1.25MHz频率的超声波,模拟桡骨的轴向传播和指骨的透射传播。仿真实验结果表明,超声波的速度SOS和AD-SOS值随着皮质层厚度的减小而降低。基于评价桡骨和指骨骨质状况的原理以及仿真分析的结果,设计了多部位检测骨质疏松症的系统。系统的硬件基于FPGA和USB芯片进行控制,实现了对超声波的发射、接收和对波形信号的处理等功能。系统为了提高准确性,使用了基于两种探头的多部位测量方式,分别测量桡骨轴向传播和指骨透射传播,使测量结果更具可靠性。系统的应用程序位于电脑端,基于C++语言进行开发,实现了硬件控制命令的发送,采样数据的接收和处理,波形的显示,桡骨SOS和指骨AD-SOS值的测量。通过将两种检测方法的测量结果与参考人群的数值进行比较,从而对骨质疏松状况做出判断。本系统通过对桡骨和指骨两种部位的超声波进行测量,实现了多部位检测骨质状况的功能,具有体积小、智能化等特点,对骨质疏松症的早期预防具有重要意义。