The ultrasonic backscatter technique holds the promise of characterizing bone density and microstructure. This paper conducts ultrasonic backscatter parametric imaging based on measurements of apparent integrated backscatter (AIB), spectral centroid shift (SCS), frequency slope of apparent backscatter (FSAB), and frequency intercept of apparent backscatter (FIAB) for representing trabecular bone mass and microstructure. We scanned 33 bovine trabecular bone samples using a 7.5 MHz focused transducer in a 20 mm × 20 mm region of interest (ROI) with a step interval of 0.05 mm. Images based on the ultrasonic backscatter parameters (i.e., AIB, SCS, FSAB, and FIAB) were constructed to compare with photographic images of the specimens as well as two-dimensional (2D) μ-CT images from approximately the same depth and location of the specimen. Similar structures and trabecular alignments can be observed among these images. Statistical analyses demonstrated that the means and standard deviations of the ultrasonic backscatter parameters exhibited significant correlations with bone density (|R| = 0.45-0.78, p < 0.01) and bone microstructure (|R| = 0.44-0.87, p < 0.001). Some bovine trabecular bone microstructure parameters were independently associated with the ultrasonic backscatter parameters (ΔR2 = 4.18%-44.45%, p < 0.05) after adjustment for bone apparent density (BAD). The results show that ultrasonic backscatter parametric imaging can provide a direct view of the trabecular microstructure and can reflect information about the density and microstructure of trabecular bone.

中文翻译：

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超声后向散射参数成像表征牛小梁骨的能力

超声波反向散射技术有望表征骨密度和微观结构。本文基于表观积分反向散射 (AIB)、光谱质心偏移 (SCS)、表观反向散射频率斜率 (FSAB) 和表观反向散射频率截距 (FIAB) 进行超声反向散射参数成像，用于表示小梁骨质量和微结构. 我们使用 7.5 MHz 聚焦换能器在 20 mm × 20 mm 感兴趣区域 (ROI) 中以 0.05 mm 的步长扫描了 33 个牛小梁骨样本。构建基于超声反向散射参数（即 AIB、SCS、FSAB 和 FIAB）的图像以与样本的摄影图像以及来自大约相同深度和位置的样本的二维 (2D) μ-CT 图像进行比较。标本。在这些图像中可以观察到类似的结构和小梁对齐。统计分析表明，超声后向散射参数的平均值和标准偏差与骨密度（|R| = 0.45-0.78，p < 0.01）和骨微结构（|R| = 0.44-0.87，p < 0.001）显着相关。在调整骨表观密度 (BAD) 后，一些牛小梁骨微结构参数与超声反向散射参数 (ΔR2 = 4.18%-44.45%, p < 0.05) 独立相关。结果表明，超声后向散射参数成像可以提供小梁微观结构的直观视图，并可以反映有关小梁骨密度和微观结构的信息。统计分析表明，超声后向散射参数的平均值和标准偏差与骨密度（|R| = 0.45-0.78，p < 0.01）和骨微结构（|R| = 0.44-0.87，p < 0.001）显着相关。在调整骨表观密度 (BAD) 后，一些牛小梁骨微结构参数与超声反向散射参数 (ΔR2 = 4.18%-44.45%, p < 0.05) 独立相关。结果表明，超声后向散射参数成像可以提供小梁微观结构的直观视图，并可以反映有关小梁骨密度和微观结构的信息。统计分析表明，超声后向散射参数的平均值和标准偏差与骨密度（|R| = 0.45-0.78，p < 0.01）和骨微结构（|R| = 0.44-0.87，p < 0.001）显着相关。在调整骨表观密度 (BAD) 后，一些牛小梁骨微结构参数与超声反向散射参数 (ΔR2 = 4.18%-44.45%, p < 0.05) 独立相关。结果表明，超声后向散射参数成像可以直接观察小梁微结构，并能反映小梁骨的密度和微结构信息。01) 和骨微结构 (|R| = 0.44-0.87, p < 0.001)。在调整骨表观密度 (BAD) 后，一些牛小梁骨微结构参数与超声反向散射参数 (ΔR2 = 4.18%-44.45%, p < 0.05) 独立相关。结果表明，超声后向散射参数成像可以提供小梁微观结构的直观视图，并可以反映有关小梁骨密度和微观结构的信息。01) 和骨微结构 (|R| = 0.44-0.87, p < 0.001)。在调整骨表观密度 (BAD) 后，一些牛小梁骨微结构参数与超声反向散射参数 (ΔR2 = 4.18%-44.45%, p < 0.05) 独立相关。结果表明，超声后向散射参数成像可以提供小梁微观结构的直观视图，并可以反映有关小梁骨密度和微观结构的信息。