患骨质疏松症后长骨皮质骨厚度变薄,而超声导波的速度对皮质骨厚度变化非常敏感。因此,超声导波评价长骨状况是近来的一个研究热点,用超声导波的速度来测量长骨的厚度是研究的重点。但由于超声导波在长骨中传播情况非常复杂,在接收信号中含有相互叠加的多个导波模式,因此,如何求得超声导波的速度成为研究的难点。本文的主要工作是采用时频信号分析方法研究超声导波在长骨中的传播特性,并测量各导波模式的群速度,然后通过群速度求长骨皮质骨厚度。具体工作有:(1)将长骨看作管状结构,分析了超声导波在长骨中的频散特性。(2)提出将希尔伯特-黄变换(HHT)和自适应Gaussian-Chirplet分解(AGCD)法用于分析、识别及提取叠加的多模式导波信号,并将其分解成许多单个独立的模式。(3)在实验上分析并测量了长骨仿体(钢板和塑料管)、离体牛胫骨和附表皮的离体牛胫骨中的超声导波信号,并对采集到的每组超声导波数据,采用HHT和AGCD方法处理。(4)对分解出的各导波模式求得其对应频率下的群速度,并与短时傅里叶变换(STFT)所得的结果进行了比较。(5)通过时频分析方法得到的群速度与理论计算值比较,最后求得长骨皮质骨的厚度,并与实际厚度进行了比较。研究结果表明:实验得到的长骨仿体(钢板和塑料管)以及牛长骨皮质骨厚度与实际厚度吻合,采用HHT和AGCD法测量的牛胫骨厚度的平均误差分别为2.9%和2.3%。说明HHT和AGCD法能测量超声导波模式的群速度,采用超声导波方法可以评价长骨皮质骨的厚度;也说明HHT和AGCD法是两种识别叠加多模式导波信号的有效方法。