就《中國(guó)測(cè)試》雜志拒絕刊登異議文章致高潔院士的函

尊敬的高院士：
       您好！我是中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)所研究員牛鳳岐，年紀(jì)比您稍小，但仍忙碌在科研一線。我的研究方向，1980年之前是水聲物理、材料、器件與工程；1980年之后是醫(yī)學(xué)超聲物理與工程、材料與器件、標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量-計(jì)量檢測(cè)、醫(yī)療器械-計(jì)量器具法制監(jiān)管。
       自年輕時(shí)起，我就養(yǎng)成了查文獻(xiàn)、看文獻(xiàn)的習(xí)慣，并堅(jiān)持至今，大受其益，有了電腦和互聯(lián)網(wǎng)相助，更是如虎添翼。最近檢索文獻(xiàn)時(shí)，無(wú)意中看到了2009年9月，貴刊第35卷第5期刊登的鄢鈴、魏川、王雄飛三位撰寫(xiě)的，題為“超聲波骨密度儀標(biāo)準(zhǔn)體模的研究”的文章(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“鄢文”)。然拜讀之后發(fā)現(xiàn)，該文存在一系列基本概念和基本原理錯(cuò)訛。
       因貴刊自我介紹說(shuō)是“以追蹤測(cè)試領(lǐng)域?qū)W科發(fā)展前沿，闡釋測(cè)試?yán)碚摲椒ê蜏y(cè)試實(shí)踐應(yīng)用之精髓為宗旨，是集國(guó)民經(jīng)濟(jì)多行業(yè)、多領(lǐng)域、多學(xué)科測(cè)試技術(shù)特色為一體的權(quán)威性學(xué)術(shù)期刊”。還說(shuō)，期刊先后被評(píng)定和收錄為：中國(guó)科技核心期刊、中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊、中國(guó)期刊（光盤(pán)版）全文收錄期刊、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)收錄期刊、中國(guó)期刊網(wǎng)全文收錄期刊、《萬(wàn)方數(shù)據(jù)---數(shù)字化期刊群》全文收錄期刊、美國(guó)《化學(xué)文摘》（CA）收錄期刊、美國(guó)《劍橋科學(xué)文摘》（CSA）收錄期刊、波蘭《哥白尼索引》（IC）收錄期刊、俄羅斯《文摘雜志》收錄期刊。既然是學(xué)術(shù)刊物，而且那么有影響，按照國(guó)際上的傳統(tǒng)和規(guī)矩，基于“百家爭(zhēng)鳴”的精神，除刊載論文、報(bào)告之外，還應(yīng)包括商榷、異議甚至學(xué)術(shù)批評(píng)性文字。對(duì)于發(fā)生于自己刊物所載文章中的學(xué)術(shù)問(wèn)題，刊登異議甚至批評(píng)性文字是完全正常和責(zé)無(wú)旁貸的。如果拒絕刊登，以致迫使人家轉(zhuǎn)投其他刊物，甚至直接上網(wǎng)，恐怕并非刊物主辦者和領(lǐng)導(dǎo)者所愿。
       按照這一理解，我和學(xué)生們撰寫(xiě)了題為“‘超聲波骨密度儀標(biāo)準(zhǔn)體模的研究’一文中的系列基本概念和基本原理問(wèn)題”一文，并于5月9日通過(guò)電子信箱發(fā)給了貴刊編輯部。編輯部的回復(fù)是：

牛鳳岐：
       您好！來(lái)稿已收到，謝謝！經(jīng)審閱，您的文章不太適合刊登在我刊正刊上，請(qǐng)問(wèn)您是否愿意刊登增刊？如果愿意，我們將其再次送審，請(qǐng)回復(fù)，謝謝！

                                                                                                                                                                    2011-05-10

       應(yīng)該說(shuō)，“不太適合刊登正刊上”是毫無(wú)道理的，但轉(zhuǎn)念一想，只要肯登，增刊也行啊，于是答復(fù)同意刊登于增刊。不料，貴刊編輯部又復(fù)函稱(chēng)：

牛鳳岐專(zhuān)家：
       您好！您于5月9日給我們編輯部發(fā)來(lái)的《“超聲波骨密度儀標(biāo)準(zhǔn)體模的研究”一文中的系列基本概念和原理性問(wèn)題》一文，我們已認(rèn)真拜讀，并轉(zhuǎn)予相關(guān)審稿專(zhuān)家。針對(duì)您文中所提出的中肯意見(jiàn)，我們?cè)诮窈蟮膶徃骞ぷ髦袝?huì)更加嚴(yán)謹(jǐn)。你們的關(guān)注與支持是我們前進(jìn)的動(dòng)力和源泉，我們將一直不懈努力地提高辦刊水平。
       感謝您在百忙之中撥冗賜見(jiàn)；但是很抱歉，這篇論文不太適合在我刊刊登，我們會(huì)虛心學(xué)習(xí)和接受您的建議。
       謝謝，祝好！
                                                                                                                                                                     2011-05-19

       既然“基層”如此態(tài)度，那我就只好找作為最高領(lǐng)導(dǎo)的您“上訪”了。隨信發(fā)去鄢鈴、魏川、王雄飛三位的文章和我們的異議文稿，請(qǐng)予定奪并回復(fù)。

                                                                                                                                               中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所     牛鳳岐
                                                                                                                                                                       2011-08-01



注：經(jīng)確認(rèn)，發(fā)給高院士的特快專(zhuān)遞信函已經(jīng)有人簽收，但至今未見(jiàn)回復(fù)，只好將有關(guān)函件和文章內(nèi)容上網(wǎng)，以便高院士一閱。因本網(wǎng)一次所發(fā)容量限制，文章公布在“儀器信息網(wǎng)”上，哪位量友有辦法，請(qǐng)將其轉(zhuǎn)載至本網(wǎng)。

替牛教授轉(zhuǎn)貼

附：被《中國(guó)測(cè)試》雜志拒絕刊登的稿件全文




                         “超聲波骨密度儀標(biāo)準(zhǔn)體模的研究”一文中的系列基本概念和原理性問(wèn)題



                                                              牛鳳岐，朱承綱，程  洋

                                                (中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所，北京 100190)



       摘要：指出和分析了該文中的一系列基本概念和原理性錯(cuò)訛，對(duì)所研制“骨密度體模”的實(shí)用價(jià)值提出了否定性意見(jiàn)。



       關(guān)鍵詞：超聲；骨密度儀；定量超聲(QUS)；骨密度體模



     Erroneous concepts and principles in the article“Study on standard phantom of ultrasonic bone densitometer”



                                                 NIU feng-qi，ZHU cheng-gang，CHENG yang

                       ( Institute of Acoustics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China)



       Abstrct：This paper points out and analyses erroneous concepts in the article“Study on standard phantom of ultrasonic bone densitometer”.

       Key words：ultrasound；bone densitometer；quantitative ultrasound(QUS)；bone density phantom



1  引言

       2009年9月，《中國(guó)測(cè)試》雜志第35卷第5期刊登了由鄢鈴、魏川、王雄飛三位撰寫(xiě)的，題為“超聲波骨密度儀標(biāo)準(zhǔn)體模的研究”的文章(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“鄢文”)。然拜讀之后發(fā)現(xiàn)，該文存在一系列基本概念和原理性錯(cuò)訛，特予指出，并期與作者及關(guān)心此類(lèi)研究和成果應(yīng)用的同道們商榷。

首先說(shuō)，骨密度儀的英文名稱(chēng)是“bone densitometer”，而QUS是quantitative ultrasound即“定量超聲”的縮寫(xiě)。該文從摘要開(kāi)始全文中都把QUS作為超聲骨密度儀的簡(jiǎn)稱(chēng)，顯然是不恰當(dāng)?shù)摹Ｆ渌麊?wèn)題，容后指出和分析。



2  骨密度儀的“密度”概念及其與骨質(zhì)的相關(guān)性

       鄢文稱(chēng)，“根據(jù)超聲波理論，傳播聲速與與物質(zhì)的密度和彈性模量有直接關(guān)系，聲速與與密度的平方根成反比[C=(B/ρ) 1/2 ]。所以各廠家的QUS儀都給出了聲速(SOS)指標(biāo)，而且有的只給出這一指標(biāo)。”在這段敘述中，C，B和ρ分別代表聲速、彈性模量和密度，但原文中未作標(biāo)注。

       在此，作者忽視了，物理學(xué)中的密度定義是“每單位體積的物質(zhì)質(zhì)量”，屬于“物理密度”；而各種骨密度儀所稱(chēng)的密度均指礦密度，即單位體積骨骼內(nèi)的礦物含量。對(duì)于均勻、各向同性物質(zhì)，聲速、彈性模量和密度之間確實(shí)存在著C=(B/ρ)1/2的簡(jiǎn)單關(guān)系，且縱波、橫波、拉伸波、彎曲波、扭轉(zhuǎn)波等各自對(duì)應(yīng)不同的模量，有的關(guān)系式中還包括樣品的尺寸因素；對(duì)于非均勻和非各向同性物質(zhì)，描述各參數(shù)之間關(guān)系的公式要復(fù)雜得多，絕非C=(B/ρ) 1/2所能涵蓋，但無(wú)論簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，都屬于直接相關(guān)。至于礦密度，它與骨骼整體的彈性模量和聲速之間并不存在可以用解析式ρ=B/C2表達(dá)的數(shù)學(xué)關(guān)系。醫(yī)學(xué)界之所以把聲速、衰減與礦密度聯(lián)系起來(lái)，僅僅是由于實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在趨勢(shì)上的一致性，屬于間接相關(guān)。



3   超聲骨密度儀的功用和設(shè)計(jì)原理

       鄢文稱(chēng)，“根據(jù)傳播聲速和或聲強(qiáng)衰減變化情況，就像經(jīng)典的X射線骨密度儀根據(jù)骨密度變化一樣，以診斷骨質(zhì)疏松癥，預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)。”但實(shí)際情況是，從1998年美國(guó)FDA首次批準(zhǔn)該類(lèi)設(shè)備上市前注冊(cè)申請(qǐng)時(shí)就明確定位：它只是醫(yī)生診斷骨質(zhì)疏松和估計(jì)患者骨折風(fēng)險(xiǎn)的一種輔助手段，僅用于初步篩查而非最終確診。按照國(guó)際公認(rèn)，雙能X射線吸收計(jì)(DXA)依然是評(píng)估像絕經(jīng)后婦女一類(lèi)處危險(xiǎn)(at-risk)人群的“金標(biāo)準(zhǔn)”，在缺乏經(jīng)臨床證明的骨折的情況下尤其如此。人們之所以對(duì)超聲技術(shù)抱有興趣，主要是由于其廉價(jià)、便攜、無(wú)電離輻射，在預(yù)測(cè)骨折方面與DXA技術(shù)的發(fā)現(xiàn)有從弱到中等程度的相關(guān)性。

       在理論上，QUS技術(shù)根據(jù)的是(0.4～1.0)MHz頻段內(nèi)聲速(SOS，單位m/s)和衰減變化。密度越高的骨頭，超聲波在其中傳播得越快。另一方面，當(dāng)超聲波在骨頭中傳播時(shí)，會(huì)由于聲能損失而發(fā)生衰減。衰減與頻率關(guān)系的斜率(寬帶超聲衰減BUA，單位dB/MHz)的特點(diǎn)是，孔隙越多、微結(jié)構(gòu)越欠完好的骨頭中，其值越低。而之所以采用BUA，是由于在所指頻段內(nèi)，超聲衰減與頻率之間存在較好的近線性關(guān)系，否則是根本不能成立的。而且，超聲骨密度儀既不直接測(cè)量密度，也不是先行測(cè)量聲速和彈性模量，而后利用公式ρ=B/C2間接求出密度，而是利用透射法同時(shí)測(cè)量聲速和寬帶聲衰減，再換算為WHO規(guī)定的指數(shù)，并與儀器內(nèi)儲(chǔ)存的“標(biāo)準(zhǔn)值”比較后給出診斷結(jié)論。

4  標(biāo)準(zhǔn)骨密度體模的價(jià)值和技術(shù)要求

       如上所述，超聲骨密度儀是通過(guò)測(cè)量骨頭(尤其是跟骨)的聲速和衰減并換算為相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)診斷和預(yù)測(cè)的，故測(cè)量的準(zhǔn)確與否即成為影響該類(lèi)設(shè)備臨床有效性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須通過(guò)科學(xué)、實(shí)用和方便的方法加以檢測(cè)證實(shí)。眾所周知，在超聲診斷、監(jiān)護(hù)設(shè)備中，對(duì)于數(shù)量最大、應(yīng)用最為普遍的B超和彩超，其性能檢測(cè)分別采用的仿組織體模和多普勒體模與仿血流控制系統(tǒng)(血流儀測(cè)試臺(tái))。關(guān)于這些檢測(cè)手段的結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)要求，已有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)定，對(duì)其使用和管理也積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。故談到同為超聲診斷設(shè)備的骨密度儀的檢測(cè)時(shí)，人們自然想到了體模法。

       既然同屬無(wú)源性檢測(cè)手段，骨密度體模也應(yīng)遵循對(duì)仿組織體模和仿血流多普勒體模類(lèi)似的科學(xué)性-實(shí)用性要求，一是仿真，二是定量。所謂“仿真”是指，所用媒質(zhì)的聲速和聲衰減斜率應(yīng)該落在真實(shí)跟骨實(shí)測(cè)值范圍的中段，具有代表性；所謂“定量”是指，其宣稱(chēng)的聲速和衰減斜率值必須經(jīng)由權(quán)威部門(mén)(國(guó)內(nèi)如中科院聲學(xué)計(jì)量測(cè)試站)采用標(biāo)準(zhǔn)化或公認(rèn)方法檢測(cè)證實(shí)(標(biāo)定)。對(duì)骨密度儀進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)所要考察的，就是用它測(cè)得的聲速和衰減斜率值與標(biāo)定值的差異，以判斷其可否用于臨床，或在必要時(shí)用做修正依據(jù)。這就是說(shuō)，作為質(zhì)量檢驗(yàn)手段，并不要求用一臺(tái)或多臺(tái)骨密度體模覆蓋臨床所見(jiàn)的整個(gè)聲速、聲衰減斜率范圍，而只要求一組明白確定的權(quán)威性數(shù)值作為比照對(duì)象。與此相反，鄢文報(bào)告的所謂“超聲波骨密度儀標(biāo)準(zhǔn)體模”，一方面并無(wú)必要地搞了數(shù)個(gè)聲速值，另一方面卻把絕對(duì)不可缺少的聲衰減斜率甩掉，顯然是不符合上述原則和技術(shù)要求的。稱(chēng)為“標(biāo)準(zhǔn)”而實(shí)不符名，是不會(huì)為界內(nèi)行家們接受的。

5  聲學(xué)中的材料和聲速概念

       專(zhuān)業(yè)圈內(nèi)都知道，制造超聲體模的標(biāo)準(zhǔn)傳聲媒質(zhì)稱(chēng)為“超聲仿組織材料”，即在所指超聲頻段內(nèi)模仿人體組織聲速、衰減等特性的材料。人們同時(shí)也知道，它們無(wú)一例外都是復(fù)合材料。作為研制超聲體模的核心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，鄢文從材料下手是對(duì)的，問(wèn)題在于：作者把聲學(xué)中的材料、聲速等基本概念完全搞錯(cuò)了。

       在聲學(xué)工程中所用的無(wú)源類(lèi)器件和部件中，既有單純材料、復(fù)合材料，也有結(jié)構(gòu)。而復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)的區(qū)別就在于：當(dāng)其中的不均勻性尺度(如填料的粒徑)小于(最好是遠(yuǎn)小于)波長(zhǎng)，從而在總體上可以視為均勻時(shí)，屬于復(fù)合材料；相反，當(dāng)不均勻性尺度大于(甚至遠(yuǎn)大于)波長(zhǎng)，從而在總體上無(wú)法視為均勻時(shí)，則屬于聲學(xué)結(jié)構(gòu)。聲速和聲衰減系數(shù)都屬于材料的特性參數(shù)，只有單純材料或復(fù)合材料才存在表征其聲學(xué)特性的聲速、衰減系數(shù)，是可以而且必須能夠切塊測(cè)量的，就像豆腐一樣，無(wú)論塊大塊小，都呈現(xiàn)其特有的性質(zhì)。而鄢文中用聲速、厚度不同，尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)的構(gòu)件拼接起來(lái)，把毫無(wú)疑問(wèn)屬于結(jié)構(gòu)的東西稱(chēng)為“復(fù)合材料”，并用總厚度除以總傳播時(shí)間，將所得商值稱(chēng)為“聲速”的做法，在聲學(xué)上根本不能成立。雖然作者還進(jìn)行了溫度和儲(chǔ)存等因素影響的實(shí)驗(yàn)，但在把研究對(duì)象搞錯(cuò)的前提下，這些“豐滿化”的工作都失去了意義。



6  作者所研制“標(biāo)準(zhǔn)體模”的實(shí)用價(jià)值

       如前所述，目前在國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)臨床上應(yīng)用較多的所謂“超聲骨密度儀”并不是“跟骨聲速檢測(cè)儀”，而是通過(guò)對(duì)聲速和聲衰減斜率的測(cè)量，并將二者組合起來(lái)進(jìn)行非聲學(xué)換算得出WHO所稱(chēng)的骨質(zhì)參數(shù)，再與設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)所存“標(biāo)準(zhǔn)值”比較得出診斷結(jié)論的。故用于該類(lèi)設(shè)備性能質(zhì)量檢驗(yàn)的專(zhuān)用體模，其傳聲媒質(zhì)必須是均勻的單純或復(fù)合材料，必須提供經(jīng)權(quán)威部門(mén)檢測(cè)確認(rèn)的聲速和衰減斜率。如果像鄢文中報(bào)告的那樣，只管聲速，而且把材料和聲速概念、原理都搞錯(cuò)了，這樣的“標(biāo)準(zhǔn)體模”是沒(méi)有實(shí)用價(jià)值的，絕對(duì)不可用于質(zhì)量檢驗(yàn)或計(jì)量檢定執(zhí)法。



7  鄢文中的其他問(wèn)題

7.1概念和術(shù)語(yǔ)

7.1.1傳播聲速

       聲學(xué)中的規(guī)范用語(yǔ)有“聲速”和“聲傳播速度”，并沒(méi)有鄢文中使用的“傳播聲速”一說(shuō)。

7.1.2聲強(qiáng)衰減

       聲學(xué)中把聲波隨傳播而減弱的現(xiàn)象稱(chēng)為“衰減”，描述單位距離上衰減量的參數(shù)稱(chēng)為“衰減系數(shù)”。由于描述聲波強(qiáng)弱的參數(shù)有聲壓和聲強(qiáng)兩者，故道理上有聲壓和聲強(qiáng)兩種衰減系數(shù)，但聲學(xué)著述上給出的衰減系數(shù)值，除非特別指出，均指聲壓或稱(chēng)幅度衰減系數(shù)。而骨密度儀使用的“寬帶超聲衰減(BUA)”，是在聲壓衰減量與頻率成直線關(guān)系情況下的斜率值，鄢文中將其稱(chēng)為“聲強(qiáng)衰減”完全違背其原意。

7.1.3聲速與頻率的關(guān)系

       鄢文中說(shuō)，“根據(jù)聲學(xué)原理，聲速不隨頻率而變”，但聲學(xué)中并不存在所稱(chēng)的原理。實(shí)際情況是，有很多種媒質(zhì)的聲速隨頻率而變，其中高分子材料和復(fù)合材料幾乎普遍具有此類(lèi)特性。在聲學(xué)上，這種現(xiàn)象和特性稱(chēng)為“頻散”。

7.1.4聲阻

       聲學(xué)參數(shù)中有聲阻、聲抗、聲阻抗、聲阻抗率、聲特性阻抗，作為描述材料聲學(xué)特性的重要參數(shù)，密度與聲速之乘積稱(chēng)為“聲特性阻抗”，鄢文中一律將其稱(chēng)為“聲阻”是錯(cuò)誤的。

7.1.5插入取代法的適用對(duì)象

       插入取代法是在數(shù)百kHz以上頻段測(cè)量材料聲學(xué)特性的經(jīng)典方法。即在液體(除特殊情況外均用水)媒質(zhì)中，將被測(cè)樣品插在發(fā)射和接收換能器之間的聲傳播路徑上，依據(jù)插入前后聲傳播時(shí)間和信號(hào)幅度的變化求出樣品材料的聲速和衰減系數(shù)。在筆者起草的超聲仿組織材料(GB/T15261—2008)、醫(yī)用超聲耦合劑(YY0299—2008)和橡膠-塑料(GB/T18022—2000)聲學(xué)特性測(cè)量方法的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定采用的都是此種方法。但其前提是，測(cè)量對(duì)象都應(yīng)該是材料，而非結(jié)構(gòu)。顯然，鄢文中引用GB/T15261—2008測(cè)量多層結(jié)構(gòu)的所謂“聲速”是沒(méi)有意義的。

7.2商業(yè)性宣傳

       《中國(guó)測(cè)試》屬于學(xué)術(shù)-技術(shù)刊物，其中報(bào)告和討論的，應(yīng)該僅限于學(xué)術(shù)、技術(shù)問(wèn)題。但鄢文的“引言”中居然出現(xiàn)了“創(chuàng)收效益好，受醫(yī)院喜愛(ài)”這樣的話語(yǔ)，顯然有悖刊物性質(zhì)和宗旨。

在學(xué)術(shù)上，應(yīng)該百家爭(zhēng)鳴！

毛澤東在1957年的《關(guān)于正確處理人民內(nèi)部矛盾的問(wèn)題》中指出，“百花齊放、百家爭(zhēng)鳴的方針，是促進(jìn)藝術(shù)發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的方針，是促進(jìn)我國(guó)的社會(huì)主義文化繁榮的方針。”

為專(zhuān)家們的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度 所折服！

發(fā)表有爭(zhēng)議的文章應(yīng)該是一種態(tài)度！！！

支持學(xué)術(shù)爭(zhēng)議。

向牛教授學(xué)習(xí)！

堅(jiān)持。向牛教授學(xué)習(xí)