JPH09234200A

JPH09234200A - 超音波による骨の診断方法

Info

Publication number: JPH09234200A
Application number: JP24870996A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Otani; ▲隆▼彦大谷; Atsushi Hosokawa; 篤細川; Takuji Suzaki; 琢而須崎; Haruyoshi Hirata; 治義平田
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-08-31
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】骨量や骨強度など骨の性状を比較的簡単に求
めることができる超音波による骨の診断方法を提供する
こと。【解決手段】超音波発信部２から出力される超音波Ｓ
を、被測定部位としての海面骨を含む人骨３に入射し
て、これを透過させ、そのときの透過波を超音波受信部
４において受信し、そのときの診断波形に基づいて人骨
の状態を診断するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、骨の性状（骨
量、骨強度など）に関する情報を得るための超音波によ
る骨の診断方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人体における骨の性状を診断する従来の
手法として、Ｘ線を骨に照射してこれを透過させ、骨中でのＸ線
の吸収量を測定して骨の面密度を求め、この骨面密度が
小さい場合には骨量が小であるから骨が折れ易いという
ように、骨粗鬆症による骨折の程度と対応づけるところ
の二重エネルギーＸ線吸収法（ＤＥＸＡ、または、ＤＸ
Ａ）や、超音波を踵骨または膝蓋骨に照射してこれらを透過
させ、そのとき超音波が透過するのに要した時間から、
骨内の超音波の伝搬速度と、透過後の超音波信号の減衰
率を求め、伝搬速度から骨のヤング弾性率を推定し、骨
強度と対応づけ、減衰率は海面骨の骨梁構造に依存して
いると考えられているが、現状では、別のＤＥＸＡ診断
装置で求めた骨面密度から骨量を推定により対応づける
方法が取られている。また、伝搬速度と減衰率の値を用
いて、ｓｔｉｆｆｎｅｓｓという骨硬度指数を求める方
法もとられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
の手法で用いるＤＥＸＡ診断装置が大型でかつ高価であ
るといった問題があるとともに、この手法においてはＸ
線被曝の問題がある。また、前記の手法は、従来から
提案されているが、一般的に高精度で広く使用されるま
でに至ってはおらず、この超音波法に用いる超音波診断
装置が前記ＤＥＸＡ診断装置との相関性が考慮されてい
る段階である。したがって、従来では骨の診断を行うに
あたり、骨量（骨の面密度）を求めるのが主となってお
り、また、超音波診断装置で求めた各情報は、ＤＥＸＡ
診断装置で測定した値と相関性が有るということに基づ
いて信用され得ると考えられているのが現状である。

【０００４】このように従来では、骨の診断を行うため
に上述した骨量や骨強度についての情報を同時に得、骨
が単純化しているか否かなど詳細な骨構造を予測した
り、また、骨量の多少を簡単に判断することも困難であ
り、いずれにしても中途半端であることは否めなかっ
た。

【０００５】この発明は、上述の従来の超音波診断装置
が大型、高価であること、また、Ｘ線診断装置ではＸ線
被曝の問題があること、および、この診断装置の表す骨
の性質がいま一つ明確でないなどの欠点を解決するため
になされたもので、骨量や骨強度など骨の性状を判別す
る過程を単純化し、信頼性を向上させることのできる超
音波による骨の診断方法を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、超音波を、
被測定部位としての海綿骨を含む人骨に入射して、これ
を透過させ、そのときの透過波を診断波形として受信
し、この診断波形を、標準波形と比較するようにしてい
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】第１の発明は、超音波発信部から
出力される超音波を、被測定部位としての海綿骨を含む
人骨に入射して、これを透過させ、そのときの透過波を
超音波受信部において受信し、そのときの診断波形を、
標準波形と比較し、差異の有無に基づいて人骨の状態を
診断するようにしたものである。

【０００８】第２の発明は、超音波発信部から出力され
る超音波を、被測定部位としての海綿骨を含む人骨に入
射して、これを透過させ、そのときの透過波を超音波受
信部において受信し、そのときの診断波形をコンピュー
タによって波形処理し、同様に波形処理した標準波形と
比較して、それらにおける差異の有無に基づいて人骨の
状態を診断するようにしたものである。

【０００９】ここで、標準波形とは、次のような波形で
ある。すなわち、超音波を、海面骨を含む人骨に照射し
てこれを透過させた後の波形は、健常者ではバラツキが
少ないのが特徴であるが、人種や地域などによって多少
異なることを考慮して、対象とする母集団から複数の波
形を求め、これらを加算平均して平均化し、できるだけ
正常な波形を求めて得られる波形のことである。

【００１０】前記海綿骨を含む人骨としては、前腕の橈
骨、膝蓋骨、踵骨、大腿骨頸部および腰椎などがある。

【００１１】そして、前記超音波の波形としては、応答
が比較的単純で、波形判別が容易な短いパルス状の音圧
波形が好ましい。

【００１２】また、第１の発明における標準波形と診断
波形との比較項目としては、両波形の第１波と第２波とを含む時間間隔の範囲にお
けるゼロクロス数またはパルス幅、両波形のピークの振幅の大きさまたは第１波と第２波
との振幅比、両波形の第１波と第２波とを含む時間間隔の範囲にお
けるピークの数、両波形の相関関数における最大値またはパターン、などがある。

【００１３】ここで、第１波、第２波とは、例えば図４
または図６において、それぞれ符号Ｉ，IIで示す波のこ
とで、１番目、２番目に到達する波のことをいう。

【００１４】そして、前記第２の発明におけるコンピュ
ータによる波形処理の一つに、高速フーリエ変換（Ｆａ
ｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏ
ｎ、以下、ＦＦＴという）などの周波数解析がある。

【００１５】前記コンピュータによる波形処理あるいは
周波数解析処理後の透過波の振幅の周波数に基づいて骨
の構造、強度など骨粗鬆症の進行の度合いを判断するよ
うにしてもよい。

【００１６】そして、前記透過波の振幅の周波数に代え
て、位相の周波数特性に基づいて前記判断を行うことも
できる。

【００１７】また、前記透過波における振幅の周波数特
性および透過波における位相の周波数特性について、健
常者のデータと患者のデータにおいて相違が見られる周
波数におけるデータを位相と振幅とで２次元プロットす
るようにして前記判断を行うようにしてもよい。

【００１８】さらに、上記測定を行う場合、被測定部位
と、超音波発信部および超音波受信部との間に空気を介
在させないようにするのが好ましく、例えば、ａ．被測定部位を、水、または、水とグリセリンとを調
合した整合液を入れた伸縮可能な袋（ボーラス）に密着
させた状態で、超音波発信部および超音波受信部に密着
させる。ｂ．被測定部位にゲル状（またはゼリー状）物質を塗布
し、その状態で超音波発信部および超音波受信部に密着
させる。ｃ．被測定部位に含水ポリマーやシリコンパッドなどを
密着させた状態で、超音波発信部および超音波受信部に
密着させる。ｄ．被測定部位を予め超音波発信部および超音波受信部
が設置されている水中に入れる。などのようにするのがよい。

【００１９】

【実施例】実施例について、図面を参照しながら説明す
る。まず、図１は、第１の発明の超音波による骨の診断
方法を実施するための装置の構成の一例を示すものであ
る。この図において、１はパルス発信部で、パルス増幅
部を含むこともある。２はパルス発信部１からのパルス
出力を受けてパルス幅が狭いパルス状の超音波Ｓを、被
測定物３に入射させる超音波発信部、４は被測定物３を
透過した透過波を受信する超音波受信部である。５は超
音波受信部４の出力を適宜増幅する信号増幅器、６は透
過波の波形処理および演算を行う演算処理部としてのコ
ンピュータ、７は表示装置である。

【００２０】ここで、前記超音波Ｓとしては、５ＭＨｚ
以下の周波数成分を多く含み、しかも、帯域幅が広いパ
ルス波で、波形が適当なものが選択される。そして、前
記被測定物３としては、海綿骨を含む骨が好ましく、例
えば前腕の橈骨、膝蓋骨、踵骨、大腿骨頸部および腰椎
などがあるが、以下の説明では、被測定物３を橈骨とす
る。したがって、符号８は前腕、９は橈骨３の周囲の軟
部組織である。

【００２１】そして、上記構成の測定装置を用いて測定
を行う場合、超音波発信部２の前腕当接部および超音波
受信部４の前腕当接部を前腕８における被測定部位（橈
骨３が存在する手首と肘との間の適宜の箇所）に直接当
接させるのではなく、伸縮可能な袋内に水、または、水
とグリセリンとを適宜の割合で混ぜ合わせた整合液を収
容した音響インピーダンス整合体１０を、前腕当接部に
着脱自在に取り付け、前記被測定部位に音響インピーダ
ンス整合体１０を密着させ、もって、被測定部位と、超
音波発信部２および超音波受信部４との間に空気を介在
させないようにするのが好ましい。

【００２２】このようにする理由は次の通りである。す
なわち、測定時に、前記被測定部位と、超音波発信部２
および超音波受信部４との間に空気層が形成されている
と、空気層から前腕８に超音波Ｓが入射する際、また
は、前腕８内に入射して橈骨３を透過した超音波（透過
波）が前腕８から空気層に出る際に、前腕８と空気層と
の境界で音響インピーダンスが変化するが、このような
部分では、超音波Ｓに反射が起こり、超音波受信部４に
よって受信される信号に反射信号が混入したり、信号が
著しく減衰したりして、これが妨害波となって測定精度
に悪影響が及ぼされるからである。

【００２３】上記音響インピーダンスの変化による影響
をなくする手法としては、上記音響インピーダンス整合
体１０によるものの他に、被測定部位にゲル状（または
ゼリー状）物質を塗布し、その状態で超音波発信部２お
よび超音波受信部４に密着させたり、被測定部位に含水
ポリマーやシリコンパッドなどを密着させた状態で、超
音波発信部２および超音波受信部４に密着させたり、あ
るいは、被測定部位を予め超音波発信部２および超音波
受信部４が設置されている水中に入れるなどの手法があ
る。そして、これらの手法については、本願出願人が平
成７年４月１１日付けにて特許出願している「超音波に
よる骨の診断方法および装置」（特願平７−１１１３０
２号）に詳しく開示されている。

【００２４】上記構成の診断装置を用いて骨の診断を行
うには、前記超音波発信部２および超音波受信部４との
間に前腕８を挿入し、超音波発信部２および超音波受信
部４の前腕当接部にそれぞれ設けられた音響インピーダ
ンス整合体１０を前腕８の被測定部位を密着させる。こ
の状態で、超音波発信部２から例えば周波数５ＭＨｚ以
下のパルス性の超音波Ｓを発する。この超音波Ｓは、超
音波発信部２側の音響インピーダンス整合体１０を経て
前腕８内に入射し、軟部組織９を経て橈骨３内を透過
し、この透過波は、軟部組織９を経て前腕８外に出射
し、さらに、超音波受信部５側の音響インピーダンス整
合体１０を経て超音波受信部４に受信される。

【００２５】そして、前記超音波受信部４に受信された
透過波信号は、信号増幅器５で必要な振幅に増幅された
後、コンピュータ６に取り込まれる。そして、このコン
ピュータ６において適宜の手法で波形処理および演算が
行われ、被測定物である橈骨３の性状、例えば、海綿骨
内の骨量および／または骨質を表す値を求め、骨粗鬆症
であるか否かを決定し、これらを表示装置７の画面に表
示したり、適宜のメモリ装置（図示してない）に記憶さ
せるのである。

【００２６】次に、前記コンピュータ６における波形処
理や演算の一例を、図２以下を参照しながら詳細に説明
する。

【００２７】まず、上記装置を用いて、複数の健常者の
診断を行い、標準波形を予め作成しておく。すなわち、
健常者の橈骨３に超音波Ｓを入射して、そのときの透過
波を超音波受信部４において受信し、そのとき得られる
複数の波形を加算平均して平均化処理し、標準波形を作
成するのである。

【００２８】図２および図３は、それぞれ橈骨３に入射
される超音波Ｓの波形の一例を示すもので、図２に示す
ａ波形は、二乗余弦波の電圧を印加して発生させたもの
であり、図３に示すｂ波形は、ステップ波の電圧を印加
して発声させたものである。

【００２９】そして、図４および図５は、それぞれ２２
才〜２３才の男性の橈骨３に、前記ａ波形およびｂ波形
を入射させたときに得られた波形を加算平均により平均
化処理を行うことにより作成された標準波形ａ_s，ｂ_s
である。

【００３０】そして、実際の診断に際しては、被験者の
橈骨３に超音波Ｓを入射して、そのとき得られる診断波
形を前記標準波形ａ_sまたはｂ_sと比較する。この場
合、単に両波形の形状の比較のみならず、両波形の第１波と第２波とを含む時間間隔の範囲にお
けるゼロクロス数またはパルス幅、両波形のピークの振幅の大きさまたは第１波と第２波
との振幅比、両波形の第１波と第２波とを含む時間間隔の範囲にお
けるピークの数、両波形の相関関数における最大値またはパターン、などを比較し、それらの差異の有無および差異の大きさ
に基づいて、前記被験者の骨の状態を診断するのであ
る。

【００３１】そして、８人の女性被験者（５５才〜７５
才）に、発振波としてａ波形およびｂ波形を用いて診断
を行い、それぞれ診断波形を採取した。図６〜図１３
は、発振波がａ波形の場合に得られた診断波形であり、
符号Ａ１〜Ａ８で示す。また、図１４〜図２１は、発振
波がｂ波形の場合に得られた診断波形であり、符号Ｂ１
〜Ｂ８で示す。すなわち、図６（Ａ１）と図１４（Ｂ
１）が同一の被験者の診断波形を表し、以下、図７（Ａ
２）と図１５（Ｂ２）、図８（Ａ３）と図１６（Ｂ
３）、図９（Ａ４）と図１７（Ｂ４）、図１０（Ａ５）
と図１８（Ｂ５）、図１１（Ａ６）と図１９（Ｂ６）、
図１２（Ａ７）と図２０（Ｂ７）、図１３（Ａ８）と図
２１（Ｂ８）がそれぞれ同一の被験者の診断波形を表し
ている。

【００３２】そして、上記標準波形ａ_s，ｂ_sおよび診
断波形Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８において、最初のピーク
からある時間内（長さ）に幾つのピーク（山または谷）
があるかを調べた。すなわち、例えば図４に示すよう
に、最初のピークからある時間Ｔ内（例えば５μｓｅｃ
の範囲）にあるピークの数をカウントするのであり、図
４に示す標準波形ａ_sでは、４個である。図５〜図２１
に示す各波形ついても同様にカウントし、このカウント
結果を下記表１および表２にまとめた。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】前記表１および表２において、波形Ａ１〜
Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８は、それぞれ８人の女性被験者のもの
で、これらの被験者はいずれも別途ＤＥＸＡによって診
断された骨粗鬆症の患者である。

【００３６】そして、発振波としてａ波形を用いた結果
を示したものである表１では、健常者である標準波形ａ
_sにおいては、ピーク数が４であるのに対し、患者であ
る波形Ａ１〜Ａ８においては、５〜１１個といずれも４
より大きい。また、発振波としてｂ形波を用いた結果を
示したものである表２では、健常者である標準波形ｂ_s
においては、ピーク数が３であるのに対し、患者である
波形Ｂ１〜Ｂ８においては、５〜８個といずれも３より
大きい。

【００３７】つまり、前記診断波形のある特定の時間内
におけるピークの数を、標準波形のある特定の時間内に
おけるピークの数と比較することにより、被験者の骨の
状態を診断することができ、骨粗鬆症であるか否かを判
定することができ、さらに進んで骨の構造が単純化して
いるのを予測することも可能となる。

【００３８】ところで、特定の時間内におけるピークの
数が多いほど、山または谷における幅が狭くなる。つま
り、ピークの数をカウントする代わりに、特定の時間内
のパルス幅を比較するようにしてもよい。

【００３９】また、標準波形と診断波形とにおけるピー
クの振幅の大きさまたは第１波（例えば図４または図６
において、符号Ｉで示す）と、第２波（図４または図６
において、符号IIで示す）との振幅比を比較するように
してもよい。

【００４０】さらに、標準波形と診断波形との相関関数
をとり、最大値またはパターンなどを比較するようにし
てもよい。

【００４１】上記第１の発明の超音波による骨の診断方
法は、比較項目の内容が明確であり、したがって、骨の
性状を容易かつ正確に判別することができる。

【００４２】上述の第１の発明では、超音波Ｓを被測定
部位としての海綿骨を含む人骨３に入射して、これを透
過させ、そのときの透過波を診断波形として得て、この
診断波形を、標準波形と形状的に比較し、それらにおけ
る差異の有無に基づいて人骨の状態を診断するようにし
ていたが、前記人骨３中の伝搬波形の解析を行い、定量
的なパラメータを用いて人骨の状態を診断することもで
きる。以下、これを第２発明として説明する。

【００４３】第２発明の超音波による骨の診断方法を実
施する場合も、前記図１に示された装置を用いる。図２
２は、第２発明の診断方法で用いる超音波Ｓの波形の一
例を示すもので、この図２２に示す波形ｃは、二乗余弦
波の電圧を印加して発生させたものである。

【００４４】図２３〜図２５は、３人の被験者（健常者
Ｎ、軽度の骨粗鬆症患者Ｘ、重度の骨粗鬆症患者Ｙ）の
橈骨３に、図２２に示す超音波Ｓを照射してそのときに
得られた透過波の波形を示している。これらの被験者
Ｎ，Ｘ，Ｙは、いずれも別途ＤＥＸＡによって診断され
たもので、図２３は健常者Ｎの透過波を、図２４は軽度
の患者Ｘの透過波を、図２５は重度の患者Ｙの透過波を
それぞれ示している。そして、各透過波は、コンピュー
タ６においてＦＦＴ処理が施される。

【００４５】図２６は、この測定で用いられた超音波Ｓ
の入力波形の振幅特性を示すもので、約８００ｋＨｚを
最大にして１００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの間でピークを描い
ている。

【００４６】図２７は、前記３人の被験者の透過波をＦ
ＦＴ処理して得られる骨中伝搬波形の振幅特性を示すも
のであり、図中の符号Ｎ，Ｘ，Ｙは健常者Ｎ、軽度の患
者Ｘ、重度の患者Ｙにそれぞれ対応している。前記図２
６および図２７において、横軸は周波数を対数表示した
ものであり、縦軸は強度を表している。

【００４７】図２７から以下のことが判る。すなわち、
健常者Ｎの特性では、３００ｋＨｚでピークを迎えてお
り、図２６に示した入力波の特性と比べてピークが低周
波側に約５００ｋＨｚずれており、８００ｋＨｚのまわ
りの高周波に対して減衰が大きいことを示している。

【００４８】そして、軽度の患者Ｘの特性でもピーク
は、３００ｋＨｚ付近にあり、前記入力波の特性と比べ
ると高周波に対して減衰が大きいことが判る。一方、高
周波に対する減衰が健常者Ｎに比べて少し小さいことも
判る。

【００４９】また、重度の患者Ｙの特性では、２００ｋ
Ｈｚぐらいのところにピークｙ₁があり、さらに、５０
０ｋＨｚぐらいのところに最大値をとるピークｙ₂があ
る。この特性を前記入力波の特性と比べると、１００ｋ
Ｈｚ以下の部分では、入力波の特性とほぼ同じ値になっ
ている。そして、５００ｋＨｚの部分では、入力波特性
と比べて減衰が大きいことが判るが、軽度の患者Ｘの特
性と比較すると高周波に対する透過率が明らかに高くな
っている。この結果、重度の患者Ｙの特性には、健常者
Ｎのそれにおいては判別が困難な２つの山ｙ₁，ｙ₂が
明瞭に識別できる（二峰性）。

【００５０】ところで、発明者らは、骨粗鬆症の症状が
進行するにしたがって、透過波が低周波成分を多く含む
高速波と、高周波成分を多く含む低速波に分離するとい
ったことを、平成５年９月３０日に特許出願している
「骨の超音波診断方法および骨の診断装置」〔特願平５
−２７００１８号（特開平７−１００１３６号）〕にお
いて開示しているが、このことを考慮にいれた場合、３
００ｋＨｚ付近の特性が高速波の特性を表し、５００ｋ
Ｈｚ付近の特性が低速波の特性を表していると考えられ
る。

【００５１】また、図２７に示した振幅特性や骨粗鬆症
患者の透過波の周波数解析の結果、骨粗鬆症患者Ｘ，Ｙ
においては、健常者Ｎに比べて、高周波成分の減衰が少
ない傾向にあることが判る。そこで、高周波成分および
／または低周波成分の減衰率をパラメータにして骨粗鬆
症の診断アルゴリズムとすることも可能である。

【００５２】次に、入力波形の位相を基準として、透過
波の位相の周波数特性を求めたところ、図２８に示すよ
うな特性を得た。この図において、横軸は周波数を対数
表示したものであり、縦軸は位相相対値を表している。

【００５３】図２８から以下のことが判る。健常者Ｎの
特性は、１００ｋＨｚより低周波側においてはほぼフラ
ットとなり、約−８０°の位相となっている。そして、
６００ｋＨｚ以上になると急激に上昇する。

【００５４】一方、軽度の患者Ｘおよび重度の患者Ｙの
特性は互いによく似た特性となっているとともに、１０
０ｋＨｚ以下の低周波側ではフラットとなり、約−２０
°の位相となっており、この値は健常者Ｎのそれよりも
大きい。そして、６００ｋＨｚより高周波側では健常者
Ｎとほぼ同じように変化している。

【００５５】つまり、透過波の位相の周波数特性は、高
周波領域では患者Ｘ，Ｙの特性はともに健常者Ｎの特性
に近い特性を示すが、低周波領域では患者Ｘ，Ｙの特性
はともに小さいことが判る。

【００５６】ところで、発明者らの研究によれば、骨梁
構造が一方向的な配列になると、透過波形が低速波と高
速波の二波に分離することが判っているが、このことを
考慮に入れた場合、低周波での位相特性が変化すること
が推定される。また、１００ｋＨｚ付近での位相を骨梁
の構造変化を表すパラメータとすることもできる。

【００５７】そして、上記振幅の周波数特性および位相
の周波数特性の両者を利用し、より定量的に骨粗鬆症の
進行度を測る手法を検討した。以下、これについて詳細
に説明する。

【００５８】前記図２７に示された振幅の周波数特性に
おいて重度の患者Ｙの特性のピーク周波数α（この例で
は５００ｋＨｚ）における各被験者Ｎ，Ｘ，Ｙの特性値
と、図２８に示された位相の周波数特性の特に健常者Ｎ
と患者Ｘ，Ｙとの差が顕著な周波数β（この例では１０
０ｋＨｚ）における各被験者Ｎ，Ｘ，Ｙの位相を２次元
表示して、図２９を得た。

【００５９】図２９から次のことが判る。健常者Ｎ（図
中、○印で示す）と、患者Ｘ，Ｙ（図中、それぞれ×
印、△印で示す）とでは異なった位置にプロットされ、
これらのそれぞれについて複数のサンプルをプロットし
たところ、健常者Ｎと患者Ｘ，Ｙとでは分布状態が明確
に異なり、健常者群と患者群とに分かれる。図中の、一
点鎖線Ｕは、健常者群と患者群との分布の大凡の境界で
ある。

【００６０】上述したように、第２の発明の超音波によ
る骨の診断方法によれば、定量的なパラメータを用いて
人骨の状態を診断することもでき、従来の手法では困難
であった骨粗鬆症の進行度を定量的に診断することがで
きる。なお、この第２の発明において、ＦＦＴ処理以外
の周波数解析を用いてもよい。

【００６１】そして、上述した第１、第２の発明におい
て、入力される超音波Ｓの周波数としては、１００ｋＨ
ｚ〜５ＭＨｚが好ましい。これは、この範囲の周波数の
超音波Ｓを用いた場合、健常者と患者との間の差異がよ
り明確に判るからである。

【００６２】また、超音波Ｓは、二乗余弦波に代えて必
要な周波数を含むパルス波を用いて発生させてもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、この第１、第２の
発明によれば、骨粗鬆症であるか否かを簡易にしかも正
確に判別することができる。そして、骨の構造が単純化
しているのを予測することもできる。また、骨の構造的
特徴を認識できる可能性があり、骨粗鬆症との関連性を
的確に把握することもできる。

【００６４】特に、第２の発明によれば、従来の手法で
は困難であった骨粗鬆症の進行度を定量的に診断するこ
とができるといった利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の超音波による骨の診断方法を実施す
るための装置を概略的に示す図である。

【図２】前記診断方法で用いる超音波の波形の一例を示
す波形図である。

【図３】前記診断方法で用いる超音波の波形の他の例を
示す波形図である。

【図４】前記診断方法において用いる標準波形の一例を
示す図である。

【図５】前記診断方法において用いる標準波形の他の例
を示す図である。

【図６】診断波形の例を示す図である。

【図７】診断波形の例を示す図である。

【図８】診断波形の例を示す図である。

【図９】診断波形の例を示す図である。

【図１０】診断波形の例を示す図である。

【図１１】診断波形の例を示す図である。

【図１２】診断波形の例を示す図である。

【図１３】診断波形の例を示す図である。

【図１４】診断波形の例を示す図である。

【図１５】診断波形の例を示す図である。

【図１６】診断波形の例を示す図である。

【図１７】診断波形の例を示す図である。

【図１８】診断波形の例を示す図である。

【図１９】診断波形の例を示す図である。

【図２０】診断波形の例を示す図である。

【図２１】診断波形の例を示す図である。

【図２２】第２発明の診断方法で用いる超音波の波形の
一例を示す図である。

【図２３】健常者の透過波の一例を示す図である。

【図２４】軽度の患者の透過波の一例を示す図である。

【図２５】重度の患者の透過波の一例を示す図である。

【図２６】超音波Ｓの入力波形の振幅特性を示す図であ
る。

【図２７】各被験者における透過波の振幅の周波数特性
を示す図である。

【図２８】入射波を基準としたときの各被験者における
透過波の位相の周波数特性を示す図である。

【図２９】各被験者における透過波の位相の周波数特性
での周波数βのときの位相相対値を横軸にとり、各被験
者における透過波の振幅の周波数特性での周波数αにお
ける周波数特性の値を縦軸にとったプロット図である。

【符号の説明】

２…超音波発信部、３…海綿骨を含む人骨、４…超音波
受信部、６…コンピュータ、Ｓ…超音波、ａ_s，ｂ_s…
標準波形。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平田治義京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地株式会社堀場製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波発信部から出力される超音波を、
被測定部位としての海綿骨を含む人骨に入射して、これ
を透過させ、そのときの透過波を超音波受信部において
受信し、そのときの診断波形を、標準波形と比較し、差
異の有無に基づいて人骨の状態を診断することを特徴と
する超音波による骨の診断方法。
【請求項２】標準波形と診断波形との比較項目がこれ
ら両波形の第１波と第２波とを含む時間間隔の範囲にお
けるゼロクロス数またはパルス幅である請求項１に記載
の超音波による骨の診断方法。
【請求項３】標準波形と診断波形との比較項目がこれ
ら両波形のピークの振幅の大きさまたは第１波と第２波
との振幅比である請求項１に記載の超音波による骨の診
断方法。
【請求項４】標準波形と診断波形との比較項目がこれ
ら両波形の第１波と第２波とを含む時間間隔の範囲にお
けるピークの数である請求項１に記載の超音波による骨
の診断方法。
【請求項５】標準波形と診断波形との相関関数を計算
し、最大値またはパターンなどにより判別する請求項１
に記載の超音波による骨の診断方法。
【請求項６】超音波発信部から出力される超音波を、
被測定部位としての海綿骨を含む人骨に入射して、これ
を透過させ、そのときの透過波を超音波受信部において
受信し、そのときの診断波形をコンピュータによって波
形処理し、同様に波形処理した標準波形と比較して、そ
れらにおける差異の有無に基づいて人骨の状態を診断す
ることを特徴とする超音波による骨の診断方法。
【請求項７】コンピュータによる波形処理が周波数解
析である請求項６に記載の超音波による骨の診断方法。
【請求項８】高周波成分および／または低周波成分の
減衰率をパラメータとして骨粗鬆症の診断アルゴリズム
とする請求項６または７に記載の超音波による骨の診断
方法。
【請求項９】標準波形と診断波形との比較項目が透過
波の振幅の周波数特性である請求項６または７に記載の
超音波による骨の診断方法。
【請求項１０】標準波形と診断波形との比較項目が透
過波の位相の周波数特性である請求項６または７に記載
の超音波による骨の診断方法。
【請求項１１】透過波の振幅の周波数特性および透過
波における位相の周波数特性について、健常者のデータ
と患者のデータにおいて相違が見られる周波数における
データを位相と振幅とで２次元プロットするようにした
請求項６または７に記載の超音波による骨の診断方法。