JPH10179578A

JPH10179578A - 超音波骨診断装置

Info

Publication number: JPH10179578A
Application number: JP8341874A
Authority: JP
Inventors: Morio Nishigaki; 垣森雄西; Takashi Hagiwara; 原尚萩; Hiroshi Fukukita; 喜多博福
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-07

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波骨診断装置において、足の大きさの個
人差による踵の測定位置のずれを防ぎ、精度、再現性の
高い測定を実現する。【解決手段】プレート１３の上に足根１２を置き、案
内板１４がつまさきに当たるように調整する。案内板１
４の移動によりワイヤー１７を介して差動滑車２０が回
転し、ワイヤー１８が巻き込まれるかもしくは巻き出さ
れる。ワイヤー１８にはガイド溝１６中を移動する探触
子１１が取り付けられており、探触子１１は案内板１４
に連動して位置を変える。このようにして、つまさきの
位置すなわち足の大きさに探触子１１を連動させて、最
適な位置に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、骨疾患等の骨の質に関
する有益な情報を得るための超音波骨診断装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】骨粗鬆症をはじめとする骨疾患に対し、
骨中に超音波を透過させ、骨中での音速や減衰量を測定
することにより、骨質を評価する超音波骨診断の方法が
既に知られている。超音波による測定には通常、踵骨が
用いられる。

【０００３】以下、測定の方法について図７を用いて説
明する。図７は超音波による足根の踵骨の骨質を測定す
る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図７
において、１および２は超音波パルスの送信・受信を行
なうための振動子、３は骨質を測定される足根の踵骨で
あり、踵骨３と振動子１および振動子２の間には皮下組
織および超音波を容易に伝播させるための整合材（図示
なし）が介在する。４および５は振動子１または振動子
２のいずれかを選択するスイッチ、６はスイッチ４によ
り選択された振動子から超音波パルスを発生させるため
の送信パルス発生回路、７はこの測定装置のタイミング
を制御するタイミング回路、８はスイッチ５により選択
された振動子のエコー信号を増幅するための受信アン
プ、９はタイミング回路７で発生したタイミング信号と
受信アンプ８で受信されたエコー信号から音速や減衰度
を計算する演算回路であり、エコー信号を量子化するた
めのＡ／Ｄ変換器を含む。１０は表示器である。

【０００４】以下、測定手順について説明する。まず、
初めに踵骨３の幅の測定がなされる。初めにスイッチ
４、５がともにａ側に接続され、送信受信ともに振動子
１により行なわれる。これにより振動子１から踵骨３表
面までの往復に要する伝搬時間が求められ、距離に換算
される。

【０００５】次にスイッチ４、５がともにｂ側に接続さ
れ、送信受信ともに振動子２により行なわれる。これに
より振動子２から踵骨３表面までの往復に要する伝搬時
間が求められ、距離に換算される。踵骨３の幅は振動子
１−２間の距離から振動子１−踵骨３間の距離および振
動子２−踵骨３間の距離を差し引いたものとして求めら
れる。

【０００６】次にスイッチ４がａに、スイッチ５がｂに
接続され、振動子１により送信が、振動子２により受信
が行なわれる。このスイッチ設定は、スイッチ４がｂ
で、スイッチ５がａでもよく、この場合には振動子２が
送信、振動子１が受信となる。これにより、踵骨を通し
た振動子１−振動子２間の超音波の伝搬時間が求められ
る。振動子１および振動子２から踵骨３表面までの音速
は既知であるから、踵骨３を透過するのに必要な時間が
求められ、踵骨幅のデータと合わせて踵骨の音速が計算
される。また、踵骨３を透過したエコーの周波数成分を
解析し、踵骨なしの場合の特性と比較することにより、
踵骨の減衰特性が求められる。これらの演算は演算回路
９で行なわれ、結果が表示器１０に表示される。

【０００７】再現性のよい正確なデータを得るために
は、踵骨に当てる探触子の位置決めを正確に行なうこと
が重要である。位置の決定方法については、いくつかの
文献に記載されている。例えば特開平２−１０４３３７
号公報によれば、複数の振動子が配列された探触子を用
い、送信および受信を行なう振動子を順次切り換えて測
定を行なった後、最も減衰が大きい領域に隣接しつつ、
骨の超音波減衰あるいは音速が局所的に最小である点を
見つけ、この点を測定位置と定めている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波骨診断装置では、回路規模の増大により費用
の増大を招くばかりでなく、多くの測定回数を必要とす
るために、測定時間が長くなるという問題が発生する。
特に、単一の振動子を固定して測定を行なった場合、被
験者の足の大きさにより測定位置がずれ、正確な測定が
行なわれないという問題が発生する。

【０００９】本発明は、このような従来の問題を解決
し、低いコストで高い精度を実現できる優れた超音波骨
診断装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、足根の長さと
探触子の位置を連動させることで、足根の大きさの個人
差による測定位置のずれの問題を解消し、精度のよい超
音波骨診断装置を実現するようにしたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１の発明は、踵骨の音響特
性を検出するための探触子を備えた超音波骨診断装置に
おいて、足根のつまさき位置に合わせて前後に移動可能
な案内板と、この案内板に連動して探触子を移動させる
手段を備えた超音波骨診断装置であり、つまさき位置に
合わせて移動できる案内板と探触子を連動させること
で、足の大きさに合わせた探触子位置を最適に設定する
ことができ、精度のよい超音波骨診断装置が実現でき
る。

【００１２】請求項２の発明は、案内板と探触子の連動
機構に差動滑車を用いることを特徴とする請求項１に記
載の超音波骨診断装置であり、つまさき位置の移動幅と
探触子の移動幅の比を差動滑車により調整することで、
足の大きさに合わせた探触子位置を最適に設定すること
ができ、精度の良い超音波骨診断装置が実現できる。

【００１３】請求項３の発明は、踵骨の音響特性を検出
するための探触子を備えた超音波骨診断装置において、
足根のつまさき位置に合わせて前後に移動可能な案内板
と、この案内板の位置を検出する位置センサと、検出さ
れた位置データをもとに探触子の位置を制御する手段と
を備えた超音波骨診断装置であり、つまさきに合わせた
案内板の位置を電気的なセンサを用いて検出し、位置信
号をもとに探触子位置を制御することで、足の大きさに
合わせた最適な位置に探触子を設定でき、精度のよい超
音波骨診断装置を実現できる。

【００１４】請求項４の発明は、踵骨の音響特性を検出
するための探触子を備えた超音波骨診断装置において、
足根のつまさき位置を検出する位置検出センサ群と、検
出された位置データをもとに探触子の位置を制御する手
段を備えた超音波骨診断装置であり、つまさきの位置を
光電変換センサ等を用いて検出し、位置信号をもとに探
触子位置を制御することで、足の大きさに合わせた最適
な位置に探触子を設定でき、精度のよい超音波骨診断装
置を実現できる。

【００１５】請求項５の発明は、踵骨の音響特性を検出
するための探触子を備えた超音波骨診断装置において、
足根の第５中足骨粗面位置に合わせて移動可能なゲージ
と、このゲージに連動して探触子を移動させる手段を備
えた超音波骨診断装置であり、第５中足骨粗面の位置に
合わせて探触子位置を連動させることで、足の大きさに
合わせた最適な位置に探触子を設定でき、精度のよい超
音波骨診断装置を実現できる。

【００１６】請求項６の発明は、ゲージと探触子の連動
機構に差動滑車を用いることを特徴とする請求項５に記
載の超音波骨診断装置であり、第５中足骨粗面位置の移
動幅と探触子の移動幅の比を差動滑車により調整するこ
とで、探触子位置を足の大きさに合わせ最適な位置に設
定することができ、精度の良い超音波骨診断装置が実現
できる。

【００１７】請求項７の発明は、踵骨の音響特性を検出
するための探触子を備えた超音波骨診断装置において、
踵骨の位置および形状を検出する手段と、検出された位
置および形状データを基に探触子の位置を制御する手段
を備えた超音波骨診断装置であり、踵の下方および後方
に接触するように設けられた複数の超音波探触子により
踵骨の形状を把握することで、探触子位置を足の形状に
合わせた最適な位置に設定することができ、精度の良い
超音波骨診断装置が実現できる。

【００１８】以下、本発明の実施について、図面を用い
て説明する。（実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態にお
けるプローブ位置設定機構の説明図である。図１におい
て、１１は超音波パルスの送信・受信を行なうための探
触子であり、１２は被検体の足根、１３は足根１２を載
せて位置を安定させるためのプレートである。１４は案
内板であり、プレート１３に設けられたガイド溝１５に
沿って移動が可能である。１６は探触子１１を案内する
ガイド溝であり、プレート１３の側板に設けられてい
る。また、図面には示されていないが、足根１２の反対
側の側面には、第２の探触子が探触子１１に対向する形
で設置されており、第２の探触子も探触子１１と連動し
て反対側のガイド溝１６を移動する。１７から１９はワ
イヤーであり、案内板１４と探触子１１を連動するため
に用いられる。２０は滑車（差動滑車）であり、大径部
にワイヤー１７が巻かれ、小径部にワイヤー１８が巻か
れている。２１はスプリングであり、ワイヤー１８とプ
レート１３後部の背板との間に設けられている。

【００１９】以下、本実施の形態１における動作につい
て説明する。まず、足根１２の踵がプレート１３後部の
背板に接触するように足根１２をプレート１３上に載せ
る。次に案内板１４を足根１２のつまさきに接触するよ
うにガイド溝１５上を移動させる。このとき案内板１４
と滑車２０の大径部はワイヤ１７により結合されている
ため、例えば案内板１４を図の左方向に動かすと、滑車
２０は反時計廻りに回転する。

【００２０】滑車２０の小径部と探触子１１はワイヤ１
８で結合されているため、滑車２０が反時計廻りに回転
すると、探触子１１は、案内板１４の移動距離よりも少
ない距離をガイド溝１６に沿って左上方向に移動する。
各部の連動がスムーズに行なわれるように、振動子１１
とプレート１３後部の背板はスプリング２１を介してワ
イヤ１９により連結されている。

【００２１】案内板１４の移動距離に対し、探触子１の
移動距離を小さくする必要があるため、本実施の形態で
は差動滑車２０を用いているが、同様な働きをするも
の、たとえばギアなどに置き換えることが可能であるこ
とは言うまでもない。

【００２２】以上のように、本実施の形態１によれば、
足根のつまさき位置と探触子の位置を案内板と滑車を用
いて連動させることで、足の大きさの個人差に伴う踵骨
測定位置の最適位置からのずれを防ぐことができ、精度
の良い測定ができるという効果を有する。

【００２３】（実施の形態２）図２は本発明の第２の実
施の形態におけるプローブ位置設定機構の模式図であ
る。図２では案内板１４と探触子１１の連動を機械的な
結合により行なっているが、本実施の形態２では電気的
な結合により行なうところが異なっている。以下の説明
では、図１と同じ部分には同じ符号を付して重複した説
明は省略する。

【００２４】図２において、２２はプレート１３に設け
られたガイド溝であり、案内板１４はこのガイド溝２２
に沿って移動が可能である。このガイド溝２２には案内
板１４の位置を検出するための位置検出センサが内蔵さ
れている。２３は踵骨の位置を演算する位置演算手段で
あり、２４は位置演算手段２３の出力データをもとに制
御アーム２５を介して探触子１の位置を制御する制御手
段である。制御アーム２５の基端部は制御手段２４に連
結され、先端部には探触子１１が固定されて、探触子１
１をガイド溝１６に沿って移動させる。

【００２５】以下、本実施の形態２における動作につい
て説明する。まず、踵がプレート１３後部の背板に接触
するように足根１２をプレート１３上に載せる。次に案
内板１４を足根１２のつまさきに接触するようにガイド
溝１５上を移動させる。案内板１４の位置はセンサつき
ガイド溝２２により検出され、データが位置検出手段２
３に送られる。位置検出手段２３では、ガイド溝２２の
情報から案内板１４の位置を算出し、探触子１１の最適
位置を計算し、制御データを制御手段２４に出力する。
制御手段２４は、制御データをもとに制御アーム２５を
介して探触子１の位置を最適に制御する。

【００２６】本実施の形態２では、案内板１４と振動子
１１との連動を電気的に行なっているため、案内板１４
の移動量と探触子１１の移動量の連動比が直線的でない
制御が可能という利点を持つ。また、本実施の形態２で
は、探触子１１がガイド溝１６中を一次元方向に移動す
るが、制御手段２４の構成により、２次元的な移動を行
なうことも可能である。

【００２７】以上のように、本実施の形態２によれば、
つまさき位置を位置センサで測定することで電気的な制
御が可能になり、つまさき位置に対する探触子の位置を
非直線的に連動させることができる。また、制御部を２
次元制御可能な構成とすることで、探触子の位置を自在
に変えることが可能になり、より精度の高い測定を行な
うことができるという効果を有する。

【００２８】（実施の形態３）図３は本発明の第３の実
施の形態におけるプローブ位置設定機構の模式図であ
る。本実施の形態３では、図２の案内板１４と位置検出
センサ付きガイド溝２２に代えて、光電変換による位置
検出を行なう位置検出センサ２６を設けたものであり、
他の構成は図２と同じなので、同じ部分には同じ符号を
付して重複した説明は省略する。

【００２９】以下、実施の形態３における動作について
説明する。まず、プレート１３上に踵がプレート１３後
部の背板に接触するように足根１２を載せる。このとき
足根１２のつまさきにより、縦列に配置された位置検出
センサ群２６の一部が覆われる。位置検出サンサ群２６
としては、光電変換素子や接触による圧力を検出するも
の、または接触による電気抵抗の変化を検出するものな
どが用いられる。位置検出センサ群２６のどこまでが覆
われたかの情報が位置演算手段２３に入力される。位置
演算手段２３では、位置検出センサ群２６の情報から足
根１２のつまさきの位置を算出し、探触子１１の最適位
置を計算し、制御データを制御手段２４に出力する。制
御手段２４は、制御データをもとに制御アーム２５を介
して探触子１の位置を最適に制御する。

【００３０】本実施に形態３では、足根１２のつまさき
の位置と振動子１１の連動を電気的に行なっているた
め、非直線的な制御が可能という利点を持つ。また、本
実施の形態３では、探触子１がガイド溝１６中を一次元
方向に移動するが、制御手段２４の構成により、２次元
的な移動を行なうことも可能である。

【００３１】以上のように、本実施の形態３によれば、
光電変換センサ等の位置検出センサ群によりつまさき位
置を検出することで、つまさき位置を手動で設定するこ
となく、探触子位置を最適に設定することができ、精度
の高い測定を簡便に行なうことができる。

【００３２】（実施の形態４）図４は本発明の第４の実
施の形態において採用する踵骨の測定位置を決定する手
法の１つである文献Calcif Tissue Int. (1995) 56:368
-371に記載の方法についての説明図であり、足根の踵骨
付近の骨の配置を示している。図４において、１２は足
根、３３は踵骨、２７は第５中足骨粗面であり、体外よ
り触れることにより認識できる。２８は探触子を当てる
最適位置である。図４において、Ａは第５中足骨粗面上
の点であり、Ｂは踵後部の最も突出している点である。
Ａ−Ｂを結んだ線のＢ側より１／３の点をＰとし、Ｐの
上１ｃｍの点が探触子を当てる最適位置２８である。

【００３３】図５は本実施の形態４におけるプローブ位
置設定機構の模式図である。図５では第５中足骨粗面２
７の位置により探触子１１の位置を決定することを特徴
としている。図５において、１１は超音波パルスの送信
・受信を行なうための探触子であり、ガイド溝１６に沿
って移動が可能である。ガイド溝１６はプレート１３の
図示されていない側板に設けられている。また、図面に
は示されていないが、踵骨３３の反対側の側面には、第
２の探触子が探触子１１に対向する形で設置されてお
り、第２の探触子も探触子１１と連動して反対側のガイ
ド溝１６を移動する。１２は被検体の足根、１３は足根
を載せて位置を定めるためのプレートである。２７は第
５中足骨粗面、３１は第５中足骨粗面２７の位置を触診
により見つけてその位置に合わせるためのゲージ、１５
はゲージ３１を移動させるためのガイド溝、２９、３０
は滑車、１７、１８はワイヤである。

【００３４】以下、本実施の形態４の動作について説明
する。まず、プレート１３上に踵とプレート１３後部の
背板に接触するように足根１２を載せる。次に第５中足
骨粗面２７の位置にゲージ３１を合わせる。ゲージ３１
は滑車（差動滑車）３０の大径部にワイヤ１７で連結さ
れており、ゲージ３１の動きはワイヤ１７により滑車３
０に伝えられる。滑車２９はワイヤ１７を移動方向を転
換するために用いられる。滑車３０に伝えられたゲージ
位置情報は、滑車（差動滑車）３０の小径部に連結され
たワイヤ１８を介して探触子１１に伝えられ、探触子１
１をガイド溝１６に沿って最適な測定位置に設定する。

【００３５】以上のように、本実施の形態４によれば、
第５中足骨粗面の位置を示すゲージと探触子を滑車を介
して連動させることで、つまさき位置の変化に対する探
触子位置の変化の大きさを変えることができ、精度の高
い測定を行なうことができるという効果を有する。な
お、本実施の形態４では、ゲージ３１と探触子１１とを
機械的に連動させているが、実施の形態２または３のよ
うに電気的に連動させてもよい。

【００３６】（実施の形態５）図６は本発明における第
５の実施の形態によるプローブ位置設定機構の模式図で
ある。図６において、３２ａ〜３２ｇは踵骨３３の足根
１２の表面からの深さを調べるための探触子であり、図
示されない制御手段に接続されている。本実施の形態５
においても、実施の形態２または３と同様に探触子１１
を移動させるための手段が設けられている。

【００３７】以下、本実施の形態５の動作について説明
する。まず、プレート１３上に踵がプレート１３後部の
背板に接触するように足根１２を載せる。このとき探触
子３２ａ〜３２ｇが踵付近に接触し、それぞれの探触子
から超音波パルスが送信／受信され、体表から踵骨３３
の表面までの距離を計測される。これにより、踵骨３３
の下部の形状が測定でき、この形状から探触子１１を当
てる最適位置を求めることができる。

【００３８】以上のように、本実施の形態５によれば、
踵の下部および後面に当てた複数の探触子で踵骨の形状
を把握することで、探触子を最適位置に合わせることが
でき、精度の高い測定を行なうことができる。

【００３９】なお、以上の５つの実施の形態に述べた位
置検出の方法は、一対の探触子を用いる場合について説
明したが、小規模な配列振動子を用いた特開平２−１０
４３３７号公報に記載されているような方式を組み合わ
せることで、比較的安価に、より精度の高い測定を行な
うことができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、上記実施の形態より明らかな
ように、足根のつまさき位置と探触子の位置を連動させ
ることで、足の大きさの個人差に伴う踵骨測定位置の最
適位置からのずれを防ぐことができ、精度の良い測定が
できるという効果を有する。

【００４１】また、本発明によれば、つまさき位置を位
置センサで測定することで電気的な制御が可能になり、
つまさき位置に対する探触子の位置を非直線的に連動さ
せることができる。また、制御部を２次元制御可能な構
成とすることで、探触子の位置を自在に変えることが可
能になり、より精度の高い測定を行なうことができると
いう効果を有する。

【００４２】また、本発明によれば、光電変換センサ等
の位置検出センサ群によりつまさき位置を検出すること
で、つまさき位置を手動で設定することなく、探触子位
置を最適に設定することができ、精度の高い測定を簡便
に行なうことができる。

【００４３】また、本発明によれば、第５中足骨粗面の
位置を示すゲージと探触子を連動させることで、探触子
を最適な位置に合わせることができ、精度の高い測定を
行なうことができるという効果を有する。

【００４４】また、本発明によれば、踵の下部および後
面に当てた複数の探触子で踵骨の形状を把握すること
で、探触子を最適位置に合わせることができ、精度の高
い測定を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプローブ位
置設定機構の模式図

【図２】本発明の第２の実施の形態におけるプローブ位
置設定機構の模式図

【図３】本発明の第３の実施の形態におけるプローブ位
置設定機構の模式図

【図４】本発明の第４の実施の形態におけるプローブ位
置設定方法を説明する模式図

【図５】本発明の第４の実施の形態におけるプローブ位
置設定機構の模式図

【図６】本発明の第５の実施の形態におけるプローブ位
置設定機構の模式図

【図７】従来例における超音波骨診断装置のブロック図

【符号の説明】

１、２振動子３踵骨４、５スイッチ６送信パルス発生回路７タイミング発生回路８受信アンプ９演算回路１０表示器１１探触子１２足根１３プレート１４案内板１５、１６ガイド溝１７、１８、１９ワイヤー２０滑車（差動滑車）２１スプリング２２位置検出センサ２３位置演算手段２４制御手段２５制御アーム２６位置検出センサ群２７第５中足骨粗面２８探触子中心２９滑車３０滑車（差動滑車）３１ゲージ３２ａ〜３２ｇ探触子３３踵骨

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】踵骨の音響特性を検出するための探触子
を備えた超音波骨診断装置において、足根のつまさき位
置に合わせて前後に移動可能な案内板と、前記案内板に
連動して探触子を移動させる手段を備えた超音波骨診断
装置。
【請求項２】案内板と探触子の連動機構に差動滑車を
用いることを特徴とする請求項１に記載の超音波骨診断
装置。
【請求項３】踵骨の音響特性を検出するための探触子
を備えた超音波骨診断装置において、足根のつまさき位
置に合わせて前後に移動可能な案内板と、前記案内板の
位置を検出する位置センサと、検出された位置データを
もとに探触子の位置を制御する手段とを備えた請求項１
に記載の超音波骨診断装置。
【請求項４】踵骨の音響特性を検出するための探触子
を備えた超音波骨診断装置において、足根のつまさき位
置を検出する位置検出センサ群と、検出された位置デー
タをもとに探触子の位置を制御する手段を備えた超音波
骨診断装置。
【請求項５】踵骨の音響特性を検出するための探触子
を備えた超音波骨診断装置において、足根の第５中足骨
粗面位置に合わせて前後に移動可能なゲージと、前記ゲ
ージに連動して探触子を移動させる手段を備えた超音波
骨診断装置。
【請求項６】ゲージと探触子との連動機構に差動滑車
を用いることを特徴とする請求項５に記載の超音波骨診
断装置。
【請求項７】踵骨の音響特性を検出するための探触子
を備えた超音波骨診断装置において、踵骨の位置および
形状を検出する手段と、検出された位置および形状デー
タを基に探触子の位置を制御する手段を備えた超音波骨
診断装置。