骨质疏松是一种全身性退行性骨质疾病,其发病率居老年人五大疾病之首。近年来,新兴的光声成像及检测方法可以同时提供生物组织生理结构和功能信息,并且非侵入无辐射,已逐渐成为医学检测领域研究热点。本文针对与骨质疏松相关的骨密度、骨弹性、骨小梁厚度这三个物理因素,基于模拟仿真及实验验证,探索了光声技术对骨质疏松评估的可行性。本文首先针对光声信号的产生及传播原理,基于时域有限差分法,建立了骨松质光声信号仿真模型,研究了光声信号在不同骨质内的产生及传播情况。其次,通过仿真系统模拟了不同骨密度和骨强度下的光声信号变化,探索了不同量化方法及量化参数对骨质物理属性变化的检测灵敏度。模拟研究表明,时域信号e指数拟合量化参数‘衰减度B’及峰值比随骨密度、骨强度的下降而减小;而e指数拟合量化参数幅值A、光声功率谱斜率以及加权功率随骨密度、骨强度的下降而增大。最后通过实验验证了所提出的光声量化参数对不同骨质密度及弹性的离体骨质样本评估的可行性。实验结果表明,‘衰减度B’及‘斜率’均随着骨密度的下降单调减小,证明了这两个指标能够很好的用于骨质疏松的评估,与数值仿真的结果一致,进一步证明了所述光声骨质评估量化方法的可行性。本文的研究证明了光声信号可用于评估与骨质疏松相关的骨质密度及弹性特征,在骨质疏松检测中具有很好的应用前景。