DE69329168T2

DE69329168T2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften von Knochen

Info

Publication number: DE69329168T2
Application number: DE69329168T
Authority: DE
Inventors: Shigeo Kimura; Naoki Ohtomo
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-05-20
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: DE69329168D1; EP0570936A1; EP0570936B1; US5348009A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Knochenbewertungsvorrichtung und insbesondere auf eine Vorrichtung, die neue Informationen zur Knochenqualität bereitstellt, welche bei der Diagnose von Knochenstörungen nützlich sind.
Aufgrund des schnellen Anstiegs der Zahl von alten Menschen in der Bevölkerung häufen sich Knochenstörungen wie Osteoporose und Osteomalazie und es entstand ein großer Bedarf nach besserer Diagnose und Prophylaxe.
Knochen bestehen aus Mineralien wie Kalzium und einer Knochenmatrix.
Osteoporose bezieht sich im Allgemeinen auf eine Störung, bei der der Anteil der Knochenmatrix gegenüber Mineralien normal ist, aber die Knochenmenge abnimmt. Osteomalazie bezieht sich im allgemeinen auf eine Störung, bei der lediglich der Mineralgehalt aufgrund von Osteopetrose (Marmorknochenkrankheit) abnimmt. Die Knochenzusammensetzung variiert daher abhängig von der Art der Störung.
In jedem Fall besitzt der Knochen eine Bruchtendenz, wenn er schwächer wird, und diese Tendenz ist insbesondere bei älteren Menschen offensichtlich.
Herkömmlicherweise wurde eine Vorrichtung zur Diagnose des Knochenmineralgehalts für die Diagnose von Knochenstörungen verwendet. Diese Vorrichtung bestrahlt eine Untersuchungsperson mit Röntgenstrahlen von der Außenseite des Körpers und analysiert den Knochenmineralgehalt (von Mineralien wie Kalzium) aus dem Röntgenstrahldämpfungsfaktor. Osteoporose wird dann aus der Größe des dadurch bestimmten Mineralgehalts diagnostiziert. In einer herkömmlichen Vorrichtung wird der Knochenmineralgehalt pro Einheitsfläche (g/cm²) berechnet. Die Knochenfestigkeit hängt jedoch nicht nur von dem Knochenmineralgehalt ab. Der Knochenmineralgehalt ist sicher der Hauptfaktor, der die Knochenfestigkeit bestimmt, aber diese Festigkeit wird auch von anderen Faktoren wie der Knochensteifigkeit, -elastizität und -struktur beeinflusst. Mit anderen Worten kann die Knochenfestigkeit selbst dann gering sein, wenn der Knochenmineralgehalt hoch ist, so dass Brüche leicht auftreten können. Andererseits kann die Knochenfestigkeit selbst dann groß sein, wenn der Knochenmineralgehalt gering ist, so dass Brüche nicht leicht auftreten.
Daher ist es zur Bewertung des Bruchrisikos oft unzureichend, die Bewertung lediglich auf Grundlage des Knochenmineralgehalts zu treffen und es ist dann nötig, etwas über die "Knochenfestigkeit" zu wissen.
Medical Physics, Vol. 7, Nr. 4, 1980, S. 324 bis 330 offenbart Messuntersuchungen der Geschwindigkeit von Ultraschall in Knochen. Wie aus den Schlussfolgerungen in Kapitel V entnommen werden kann, wurde gemäß diesen Messungen gefunden, dass der Elastizitätsmodul und somit die Ultraschallgeschwindigkeit in krankhaften Knochen im Gegensatz zu normalen Knochen reduziert ist.
Zusätzlich offenbart EP-A-0 480 554 eine Ultraschall- Dichtemessvorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Ultraschallgeschwindigkeit in Knochen.
Darüber hinaus offenbart US-A-4,774,959 ein Knochenmesssystem mit Ultraschallfrequenzdämpfung.
Die EP-A-0 299 906 offenbart ein Verfahren zur Messung der Knochenqualität in vivo durch eine Abschätzung des Elastizitätsmoduls eines Knochens, das komplizierte Ultraschallmessungen umfasst. Diese Messungen beruhen auf der Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall im Knochen und der Bestimmung des Knochenmineralgehalts unter Verwendung eines Knochendichtemessgeräts oder einer anderen geeigneten Einrichtung. Eine weitere Vereinfachung und Verbesserung der Genauigkeit des generischen Verfahrens ist erwünscht.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Probleme der herkömmlichen Technik zu überwinden und eine Knochenbewertungsvorrichtung bereitzustellen, die neue Kriterien im Zusammenhang mit Knochen und mit Aussagekraft hinsichtlich der Knochenfestigkeit analysiert.
Darüber hinaus ist es ein Ziel der Erfindung, eine Knochenbewertungsvorrichtung bereitzustellen, in der eine "Knochenbewertung" auf Grundlage von Ultraschallmessungen und Röntgenstrahlmessungen durchgeführt wird.
Erfindungsgemäß werden die vorstehenden Ziele erreicht durch eine Knochenbewertungsvorrichtung, die eine Einrichtung zur Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall im Knochen durch Hindurchlassen von Ultraschallwellen durch ein Teststück eines Knochens einer Untersuchungsperson, eine Einrichtung zur Messung der Knochenvolumendichte durch Hindurchlassen von Röntgenstrahlen durch das Teststück eines Knochens einer Untersuchungsperson und eine Einrichtung zur Berechnung eines Bewertungsindex für den Knochen auf Grundlage der Schallausbreitungsgeschwindigkeit und der Knochenvolumendichte umfasst, wobei der Bewertungsindex dem Elastizitätsmodul des Knochens entspricht, und diese Vorrichtung wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 weiter entwickelt.
Gemäß diesem Aufbau wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen in Knochen gemessen durch Sende- und Empfangssignale und die Knochenvolumendichte wird durch Röntgenstrahlung gemessen. Der Knochenbewertungsindex wird dann aus diesen zwei gemessenen Werten berechnet.
Dieser Knochenbewertungsindex ist definiert als das Ergebnis der Multiplikation des vorstehend erwähnten Quadrats der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls im Knochen mit der Knochenvolumendichte. Der Index entspricht auch einem Knochenelastizitätskoeffizienten.
Die Einrichtung zur Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Knochen umfasst ein Paar Ultraschallwandler zur Aussendung und zum Empfang von Ultraschallwellen durch das Teststück des Knochens. Vorzugsweise wird ein Dickecomputer zur Berechnung der Knochendicke in Richtung des Röntgenstrahls auf Grundlage des von dem vorstehenden Ultraschallwandler empfangenen Signals und ein Ausbreitungsgeschwindigkeitscomputer zur Berechnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Knochen durch Division der Ausbreitungszeit des Ultraschallsignals im Knochen durch die Dicke bereitgestellt.
Die Einrichtung zur Messung der Knochenvolumendichte umfasst einen Röntgenstrahl-Generator zur Bestrahlung des Teststücks des Knochens mit Röntgenstrahlen und einen Röntgenstrahl- Detektor zur Detektion von Röntgenstrahlen, die durch das vorstehend erwähnte Teststück hindurchgelaufen sind.
Vorzugsweise wird ein Dichtecomputer zur Berechnung der Knochenvolumendichte auf Grundlage des Röntgenstrahl- Detektionssignals aus dem Röntgenstrahl-Detektor und eines Knochenvolumendickewertes aus dem Dickecomputer bereitgestellt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das das Messprinzip der Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Außenansicht der Knochenbewertungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Messeinheit 44.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Abtasteinheit 30 zeigt.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuereinheit 32 zeigt.
Fig. 6 ist ein Wellenformdiagramm, das die Signale bei der Ultraschallmessung zeigt.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das das Verfahren zur Messung der Knochendicke zeigt.
Fig. 8 ist ein Wellenformdiagramm, das die Signale bei der Ultraschallmessung zeigt.
Fig. 9 ist eine Zeichnung, die eine durch Röntgenstrahlen und Ultraschallwellen bestrahlte Fläche zeigt.
Fig. 10 ist eine Zeichnung, die eine typische Anzeige des Knochenbewertungsindex zeigt.
Fig. 11 ist eine Zeichnung, die eine Graph zeigt, der die Beziehung zwischen dem Alter und einem Knochenbewertungsindex E zeigt.
Fig. 12 ist eine Zeichnung, die eine weitere typische Anzeige des Knochenbewertungsindex E zeigt.
Fig. 13 ist eine Zeichnung, die ein weiteres Verfahren zur Messung der Knochendicke zeigt.
Fig. 14 ist eine Zeichnung, die die Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Wasser zeigt.
Fig. 15 ist eine Zeichnung, die Hohlkörper (d. h. versenkbare Körper) 120, 122 zeigt, die in einem Wassertank 46 angeordnet sind.
Fig. 16 ist eine Zeichnung des in Fig. 15 gezeigten Wassertanks von oben.
Fig. 17 ist eine Zeichnung der Hohlkörper 120, 122 in einer seitlichen Ansicht.
Fig. 18 ist eine Zeichnung der Hohlkörper 120, 122 in einer Frontansicht.
Fig. 19 ist eine Zeichnung, die die von den Röntgenstrahlen durchquerte Wegstrecke zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

(A) Erklärung des Prinzips

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit V von Ultraschallwellen in einem anisotropen Medium wie einem Knochen kann ausgedrückt werden durch eine Funktion der Knochenvolumendichte p und der Elastizität E. Dies kann dargestellt werden in Form einer allgemeinen Gleichung:
V = k · (E/p)1/2 (1)
in der k eine Konstante ist. Die Knochenvolumendichte p (g/cm³) entspricht der Knochenmineraldichte BMD (g/cm²) gemessen durch Röntgenstrahlen unter Verwendung einer herkömmlichen Bewertungsvorrichtung für den Knochenmineralgehalt dividiert durch die Knochendicke d (cm). Die Ausbreitungsgeschwindigkeit V von Ultraschallwellen wird aus den Übertragungs- und Empfangssignalen berechnet:
Der Elastizitätsmodul (Young's Modul) E ist gegeben durch die folgende Beziehung:
E = k' · V² · ρ (2)
in der ρ = BMD/d, k' = k&supmin;².
Im Falle eines Knochens kann angenommen werden, dass der Elastizitätsmodul E die Festigkeit des Knochens wie Zugfestigkeit und Steifigkeit etc. darstellt. Mit anderen Worten kann man den Wert E als physikalische Eigenschaft betrachten, die das Risiko des Knochenbruchs ausdrückt.
Gemäß der Erfindung ist dieser Wert E als "Bewertungsindex" des Knochens definiert.
Verschiedene Formeln zur Berechnung des Elastizitätsmoduls von Knochen sind bekannt. Andere Definitionen können als Indikatoren der Knochenfestigkeit verwendet werden, aber im Hinblick auf diese Erfindung werden Bewertungsindizes auf Grundlage des Elastizitätsmoduls definiert.

(B) Grundlegende Struktur der Knochenbewertungsvorrichtung

Gemäß Fig. 1 besteht eine (lebende) Untersuchungsperson 10 im allgemeinen aus Knochen 12 und weichem Gewebe 14. Ein Röntgenstrahl-Generator 16 zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und ein Röntgenstrahl-Detektor 18 zur Detektion von Röntgenstrahlen, welche das Untersuchungsobjekt 10 durchlaufen haben, sind in der Nähe des Objekts 10 angeordnet.
Übertragungswandler 20 und Empfangswandler 22 sind in der Nähe des Röntgenstrahl-Generators 16 und des Röntgenstrahl-Detektors 18 in der Nähe des Objekts 10 angeordnet. Beim Messen der Knochendicke d werden die Wandler 20 und 22 sowohl zur Übertragung als auch zum Empfang verwendet.
Die Einheit 24 zur Messung der Knochenvolumendichte liefert ein Steuersignal an den Röntgenstrahl-Generator 16 und empfängt ein Detektionssignal von dem Röntgenstrahl-Detektor 18, um die Knochenvolumendichte p des Knochens 12 zu messen. Diese Knochenvolumendichte p wird an die Computereinheit 26 gesandt, um den Knochenbewertungsindex E zu berechnen.
Eine Einheit 28 zur Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit liefert ein Erregersignal an den Wandler 20 und empfängt ein Signal von dem Wandler 22, um die Ausbreitungsgeschwindigkeit V von Ultraschallwellen im Knochen 12 zu berechnen. Diese Ausbreitungsgeschwindigkeit V wird an die Einheit 26 zur Berechnung des Knochenbewertungsindex gesandt.
Die Einheit 26 zur Berechnung des Knochenbewertungsindex führt die vorstehende Gleichung 2 aus und berechnet den Bewertungsindex E auf der Grundlage der Knochenvolumendichte p und der Ausbreitungsgeschwindigkeit V. Dieses E wird dann ausgegeben und bspw. auf einer Anzeige oder dergleichen angezeigt. Das Bruchrisiko des Knochens kann dann auf Grundlage der Größe dieses Bewertungsindex E abgeschätzt werden oder es kann eine Diagnose hinsichtlich Osteoporose oder einer anderen Störung gegeben werden.
Die Struktur des Knochens umfasst jedoch weitgehend Knochenstruktur und Knochenschale bzw. Knochenrinde. Man sagt, dass die Metabolyserate von Knochenstruktur ungefähr achtmal höher ist als die von Knochenrinde. Aus diesem Grund tritt Osteopenie oder die Abnahme der Knochenfestigkeit zuerst eher in der Knochenstruktur auf.
Daher werden gewöhnlich Untersuchungen der Knochenstruktur durchgeführt. Beispielsweise kann die Ferse oder das lumbale Rückgrad gemessen werden und die Genauigkeit der Diagnose wird dadurch verbessert.
In der Knochenbewertungsvorrichtung dieser Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird, wird die Ferse für die Messungen verwendet.

(C) Genaue Struktur der Knochenbewertungsvorrichtung

Erfindungsgemäß wird vorzugsweise ein Wassertank, der ein passendes Material enthält zur Verbesserung der Ausbreitung der Ultraschallsignale verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein versenkbarer Körper mit einem Material gefüllt, das einen geringeren Röntgenstrahl-Dämpfungskoeffizienten als Wasser besitzt oder ein Vakuum enthält und wird in dem Röntgenstrahlengang angeordnet. Durch Verwendung dieses versenkbaren Körpers wird die Dämpfung der Röntgenstrahlen reduziert.
Die zylindrische Seitenwand, die den versenkbaren Körper umschließt, besteht aus einem abschirmenden Material mit einem hohen Röntgenstrahl-Dämpfungskoeffizienten. Der versenkbare Körper besitzt daher einen Collimatoreffekt. Wenn der versenkbare Körper in Wasser sinkt, kann ferner die verwendete Wassermenge entsprechend reduziert werden.
Die Außenansicht einer Knochenbewertungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt. Diese Knochenbewertungsvorrichtung umfasst eine Abtasteinheit 30 und eine Steuereinheit 32.
Wie in der Figur gezeigt ist, besteht die Steuereinheit 32 aus einem Computer oder dergleichen und ist mit der Abtasteinheit 30 durch ein Kabel 34 verbunden.
In der Abtasteinheit 30 ist eine Vielzahl von Gleitrollen auf der Unterseite eines Transportwagens 36 vorgesehen, ein Stuhl 38 und eine Messeinheit 44 sind auf dem Transportwagen 36 angebracht. Diese Messeinheit 44 umfasst einen Wassertank 46 und eine Fußstütze 48 ist in dem Tank 46 vorgesehen.
Zur Durchführung einer Messung sitzt ein Untersuchungsobjekt 40 in dem Stuhl 38 und stellt einen seiner Füße 42a auf die Fußstütze 48 in dem Tank 46. Dann können die Röntgenstrahlmessungen und die Ultraschallmessungen durchgeführt werden.
Die Außenwand des Tanks 46 besteht aus einem Material, das eine geringe Röntgenstrahldämpfung besitzt, bspw. eine Acrylbahn.
Der Grund für die Plazierung des Fußes 42a in dem Wassertank 46 ist, dass Wasser die gleiche Röntgenstrahldämpfung und Schallausbreitungsgeschwindigkeit wie das weiche Gewebe eines lebenden Körpers besitzt. Wenn dieser Aufbau eingenommen wird, kann daher der Knochen unabhängig von der Form des weichen Gewebes gemessen werden.
Wie in der Zeichnung gezeigt ist, sind in der Messeinheit 44 zwei Ultraschallwandler 50a, 50b, die von Armen 52a, 52b getragen sind, auf jeder Seite des Fußes 42a angeordnet. In Fig. 2 sind der Röntgenstrahl-Generator und Röntgenstrahl- Detektor nicht gezeigt.

(D) Struktur der Messeinheit

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Hauptteile der Messeinheit 44 zeigt. In der Figur ist der Wassertank 46 durch eine gestrichelte Linie gezeigt.
Der Arm 52a und ein Röntgenstrahl-Generator 56 werden- an einem Ende einer Plattform 54 angebracht. Ein Collimator oder Filter, von denen keiner gezeigt ist, sind an der Strahlungsöffnung des Röntgenstrahl-Generators 56 angeordnet.
Der Arm 52b und ein Röntgenstrahl-Detektor 58, der aus einem Halbleiterdetektor oder dergleichen besteht, sind am anderen Ende der Plattform 54 angeordnet. Röntgenstrahlen werden außerhalb des Tanks 46 erzeugt und nach Durchlaufen des Fußes innerhalb des Tanks werden sie außerhalb des Tanks gemessen.
Die Plattform 54 wird von einem Versetzungsmechanismus 60 gehalten. Dieser Versetzungsmechanismus 60 umfasst eine Einheit zum Heben in die Z-Richtung zum Heben und Senken der Plattform 54 in Z-Richtung und eine Einheit zum Versetzen in X-Richtung zur Bewegung der Plattform 54 in X-Richtung. Diese Einheiten umfassen Motoren 62, 64 und Spannschrauben 66, 68. Die Plattform 54 kann frei in X-Richtung und Z-Richtung bewegt werden, indem die Schrauben 66, 68 mit den Motoren 62, 64 gedreht werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden die Röntgenstrahlen 100 zu einem schmalen Strahl collimiert und können das Objekt bestrahlen und Ultraschallwellen 102 werden auf einer die Ultraschallwandler 50a, 50b verbindenden Linie ausgesandt und empfangen. Der Röntgenstrahl und die Ultraschallstrahlen grenzen aneinander.

(E) Struktur der Abtasteinheit

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der Struktur der Abtasteinheit 30, die in Fig. 2 gezeigt ist.
Ein Röntgenstrahl-Abtastcontroller 70 steuert die Erzeugung und Detektion von Röntgenstrahlen. Ein Steuersignal 104, das von dem Röntgenstrahl-Abtastcontroller 70 ausgegeben wird, wird an den Röntgenstrahl-Generator 56 über einen Röntgenstrahl- Controller 72 gesandt. Der Röntgenstrahl-Controller 72 bestimmt eine Steuerspannung des Röntgenstrahl-Generators 56.
Ein Röntgenstrahl-Detektionssignal 106, das von dem Röntgenstrahl-Detektor 58 ausgegeben wird, der die Röntgenstrahlen detektiert, wird mit einem Verstärker 74 verstärkt und einem Zähler 76 eingegeben. Dieser Zähler 76 berechnet die Intensität der Röntgenstrahlen durch Zählen von Impulsen und ein Signal 108, das die Zählrate C zeigt, wird von dem Zähler 76 an den Röntgenstrahl-Abtastcontroller 70 gesandt.
Das Signal 108, das diese Zählrate C anzeigt, wird auch an die Steuereinheit 32 gesandt.
Ein Ultraschall-Abtastcontroller 78 steuert die übertragenen und empfangenen Ultraschallsignale. Er steuert eine erste Sende-/Empfangseinheit 80 und eine zweite Sende- /Empfangseinheit 82. Diese Sende-/Empfangseinheiten 80, 82 umfassen jeweils einen Sender und einen Empfänger. Die erste Sende-/Empfangseinheit 80 sendet ein Erregersignal an den Ultraschallwandler 50a und empfängt ein Signal von dem Ultraschallwandler 50a. Die zweite Sende-/Empfangseinheit 82 liefert ähnlich der ersten Sende-/Empfangseinheit 80 ein Erregersignal an und empfängt ein Signal von dem Ultraschallwandler 50b.
Empfangssignale 109, die von den Sende-/Empfangseinheiten 80, 82 ausgegeben werden, werden in digitale Werte durch einen A/D- Wandler 84 konvertiert und an den Ultraschall-Abtastcontroller 78 gesandt.
Die nachstehend beschriebenen Zeiten t1, t2 und t3 werden dann von diesem Ultraschall-Abtastcontroller 78 gemessen und diese Zeitdaten werden an die Steuereinheit 32 ausgegeben.
Ein Abtastcontroller 86, der die Auf-/Ab- und die Vorwärts- /Rückwärtsbewegung der Plattform 54 steuert, gibt Steuersignale an die Motoren 62 und 64 ab. Diese Abtastcontroller 70, 78, 86 werden sämtlich durch die Steuereinheit 32 gesteuert.

(F) Struktur der Steuereinheit

In Fig. 5 ist die genaue Struktur der Steuereinheit 32, die in Fig. 2 erläutert ist, durch ein Blockdiagramm gezeigt. Die Zählrate C, die die Intensität der Röntgenstrahlen anzeigt, wird in einen BMD-Computer 88 eingegeben, um die Knochenmineraldichte (g/cm²) zu berechnen. Das Ergebnis B dieser Berechnung wird an einen Knochenvolumendichte-Computer 90 und einen Hauptcontroller 92 gesandt. Der Knochenvolumendichte-Computer 90 berechnet einen Mineralgehalt pro Einheitsvolumen (g/cm³) durch Division des Knochenmineralgehalts B durch die Knochendicke d und das Ergebnis p dieser Berechnung wird an einen Bewertungsindex- Computer 94 ausgegeben.
Ein Dickecomputer 96 berechnet eine Knochendicke d auf Grundlage von t1, t2, t3, die nachstehend beschrieben werden. Das Ergebnis d dieser Berechnung wird jeweils an den vorstehenden Knochenvolumendichte-Computer 90, einen Schallgeschwindigkeit-Computer 98 und den Hauptcontroller 92 ausgegeben.
Der Schallgeschwindigkeit-Computer 98 berechnet die Ausbreitungsgeschwindigkeit V von Ultraschallwellen im Knochen auf Grundlage von t1 und d. Das Ergebnis V dieser Berechnung wird an den Bewertungsindex-Computer 94 und den Hauptcontroller 92 ausgegeben.
Der Bewertungsindex-Computer 94 führt die Berechnung der vorstehend beschriebenen Gleichung 2 auf Grundlage der vorstehenden Knochenvolumendichte p und der Schallgeschwindigkeit V durch und berechnet einen Bewertungsindex E. Dieser Bewertungsindex E wird an eine Kathodenstrahlröhre (CRT) 110 ausgegeben.
Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Gesundheitsindex-Computer 112 bereitgestellt, der einen Knochengesundheitsindex H auf Grundlage des Bewertungsindex E berechnet, welcher an die CRT 110 ausgegeben wird.
Der Hauptcontroller 92 steuert die gesamte Bewertungsvorrichtung und steuert auch den Röntgenstrahl- Abtastcontroller 70, den Ultraschall-Abtastcontroller 78 und den Abtastcontroller 86. Eine Tastatur 114 ist mit dem Hauptcontroller 92 verbunden.

(G) Arbeitsweise der Knochenbewertungsvorrichtung

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, lässt man bei der Durchführung einer Knochenbewertung die Untersuchungsperson auf dem Stuhl 38 sitzen und einer seiner Füße 42a wird in dem Wassertank 46 gestellt. Der Operator beginnt eine durchzuführende Messung durch die in Fig. 5 gezeigte Tastatur 114. Wenn dies eintritt, betätigt der Hauptcontroller 92 von Fig. 5 den in Fig. 4 gezeigten Abtastcontroller 86, der die Bewertungsvorrichtung in eine Ausgangsposition setzt. Der Abtastcontroller 86 steuert die Motoren 62, 64, so dass sich die Bestrahlungspositionen der Röntgenstrahlen und Ultraschallwellen in diese Ausgangsposition bewegen. Nach Einnahme dieser Position betätigt der in Fig. 5 gezeigte Hauptcontroller 92 den in Fig. 4 gezeigten Röntgenstrahl-Abtastcontroller 70, der eine Röntgenstrahlmessung durchführt.
Das Steuersignal 104 wird von dem Röntgenstrahl- Abtastcontroller 70 über den Röntgenstrahl-Controller 72 zu dem Röntgenstrahl-Generator 56 gesandt und der Fuß der Untersuchungsperson wird mit Röntgenstrahlen bestrahlt.
Röntgenstrahlen, die den Fuß 42a der Untersuchungsperson durchlaufen haben, werden mit dem Röntgenstrahl-Detektor 58 detektiert, das Detektionssignal 106 wird in den Zähler 76 über den Verstärker 74 eingegeben und die Zählung wird durchgeführt. Ein Signal C 108, das einen Zählwert angibt, wird dann an den in Fig. 5 gezeigten BMD-Computer 88 über den Röntgenstrahl- Abtastcontroller 70 gesandt, die Knochenmineraldichte B wird berechnet (g/cm²) und diese Knochenmineraldichte B wird an den Knochenvolumendichte-Computer 90 gesandt.
Nach Durchführung dieser Röntgenstrahlmessung wird eine Ultraschallmessung durchgeführt.
Zuerst wird durch den Hauptcontroller 92 ein Befehl an den Ultraschall-Abtastcontroller 78 von Fig. 4 gegeben und der Ultraschall-Abtastcontroller 78 gibt einen Impuls, der einen Sendebefehl anzeigt, an die erste Sende-/Empfangseinheit 80 (Fig. 6(A)) aus. Gleichzeitig startet der Ultraschall- Abtastcontroller 78 einen inneren Zähler (FigYG(B)). Ein Erregersignal wird dann von der ersten Sende-/Empfangseinheit 80 an den Ultraschallwandler 50a gesandt, so dass Ultraschallwellen an den Fuß 42a gesandt werden und die Ultraschallwellen, welche den Fuß durchlaufen haben, werden von dem Ultraschallwandler 50b empfangen. Die erhaltenen Empfangssignale, welche in Fig. 6(C) gezeigt sind, werden dann an den Ultraschall-Abtastcontroller 78 über die zweite Sende- /Empfangseinheit 82 und den A/D-Wandler 84 gesandt.
Der Ultraschall-Abtastcontroller 78 liest den Zählwert aus bis die in Fig. 6(C) gezeigten Empfangsimpulse erhalten werden und die Zeit t1, dargestellt durch den Zählwert, wird an die Steuereinheit 32 ausgegeben.
Danach wird eine Dickemessung des Knochens (Ferse) durchgeführt.
Vor Beschreibung der Dickemessung durch die Bewertungsvorrichtung wird zuerst das Prinzip der Knochendickemessung beschrieben.
Gemäß dieser Ausführungsform werden, wie in Fig. 7 gezeigt, Ultraschallwellen von einer Seite der Ferse 200 durch den Ultraschallwandler 50a gesendet und von der Oberfläche der Ferse reflektierte Ultraschallwellen werden durch diesen Ultraschallwandler 50a gemessen. Ultraschallwellen werden auch durch den Ultraschallwandler 50b auf der anderen Seite der Ferse 200 ausgesandt und empfangen.
Da Wasser praktisch die gleichen Schallausbreitungseigenschaften wie weiches Gewebe besitzt, wird die Dicke d der Ferse 200 leicht aus der Sende- /Empfangszeit Δt auf einer Seite der Ferse und der Sende- /Empfangszeit Δt auf der anderen Seite der Ferse berechnet. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit VW von Schall in Wasser ist bekannt, so dass die Dicke d aus der folgenden Gleichung 3 berechnet werden kann:
d = L - (t2 + t3) · (VW/2) (3)
in der L den Abstand zwischen den Wandlern darstellt.
Zur Implementierung des vorstehenden Prinzips gibt der Hauptcontroller 92 einen Befehl zur Messung der Dicke aus. Die Ultraschall-Abtasteinheit 78 gibt zuerst einen Impuls an die erste Sende-/Empfangseinheit 80 aus, die in Fig. 8(A) gezeigt ist, und diese startet einen internen Zähler, wie er in Fig. 8(B) gezeigt ist. Ein Erregersignal wird dann von der ersten Sende-/Empfangseinheit 80 an den Ultraschallwandler 50a ausgegeben und nach Übertragung dieses Ultraschallsignals wird das reflektierte Schallsignal von dem Wandler 50a empfangen. Das in Fig. 8(C) gezeigte empfangene Schallsignal wird an die Ultraschall-Abtasteinheit 78 über den A/D-Wandler 84 gesandt. Die Abtasteinheit 78 detektiert den Impuls in dem empfangenen Schallsignal und eine Sende-/Empfangszeit t2 wird aus dem Impulszähler von der Zeit des Zählbeginns bis zum Empfang des Impulses bestimmt. Diese Zeit t2 wird an die Steuereinheit 32 gesandt.
Die Messung von t3 ist die gleiche wie vorstehend beschrieben, d. h. die zweite Sende-/Empfangseinheit 82 wird aktiviert, eine Messung wird durchgeführt und t3 wird an die Steuereinheit 32 gesandt.
Die Zeiten t2, t3, die wie vorstehend beschrieben erhalten werden, werden an den Dickecomputer 96 von Fig. 5 gesandt, Gleichung 3 wird ausgeführt, die Knochendicke d wird bestimmt und diese Dicke d wird an den Knochenvolumendichte-Computer 90 und den Schallgeschwindigkeit-Computer 98 gesandt. Der Knochenvolumendichte-Computer 90 führt dann die folgende Gleichung 4 aus:
ρ = B/d (g/cm³) (4)
Der Schallgeschwindigkeit-Computer 98, dem t1 eingegeben wird, berechnet die Schallgeschwindigkeit V gemäß der folgenden Gleichung (5):
V = d/{t1 - (t2 + t3)/2} (5)
Auf Grundlage von ρ und V, die wie vorstehend beschrieben erhalten werden, führt der Bewertungsindex-Computer 94 die Gleichung 2 aus, d. h. E = k · V² · p, um den Bewertungsindex E zu bestimmen.
Nach Durchführung des vorstehenden Verfahrens an einer gegebenen Messstelle wird der Messpunkt durch die Abtasteinheit 86 versetzt und das Verfahren wird wiederholt.
Fig. 9 zeigt die von Röntgenstrahlen und Ultraschallwellen bestrahlten Flächen. In der Figur ist 300 eine von Röntgenstrahlen bestrahlte Fläche und 302 ist eine Fläche, auf die Ultraschallwellen ausgesandt und von der sie empfangen werden. Beide Flächen haben eine ausreichende Größe, um die Ferse zu bedecken.
In dem hier beschriebenen Fall sind der Ultraschallwandler und der Röntgenstrahl-Generator ein kurzes Stück voneinander entfernt angebracht, so dass die Flächen 300 und 302 zueinander leicht versetzt sind.
A und A' in Fig. 9 sind die vorstehend erwähnten Ausgangspositionen. A ist die Ausgangsposition für die Röntgenstrahlen und A' ist die Ausgangsposition für die Ultraschallwellen. Wie vorstehend beschrieben, wird die Bestrahlungsposition nach Bestrahlung der Untersuchungsperson in der Ausgangsposition ein wenig nach links oder nach unten in der Figur verschoben, und dann wird die Bestrahlung und die Abtastung wiederholt. Das gesamte Verfahren wird einige Male wiederholt, so dass schließlich Daten der gesamten in Fig. 9 gezeigten Fläche erhalten werden. Nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlen kann der Sende-/Empfangspunkt für die Ultraschallwellen zu dem Punkt verschoben werden, der durch Röntgenstrahlen bestrahlt wurde, so dass die zwei Flächen 300 und 302 in Fig. 9 zusammenfallen.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel der Anzeige auf der CRT 110. In der Figur ist 304 eine Knochenmineraldichtekarte, die die Verteilung der Knochenmineraldichte B zeigt, 306 ist eine Dickekarte, die die Dicke d des Knochens (Ferse) zeigt, 308 ist eine Ultraschallwellenkarte, die die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen im Knochen zeigt und 310 ist eine Karte des Bewertungsindex, der die Bewertungsindizes E zeigt, die durch die vorstehende Berechnung errechnet wurden. In der Figur stellt 312 einen Cursor dar.
314 ist ein Index, der die Gesundheit des Knochens in.der durch den Cursor 312 angegebenen Position zeigt und wird auf der Grundlage von E wie folgt berechnet.
Fig. 11 ist eine normale Bezugskurve 322, die die Bezugswerte von E bei verschiedenem Alter zeigen. Der angezeigte Gesundheitsindex 314 zeigt, wie weit entfernt sich ein Punkt, bestimmt durch das Alter der Untersuchungsperson und den tatsächlichen gemessenen Bewertungsindex E, von der Bezugskurve 322 befindet.
Insbesondere wird der tatsächliche gemessene Bewertungsindex von dem Standardwert für das fragliche Alter subtrahiert und die Differenz wird als Gesundheitsindex 314 ausgedrückt.
Die Datenanzeige in Fig. 10 zeigt die Knochenmineraldichte, die Dicke, die Schallausbreitungsgeschwindigkeit und den Bewertungsindex in numerischer Form für den durch den Cursor 312 angegebenen, gemessenen Teil des Knochens dar.
Durch Anzeige dieser Information auf der CRT 110 können verschiedenen nützliche Daten bezüglich des Knochens zusammen angezeigt werden, wenn Knochenstörungen wie Knochenosteoporose diagnostiziert werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wurde die gesamte Ferse mit Röntgenstrahlen und Ultraschallwellen bestrahlt, aber die folgende Modifikation ist auch möglich. Wie in der Anzeige der Fig. 12 gezeigt ist, wird zunächst die Röntgenbestrahlung durchgeführt, um lediglich die Knochenmineralgehaltskarte 304 anzuzeigen. Der Operator bewegt dann den Cursor 312, um eine Fläche anzugeben, an der die Berechnung des Bewertungsindex E gewünscht ist. Diese Fläche allein wird der Ultraschallbestrahlung unterworfen, die Sende-/Empfangszeiten t1, t2, t3 werden wie vorstehend beschrieben gemessen und die Dicke d der Ferse, die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen V in der Ferse und der Bewertungsindex E werden auf Grundlage dieser Daten, wie es in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben wurde, berechnet, um als Punktdaten 320 angezeigt zu werden. Der Gesundheitsindex 314 wird gleichfalls angezeigt.
Gemäß dieser Modifikation besteht kein Bedarf, den gesamten Knochen mit Ultraschallwellen zu bestrahlen und die für die Messung erforderliche Zeit wird dadurch beträchtlich reduziert. Die Vorrichtung kann natürlich mit einem Schalter versehen sein, der es dem Operator ermöglicht, entweder die vorstehende Ausführungsform oder diese Modifikation, je nach Wunsch, auszuwählen.
Fig. 13 zeigt eine zweite Ausführungsform zur Messung der Dicke. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Matrixwandler 326 bereitgestellt, der aus einer Vielzahl von linear angeordneten Ultraschallwandlern besteht. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, werden eine Vielzahl von Ultraschallsignalen in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Röntgenstrahlen und der Ultraschallwellen ausgesandt. Die Dicke der Ferse 200 wird dann leicht aus dem von den verschiedenen Wandlern empfangenen Signalen bestimmt.
In der vorstehenden Ausführungsform wurde die Berechnung durchgeführt unter der Annahme des Wertes, der normalerweise für die Geschwindigkeit der Ultraschallsignale in Wasser besteht. Zur Erhöhung der Genauigkeit ist es jedoch wünschenswert, ein weiteres Paar Ultraschallwandler 328a, 328b bereitzustellen, um Messungen in Wasser, wie sie in Fig. 14 gezeigt sind, durchzuführen.

(H) Zweite Ausführungsform der Messeinheit

In der vorstehenden Vorrichtung muss jedoch, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ein wenig Platz in dem Wassertank 46 für die Wandler 50a, 50b reserviert werden und folglich ist die Größe des Wassertanks 46 erhöht. Wenn die Röntgenstrahlen eine lange Wegstrecke in Wasser zurücklegen, besteht ferner ein Problem, da die Röntgenstrahlen schwächer werden (Verringerung der Zählrate).
Zur Vermeidung der verringerten Messgenauigkeit ist es möglich, die Energie der Röntgenstrahlen zu erhöhen. Dies ist jedoch zur Vermeidung der Vergrößerung des Röntgenstrahl-Generators 56 unerwünscht, um dessen Lebensdauer zu verlängern und soweit wie möglich die Bestrahlung des Operators mit Röntgenstrahlen zu vermeiden.
Es ist auch möglich, den Röntgenstrahl-Generator 56 in dem Wassertank anzubringen, aber es wäre dann nötig, diesen wasserdicht zu machen, was einen komplexen Aufbau erfordert.
Wenn die Verbreiterung des durch den Röntgenstrahl-Generator erzeugten Röntgenstrahls vermieden wird, kann die unnötige Bestrahlung anderer Teile des Körpers der Untersuchungsperson durch Röntgenstrahlen reduziert werden und wenn die Interferenz durch gestreute Röntgenstrahlen, die auf den Röntgenstrahl- Detektor 58 auftreffen, vermieden werden kann, kann die Messgenauigkeit erhöht werden. Es ist daher wünschenswert, die Röntgenstrahlen ausreichend zu collimieren. Wenn die Wassermenge in dem Tank 46 reduziert werden kann, ist es darüber hinaus weniger aufwendig, das Wasser in dem Tank zu wechseln und dies zu steuern und die für den Wasserwechsel erforderliche Zeit kann verkürzt werden.
In der nachstehend beschriebenen Ausführungsform werden hohle versenkbare Körper (nachstehend als Hohlkörper bezeichnet) verwendet.
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht des Wassertanks 46 in einer Frontansicht und Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht des Wassertanks 46 in einer Ansicht von oben.
Wie in Fig. 15 gezeigt ist, sind Wandler 50a, 50b zur Übertragung und zum Empfang von Ultraschallwellen auf jeder Seite der Ferse (Schnitt) 10 der Untersuchungsperson in dem Wassertank 46, der Wasser 47 enthält, angebracht. Diese Wandler werden von Armen 124 gehalten, wie es Fig. 15 gezeigt ist.
Wie in Fig. 15 und Fig. 16 gezeigt ist, sind der Röntgenstrahl- Generator 56 und der Röntgenstrahl-Detektor 58 außerhalb des Wassertanks 46 angebracht. Ein Collimator 47 ist an der Strahlungsöffnung für die Röntgenstrahlen des Röntgenstrahl- Generators 56 angebracht. Dieser Röntgenstrahl-Generator 56 und der Röntgenstrahl-Detektor 58 werden durch die Arme 124 gehalten.
Die Arme 124 werden von einer Abtastbetätigungseinrichtung 126 gesteuert. Gemäß dieses Aufbaus können die Ultraschallwellen und die Röntgenstrahlen zu dem Teil des Körpers der Untersuchungsperson bewegt werden, der mit den Ultraschallwellen und den Röntgenstrahlen gemessen werden soll.
Wie es in Fig. 15 und Fig. 16 gezeigt ist, halten die Arme 124 zwei zylindrische Hohlkörper 120, 122, die in Wasser einsinken und die speziell in dem Röntgenstrahlengang angeordnet sind. Der Röntgenstrahl-Generator 56, die zwei Hohlkörper 120, 122 und der Röntgenstrahl-Detektor 58 sind in einer geraden Linie angeordnet.
Fig. 17 und Fig. 18 sind vergrößerte Ansichten der Hohlkörper 120, 122. Fig. 17 ist eine seitliche Ansicht und Fig. 18 ist eine Frontansicht.
Wie in den Figuren gezeigt, besitzen die Körper 120, 122 Hohlräume und sind versiegelt. Die Hohlräume sind mit Luft gefüllt aber können bspw. unter Vakuum stehen. Durch-Füllen der Hohlräume mit einer Substanz mit einem geringeren Röntgenstrahl-Dämpfungskoeffizienten als Wasser 47 kann der Röntgenstrahl-Dämpfungskoeffizient im Vergleich zu der herkömmlichen Vorrichtung verringert werden.
Vorzugsweise bestehen die Frontplatte F und die Rückplatte R der Hohlkörper 120, 122 aus einer Substanz, die einen möglichst geringen Röntgenstrahl-Dämpfungskoeffizienten besitzt, bspw. ein Acrylmaterial oder dergleichen. Der Außenumfang der Seitenwände S besteht aus einer Substanz mit einem Röntgenstrahlabschirmungseffekt und besitzt einen hohen Röntgenstrahl-Dämpfungskoeffizienten, bspw. ein Metall.
Der Hohlkörper 120 kann daher anstelle des Collimators 57 verwendet werden und der Hohlkörper 122 kann verwendet werden, um das Auftreffen von gestreuten Röntgenstrahlen auf dem Röntgenstrahl-Detektor 58 zu vermeiden. In einem derartigen Fall werden die Innendurchmesser der Hohlcollimatoren 120, 122 so eingestellt, dass sie der Breite des Röntgenstrahls, bspw. 1 cm entsprechen. Die Hohlkörper 120, 122 können jedoch so gewählt werden, dass sie einen unterschiedlichen Innendurchmesser besitzen.
Die Messungen unter Verwendung der Vorrichtung mit dem vorstehenden Aufbau werden wie folgt durchgeführt. Wie es in Fig. 19 gezeigt ist, durchlaufen die von dem Röntgenstrahl- Generator 56 ausgesandten Röntgenstrahlen die Wand des Wassertanks 46, durch den Hohlkörper 120, durch die Untersuchungsperson, durch den Hohlkörper 122 und dann wieder durch die Wand des Wassertanks 46, so dass sie den Röntgenstrahl-Detektor 58 erreichen.
Im herkömmlichen Fall durchlaufen die Röntgenstrahlen das Wasser über die in Fig. 19 gezeigte Entfernung 130. Gemäß dieser Ausführungsform jedoch durchlaufen die Röntgenstrahlen Luft über die Entfernung 130, so dass die Röntgenstrahldämpfung im Vergleich zum herkömmlichen Fall wirksam vermieden werden kann. Ferner kann die vorstehende Situation selbst dann beibehalten werden, wenn die Abtastung mit dem Röntgenstrahl durchgeführt wird, da jedes Strukturteil durch die Arme 124 verbunden ist.
Ferner können den Hohlkörpern 120, 122 Collimatorfunktionen verliehen werden, die Verbreiterung des Röntgenstrahls kann wirksam unterdrückt werden und die Interferenz durch gestreute Röntgenstrahlen kann vermieden werden. Externe Leckage von Röntgenstrahlen kann daher vermieden werden und eine genaue Messung kann erhalten werden. Darüber hinaus wird die Behandlung des Wassers in dem Tank erleichtert, da die Wassermenge in dem Wassertank 46 um das Volumen der Hohlkörper 120, 122 reduziert werden kann.
Die Hohlkörper 120, 122 können verschiedene Gestalten besitzen und bspw. könnten rechtwinklige quaderförmige Körper eingesetzt werden.

Claims

1. Knochenbewertungseinrichtung, die aufweist:

eine Einrichtung (20, 22, 28) zur Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall im Knochen (V), indem Ultraschallwellen durch ein Teststück des Knochens (12) einer Untersuchungsperson hindurchgelassen werden,

eine Einrichtung (16, 18, 24) zur Messung der Knochenvolumendichte (p), indem Röntgenstrahlen durch das Teststück eines Knochens (12) einer Untersuchungsperson hindurchgelassen werden, um die Knochenmineraldichte (BMD) zu erhalten und indem die gemessenen Werte für die Dicke des Knochens (d) eingegeben werden, und

eine Einrichtung (26) zur Berechnung eines Bewertungsindex für den Knochen, der dem Elastizitätsmodul des Knochens entspricht, indem eine Elastizitätsgleichung durch Eingabe von gemessenen Werten für die Knochenvolumendichte (p) und die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall im Knochen (V) als Parameter eingegeben werden,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Einrichtung (20, 22, 28) zur Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall im Knochen (V) wenigstens ein Paar Ultraschallwandler (20, 22) umfasst, wobei jeder Wandler sowohl zur Übertragung als auch zum Empfang von Ultraschallwellen verwendet wird, die Einrichtung (16, 18, 24) zur Messung der Knochenvolumendichte (p) einen Röntgenstrahl- Generator (16) und einen Röntgenstrahl-Detektor (18) zur Bestrahlung des Teststücks eines Knochens (12) einer Untersuchungsperson mit Röntgenstrahlen und zur Detektion der Röntgenstrahlen, die das Teststück eines Knochens (12) einer Untersuchungsperson durchlaufen haben, umfasst, so dass die Knochenmineraldichte (BMD) durch die Ausgabe des Röntgenstrahl- Detektors (18) erhalten wird, wobei der Röntgenstrahl-Generator (16) und der Röntgenstrahl-Detektor (18) in der Nähe des Paares der Ultraschallwandler angeordnet sind, wobei die Einrichtung (20, 22, 28) zur Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall im Knochen (V) ebenso die Dicke des Knochens (d) misst.

2. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (28) zur Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit folgendes aufweist:

einen Dicke-Computer (96) zur Dickeberechnung des Knochens in Richtung des Röntgenstrahls, auf Grundlage der von den Ultraschallwandlern empfangenen Signalen, und einen Ausbreitungsgeschwindigkeit-Computer (98) zur Berechnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen durch Dividieren der Zeit zur Ausbreitung des Ultraschallsignals in dem Knochen durch, die Dicke, und wobei die Messeinrichtung (24) für die Knochenvolumendichte folgendes aufweist:

einen Dichte-Computer (90) zur Berechnung der Knochenvolumendichte auf Grundlage eines Röntgenstrahl- Detektionssignals von dem Röntgenstrahl-Detektor und der Knochendicke.

3. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Knochenbewertungsindex berechnet wird auf Grundlage des Produkts des Quadrats der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen und der Knochendichte.

4. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 2, die einen Wassertank (46) zum Eintauchen des Testteils eines Knochens (42a) einer Untersuchungsperson aufweist und das Paar der Ultraschallwandler (16, 18; 56, 58; 20, 22; 50a, 50b) in dem Wassertank angeordnet ist.

5. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Röntgenstrahl-Generator (56) und der Röntgenstrahl-Detektor (58) außerhalb des Wassertanks (42a) angeordnet sind.

6. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 5, die eine Einrichtung aufweist, welche den Abtastvorgang mittels des Paares der Ultraschallwandler (16, 18; 56, 58; 20, 22) 50a, 50b), des Röntgenstrahl-Generators (56) und des Röntgenstrahl- Detektors (58) veranlasst.

7. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Knochenbewertungsvorrichtung eine Anzeige (110) für die Anzeige des Knochenbewertungsindex aufweist.

8. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung derart angeordnet ist, dass eine Messung der Ferse (200) einer Untersuchungsperson durchgeführt werden kann.

9. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Knochendicke durch Durchlassen von Ultraschallwellen durch den Knochen und durch Empfangen der von den Knochenoberflächen reflektierten akustischen Signale gemessen wird.

10. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Knochendicke durch Durchlassen von Ultraschallwellen aus einer zu der Richtung des Röntgenstrahls senkrechten Richtung und durch Empfang der reflektierten akustischen Signale gemessen wird.

11. Knochenbewertungsvorrichtung zur Berechnung der Knochenbewertungsindizes unter Verwendung von Ultraschallwellen und Röntgenstrahlen gemäß Anspruch 1, die aufweist: einen Wassertank (46), der für eine Untersuchungsperson begehbar ist und wobei das Paar der Ultraschallwandler (50a, 50b) so angeordnet ist, dass ein Wandler auf jeder Seite der Untersuchungsperson innerhalb des Wassertanks angeordnet ist, entweder der Röntgenstrahl-Generator (56) oder der Röntgenstrahl-Detektor (58) auf jeder Seite der Untersuchungsperson außerhalb des Wassertanks angeordnet ist, und

ein Paar versenkbare Körper (120, 122), wobei ein versenkbarer Körper auf jeder Seite der Untersuchungsperson im Gang der Röntgenstrahlen innerhalb des Wassertanks angeordnet ist und der versenkbare Körper eine Substanz mit einem geringeren Röntgenstrahl-Dämpfungskoeffizienten als Wasser oder ein Vakuum innerhalb seines abgedichteten Inneren enthält.

12. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Seitenwände, die den Röntgenstrahlengang in dem versenkbaren Körper einschließen, aus einem Teil bestehen, das Röntgenstrahlen blockiert.

13. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der versenkbare Körper (120, 122) ein Hohlkörper mit einer zylindrischen Form ist.

14. Knochenbewertungsvorrichtung nach Anspruch 13, die einen Abtastmechanlsmus (126) zur Versetzung der zwei versenkbaren Körper (120, 122) aufweist und der Abtastmechanismus (126) die versenkbaren Körper versetzt, wenn sich der Röntgenstrahl- Messpunkt während der Beibehaltung der Körper in dem Röntgenstrahlengang bewegt.