JP2017018478A - 超音波測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波を利用して得られる脂肪量の指標値の精度を高める。【解決手段】対象部位を含む領域内において複数の探索経路の各探索経路ごとに超音波が送受される。経路指定部４０は、複数の探索経路の各探索経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて、対象部位内における測定の基準となる基準経路を指定する。音速測定部５０は、基準経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて対象部位内の音速の測定データを得る。そして、脂肪量演算部６０は、音速の測定データに基づいて対象部位内の脂肪量の指標値を導出する。【選択図】図１

Description

本発明は、超音波測定装置に関し、特に、超音波を利用して脂肪量の指標値を得る装置に関する。

生体等の被検体に対して超音波を送受することにより得られる信号に基づいて、その被検体内における組織の性状等を測定する装置が知られている。例えば、特許文献１には、生体に対して超音波を送受することにより、生体内を通過した超音波の透過速度から、その生体内における脂肪組織の厚さを測定する装置が開示されている。特許文献１には、生体内における腹部を測定の対象部位とする具体例が開示または示唆されている。

特開２００１−１２８９７２号公報

ところで、測定の対象部位（例えば腹部や大腿部など）内における組織性状は必ずしも均一ではないため、例えば、対象部位内において透過速度（音速）を測定する経路が異なると、測定される透過速度（音速）にも相違が生じ、透過速度に基づいて得られる測定結果（例えば脂肪組織の厚さ等）にもばらつきが発生してしまう。

したがって、対象部位内における音速に基づいて当該対象部位の脂肪量等を測定するにあたっては、音速を測定する経路（測定部分）の相違に起因する測定精度の低下（測定結果のばらつき等）を抑制できることが望ましい。

本発明は、上述した背景技術に鑑みて成されたものであり、その目的は、超音波を利用して得られる脂肪量の指標値の精度を高めることにある。

上記目的にかなう好適な超音波測定装置は、対象部位を含む領域内において複数の探索経路の各探索経路ごとに超音波を送受する超音波送受部と、前記複数の探索経路の各探索経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて、前記対象部位内における測定の基準となる基準経路を指定する経路指定部と、前記基準経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて前記対象部位内の音速の測定データを得る音速測定部と、前記音速の測定データに基づいて前記対象部位内の脂肪量の指標値を導出する指標値導出部と、を有することを特徴とする。

上記装置が測定の対象とする対象部位としては、被検者の大腿部などが好適である。例えば、被検者の大腿部における筋肉群内の脂肪量から、その被検者の運動能力（例えば歩行能力）等を推定または診断することが可能になる。もちろん、大腿部以外の部位（腹部や腕など）が対象部位とされてもよい。

また、上記構成における基準経路として好適な経路または好適な経路としての条件は、例えば、対象部位に応じて定められていることが望ましい。例えば、或る対象部位について、医学的に標準化された又は推奨される経路があるのであれば、その経路がその対象部位の基準経路とされる。もちろん、対象部位の形状や対象部位内の組織性状等に応じて基準経路または基準経路が通る位置等が指定されてもよい。

また、上記構成における脂肪量の指標値とは、脂肪量を評価するための目安となる値である。具体的には、脂肪量それ自体を表す数値（例えば脂肪の厚さ，脂肪の面積，脂肪の体積）等が指標値として導出されてもよいし、他組織と脂肪とを比較して得られる値（例えば体脂肪率）等が指標値として導出されてもよい。なお、音速の測定データがそのまま脂肪量の指標値とされてもよい。

そして、上記装置によれば、対象部位内における測定の基準となる基準経路が指定されて、その基準経路において音速の測定データが得られる。さらに、その測定データに基づいて脂肪量の指標値が導出される。そのため、例えば経路の相違に伴う測定データや指標値のばらつきが軽減され、望ましくは当該ばらつきが解消され、惹いては、脂肪量の指標値の精度が高められる。

望ましい具体例において、前記経路指定部は、前記複数の探索経路の各々から得られる受信信号に基づいて、前記対象部位の皮膚表面の位置と当該対象部位の骨の位置を特定することにより、皮膚表面の位置と骨の位置に応じて定められた経路を前記基準経路とすることを特徴とする。

望ましい具体例において、前記経路指定部は、前記複数の探索経路の中から前記対象部位の皮膚表面の位置に対応した第一探索経路と前記対象部位内の骨の位置に対応した第二探索経路を選択し、第一探索経路と第二探索経路の中間に前記基準経路を指定する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記経路指定部は、前記各探索経路から得られる受信信号に含まれる超音波のパルス波形の大きさに基づいて、前記複数の探索経路の中から前記第一探索経路と前記第二探索経路を選択する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記超音波送受部は、２つの超音波振動子を備え、それら２つの超音波振動子の一方から送波した超音波を他方で受波することにより、前記複数の探索経路の各探索経路ごとに超音波を送受する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記超音波送受部は、前記基準経路を含む基準面内において複数の測定経路で超音波を送受し、前記音速測定部は、前記複数の測定経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて、前記基準面内の注目箇所における音速の測定データを得る、ことを特徴とする。

本発明により、超音波を利用して得られる脂肪量の指標値の精度が高められる。例えば本発明の好適な態様によれば、対象部位内における測定の基準となる基準経路が指定されて、その基準経路において音速の測定データが得られ、さらに、その測定データに基づいて脂肪量の指標値が導出されるため、例えば経路の相違に伴う測定データや指標値のばらつきが軽減され、望ましくは当該ばらつきが解消される。

本発明の実施において好適な超音波測定装置の全体構成図である。 図１の超音波測定装置の測定状態の具体例を説明するための図である。 各経路を伝播した超音波の受信信号の具体例を示す図である。 音速測定の具体例を説明するための図である。 大腿部の他の測定例を示す図である。 複数の測定経路に基づく測定の具体例を示す図である。 複数の測定経路に基づく測定の手順を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施において好適な超音波測定装置の全体構成を示す図である。図１の超音波測定装置は、振動子ユニットと装置本体と振動子移動機構１６と水温制御部１８で構成され、測定の対象部位の音速の測定データを得て、音速の測定データに基づいて対象部位内の脂肪量の指標値を導出する機能を備えている。

振動子ユニットは、２つのアレイ振動子１２，１３と水バッグ１４で構成される。２つのアレイ振動子１２，１３は、各々が複数の振動素子（超音波振動素子）を備えている。各アレイ振動子１２，１３は、複数の振動素子を１次元的に配列した１次元アレイ振動子または複数の振動素子を２次元的に配列した２次元アレイ振動子である。

水バッグ１４内は、超音波の媒体である水が充満されている。なお、水の代わりに他の超音波の媒体が利用されてもよい。水バッグ１４は、２つのアレイ振動子１２，１３の間に設けられている。水バッグ１４は、２つのアレイ振動子１２，１３の各々の振動子面に密着して設けられ、水バッグ１４内の水が、２つのアレイ振動子１２，１３を利用して送受される超音波を伝播する媒体として機能する。

次に装置本体内の構成について説明する。送受信部２０は、２つのアレイ振動子１２，１３による超音波の送受を制御する。送受信部２０は、パルス発生部２２から得られる送信パルスの送信信号を２つのアレイ振動子１２，１３に出力して送信パルスに対応したパルス状の超音波を送波させる。また、超音波を受波した２つのアレイ振動子１２，１３から得られる信号に対して増幅処理（受信アンプ処理）等の受信処理を施して、受信処理後の受信信号をパルス検出部２４に出力する。

なお、後に詳述するように、対象部位内における音速を測定する際には、２つのアレイ振動子１２，１３のうちの一方が送信用振動子となり他方が受信用振動子となる。そのため、音速を測定する際に、送受信部２０は、送信用振動子に送信パルスの送信信号を出力し、受信用振動子から得られる信号を受信処理する。

パルス発生部２２は、トリガ発生部３０から出力されるトリガ信号の発生タイミングで超音波の送信パルスを出力する。トリガ発生部３０が発生するトリガ信号は、音速測定部５０にも出力される。パルス検出部２４は、送受信部２０から得られる受信信号に含まれる超音波の受信パルスを検出する。パルス検出部２４は、例えば、受信信号内における波高値がパルスとみなせる基準値（閾値）を超えた信号部分を受信パルスとして検出する。

経路指定部４０は、対象部位内における音速の測定の基準となる経路（基準経路）を指定する。音速測定部５０は、測定の基準として指定された経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて、対象部位内の音速の測定データを得る。そして、脂肪量演算部６０は、音速の測定データに基づいて対象部位内の脂肪量に関する指標値を導出する。導出された指標値は、表示部７０に表示される。経路指定部４０と音速測定部５０と脂肪量演算部６０における処理については後にさらに詳述する。

制御部１００は、図１の超音波測定装置内を全体的に制御する。制御部１００による全体的な制御には、操作デバイス９０を介して、医師や検査技師などのユーザから受け付けた指示も反映される。また、振動子移動機構１６は、振動子ユニットを機械的に移動する機構であり、水温制御部１８は、水バッグ１４内の水温を制御する。

図１に示す構成（符号を付された各部）のうち、送受信部２０，パルス発生部２２，パルス検出部２４，トリガ発生部３０，経路指定部４０，音速測定部５０，脂肪量演算部６０，水温制御部１８の各部は、例えば電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、上記各部に対応した機能の少なくとも一部がコンピュータにより実現されてもよい。つまり、上記各部に対応した機能の少なくとも一部が、ＣＰＵやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、ＣＰＵやプロセッサの動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により実現されてもよい。

表示部７０の好適な具体例は、液晶ディスプレイ等であり、操作デバイス９０は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル、その他のスイッチ類等のうちの少なくとも一つにより実現できる。そして、制御部１００は、例えば、ＣＰＵやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、ＣＰＵやプロセッサの動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により実現することができる。

図１の超音波測定装置の全体構成は以上のとおりである。次に、図１の超音波測定装置により実現される機能の具体例について詳述する。なお、図１に示した構成（符号を付された各部）については、以下の説明において図１の符号を利用する。

図２は、図１の超音波測定装置の測定状態の具体例を説明するための図である。図２には、対象部位の好適な具体例である大腿部Ｔの横断面（大腿部Ｔの長手方向に垂直な断面）が図示されている。図２において、大腿部Ｔの横断面に対応した２次元平面がＸＹ座標系で表されている。

図２の具体例において、アレイ振動子１２，１３は共に１次元アレイ振動子である。アレイ振動子１２，１３の各々は、Ｙ軸方向に１列に配列された複数の振動素子（超音波振動素子）で構成されている。

２つのアレイ振動子１２，１３は互いに平行な状態で相対的に位置関係を固定される。また、２つのアレイ振動子１２，１３の互いに対応する振動素子が同じ高さ（Ｙ軸方向の位置）に配置される。例えば、アレイ振動子１２の振動素子ａとアレイ振動子１３の振動素子ａは互いに同じ高さにあり、アレイ振動子１２の振動素子ｂとアレイ振動子１３の振動素子ｂも互いに同じ高さにある。互いに対応する他の振動素子（ｃ，ｄなど）も互いに同じ高さに配置される。

２つのアレイ振動子１２，１３の間には水バッグ１４が設けられている。水バッグ１４内には、超音波の媒体である水が充満されている。図２の具体例では、２つのアレイ振動子１２，１３とそれらの間に設けられた水バッグ１４からなる振動子ユニットが、上側（Ｙ軸の正方向側）から大腿部Ｔに載せられ、水バッグ１４が大腿部Ｔに押し付けられる。水バッグ１４は、大腿部Ｔの表面に密着しつつ大腿部Ｔの形状に適合するように変形される。これにより、図２に示す具体例のように、大腿部Ｔの上側部分が水バッグ１４に埋め込まれた状態で２つのアレイ振動子１２，１３の間に配置される。

図２に示す配置状態で、２つのアレイ振動子１２，１３の一方から他方に超音波が送波される。図２の具体例では、アレイ振動子１２が送信用１Ｄ（１次元）アレイであり、アレイ振動子１３が受信用１Ｄ（１次元）アレイである。そして２つのアレイ振動子１２，１３の間において、複数の経路に亘って各経路ごとに超音波が送受される。

例えば、まず、送信用のアレイ振動子１２の振動素子ａのみから超音波のパルス波が送波され、受信用のアレイ振動子１３の振動素子ａから出力される信号に対応した受信信号が取得される。これにより、図２の経路ａを伝播した超音波の受信信号が取得される。次に、振動素子ａの隣にある送信用と受信用の振動素子同士で超音波の送受が行われる。続いて、アレイ振動子１２の振動素子ｂのみから超音波のパルス波が送波され、アレイ振動子１３の振動素子ｂから出力される信号に対応した受信信号が取得される。つまり、図２の経路ｂを伝播した超音波の受信信号が取得される。

このように、互いに対応する振動素子同士で次々に超音波が送受され、互いに対応する振動素子同士を直線で結ぶ経路を伝播した超音波の受信信号が次々に取得される。

そして、複数の経路の各経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて、大腿部Ｔの皮膚表面に対応した経路ｂと、大腿部Ｔの骨に対応した経路ｄが選択され、測定のための基準経路として、経路ａと経路ｂの中間にある経路ｃが特定される。

図３は、各経路を伝播した超音波の受信信号の具体例を示す図である。図３には、図２の経路ａ，ｂ，ｃ，ｄのそれぞれに対応した受信信号の具体例が図示されている。

図３（Ａ）は、経路ａの受信信号を示している。経路ａは、水バッグ１４内のみ、つまり水中のみを通る経路であり（図２参照）、超音波の減衰が比較的小さい。そのため、経路ａの受信信号に含まれる受信パルスの波高値Ａと振幅Ａは比較的大きい。

図３（Ｂ）は、経路ｂの受信信号を示している。経路ｂは、大腿部Ｔの皮膚表面を通る経路であり（図２参照）、大腿部Ｔの表面において超音波の散乱や減衰があるため、水中のみを通る経路ａの場合に比べて、受信パルスの波高値Ｂと振幅Ｂが小さくなる。

そこで、経路指定部４０は、受信信号に含まれる受信パルスの波高値に基づいて、大腿部Ｔの皮膚表面を通る経路ｂを特定する。例えば、図２に示す具体例において、上側（Ｙ軸の正方向側）から順に各経路の受信信号に含まれる受信パルスの波高値が確認され、受信パルスの波高値が皮膚表面を判定する閾値Ｂ以下（又は閾値Ｂより小）となる最初の経路（最も上側の経路）が皮膚表面を通る経路ｂとして選択される。

なお、閾値Ｂは、固定値であってもよいし、水中のみを通る経路（例えば経路ａ）における受信パルスの波高値に基づいて設定されてもよいし、ユーザが適宜に調整できるようにしてもよい。また、波高値に代えて又は波高値と共に振幅値を利用して皮膚表面を通る経路ｂが選択されてもよい。

図３（Ｃ）は、経路ｃの受信信号を示している。経路ｃは、大腿部Ｔの内部を通る経路であり（図２参照）、大腿部Ｔ内の組織（筋肉組織や脂肪組織など）により超音波が減衰されるため、皮膚表面を通る経路ｂの場合に比べて受信パルスの波高値Ｃが小さくなる。一般的に、経路内における大腿部Ｔ内を通る距離が大きくなるにつれて受信パルスの波高値が小さくなる傾向にある。

図３（Ｄ）は、経路ｄの受信信号を示している。経路ｄは、大腿部Ｔの内部にある骨（大腿骨）を通る（図２参照）。骨は、他組織（筋肉組織や脂肪組織など）との比較において音響インピーダンスが大きく異なり、骨に達した超音波は強く散乱する。その結果、骨を通る経路ｄの受信信号に含まれる受信パルスの波高値と振幅は非常に小さくなる。

そこで、経路指定部４０は、受信信号に含まれる受信パルスの波高値に基づいて、大腿部Ｔの骨に達した経路ｄを特定する。例えば、図２に示す具体例において、上側（Ｙ軸の正方向側）から順に各経路の受信信号に含まれる受信パルスの波高値が確認され、受信パルスの波高値が骨に達したことを判定する閾値Ｄ以下（又は閾値Ｄより小）となる最初の経路（最も上側の経路）が骨に達した経路ｄとして選択される。

そして、経路指定部４０は、大腿部Ｔの皮膚表面を通る経路ｂと、大腿部Ｔの内部にある骨（大腿骨）に達した経路ｄを選択すると、経路ｂと経路ｄの中間に、音速を測定するための基準経路を指定する。例えば経路ｂからの距離と経路ｄからの距離が等しい経路、つまり、図２の具体例における経路ｃが基準経路として選択される。基準経路が指定されると、その基準経路において音速（超音波の伝播速度）が測定される。

図４は、音速測定の具体例を説明するための図である。図４（１）には、大腿部Ｔを対象部位とした測定（図２参照）において基準経路として指定された経路ｃとその周辺の部分拡大図が示されている。

振動子間距離Ｌは、２つのアレイ振動子１２，１３の距離である。振動子間距離Ｌは、例えば既知の設計値を利用することができる。また、水中のみを通る経路（例えば図２における経路ａ）における超音波の伝播時間と、水中における超音波の速度（音速）から、振動子間距離Ｌ（＝音速×伝播時間）が算出されてもよい。

水中距離Ｗ１，Ｗ２は、２つのアレイ振動子１２，１３の各々が超音波を送受することにより測定される。例えば、アレイ振動子１２の振動素子ｃが超音波を送波し、大腿部Ｔの皮膚表面から反射される超音波を同じ振動素子ｃが受波するまでの時間と、水中における超音波の速度（音速）から水中距離Ｗ１を算出することができる。同様に、アレイ振動子１３の振動素子ｃが超音波を送波し、大腿部Ｔの皮膚表面から反射される超音波を同じ振動素子ｃが受波するまでの時間と、水中における超音波の速度（音速）から水中距離Ｗ２を算出することができる。

そして、大腿部長Ｘは、振動子間距離Ｌから水中距離Ｗ１と水中距離Ｗ２を差し引いた値（Ｘ＝Ｌ−Ｗ１−Ｗ２）となる。

音速測定部５０は、まず、経路ｃ上において、アレイ振動子１２の振動素子ｃから超音波の送信パルスが送波され、アレイ振動子１３の振動素子ｃがその超音波の受信パルスを受波するまでの時間ＴＬを測定する。アレイ振動子１２の振動素子ｃから送信パルスが送波されタイミングは、トリガ発生部３０から得られるトリガ信号の発生タイミングと同じ又はトリガ信号の発生タイミングから知ることができる。また、アレイ振動子１３の振動素子ｃが受信パルスを受波したタイミングは、パルス検出部２４が振動素子ｃの受信信号内において波高値がパルスとみなせる基準値（閾値）を超えた信号部分を検出したタイミングである。

次に、音速測定部５０は、２つの振動素子ｃ間における超音波の伝播時間である時間ＴＬから、水中距離Ｗ１の伝播時間Ｔ１と水中距離Ｗ２の伝播時間Ｔ２を差し引くことにより、大腿部Ｔの通過時間Ｔｘ（Ｔｘ＝ＴＬ−Ｔ１−Ｔ２）を算出する。伝播時間Ｔ１は、アレイ振動子１２の振動素子ｃが超音波を送波し、大腿部Ｔの皮膚表面から反射される超音波を同じ振動素子ｃが受波するまでの時間（往復時間）の半分である。また、伝播時間Ｔ２は、アレイ振動子１３の振動素子ｃが超音波を送波し、大腿部Ｔの皮膚表面から反射される超音波を同じ振動素子ｃが受波するまでの時間（往復時間）の半分である。

そして、音速測定部５０は、大腿部長Ｘと通過時間Ｔｘから大腿部Ｔ内における超音波の伝播速度Ｖｘ（Ｖｘ＝Ｘ／Ｔｘ）、つまり大腿部Ｔ内における音速Ｖｘを算出する。

図４（１）に示すように、大腿部Ｔ内を通る経路ｃ上には、筋肉以外の組織、例えば皮膚表面から筋肉までの皮膚組織や筋肉と筋肉の間にある筋膜組織などが含まれているが、筋肉が占める領域（経路ｃ上における長さ）が支配的であるため、算出された大腿部Ｔ内における音速Ｖｘは、大腿部Ｔ内における筋肉組織の音速とみなすことができる。

本願に係る発明者らの動物組織を利用した実験によれば、例えばセ氏２５度程度から４０度程度の範囲内においては、筋肉内における音速に比べて脂肪内おける音速の方が低いことが確認された。したがって、人間（ヒト）の体温（セ氏３７度程度）において、大腿部Ｔ内における音速（筋肉組織の音速）Ｖｘが高い（大きい）ほど、大腿部Ｔ内の筋肉量が多く、大腿部Ｔ内における音速Ｖｘが低い（小さい）ほど、大腿部Ｔ内の脂肪量が多いことが推定できる。

そこで、脂肪量演算部６０は、音速測定部５０において測定（算出）された大腿部Ｔ内における音速Ｖｘに基づいて、大腿部Ｔ内における脂肪量の指標値を算出する。例えば、音速Ｖｘの数値と脂肪量の数値との対応関係が、実験結果等により予め明らかにされていれば、音速Ｖｘの数値からその対応関係に基づいて脂肪量の数値を得ることができる。また、脂肪量の指標値として、音速Ｖｘがそのまま利用されてもよいし、脂肪量の多さ（少なさ）を段階的に示す指標（「大」「中」「小」など）が導出されてもよい。もちろん、脂肪量の指標値として、他組織との比較により得られる値（例えば体脂肪率など）が算出されてもよい。

また、図４（２）に示すように、大腿部Ｔ内を通る複数の経路ｃ（ｃ１〜ｃｎ）（ｎは２以上の自然数）が設定されてもよい。例えば、基準経路として指定された経路ｃ（図４（１））の近傍に複数の経路ｃ１〜ｃｎが設定される。図４（２）の具体例では、基準経路として指定された経路ｃを中心として経路ｃ１〜ｃ５の５経路が設定されている。

音速測定部５０は、各経路ｃｎごとに大腿部Ｔ内における音速Ｖｘ（Ｖｘ＝Ｘ／Ｔｘ）を算出し、例えば複数の経路ｃ１〜ｃｎから得られる複数の音速Ｖｘの統計的な代表値（平均値、最大値、最小値など）を算出する。そして、脂肪量演算部６０は、音速測定部５０において測定（算出）された大腿部Ｔ内における音速Ｖｘの代表値に基づいて、大腿部Ｔ内における脂肪量の指標値を算出する。

複数の経路ｃ１〜ｃｎから得られる複数の音速Ｖｘの代表値を利用することにより、例えば、大腿部Ｔの形状の相違に伴う測定のバラツキを小さくすることが可能になる。

脂肪量演算部６０において得られた脂肪量の指標値は、例えば、数値，文字，記号，グラフ等の表示形態で表示部７０に表示される。

なお、人の大腿部Ｔ内における脂肪量の指標値を得るにあたっては、水温制御部１８により、水バッグ１４内における水温が例えば人の体温に近い温度に制御されることが望ましい。具体的には、水バッグ１４内における水温がセ氏３６度程度から３８度程度の範囲内に制御され、望ましくはセ氏３７度が制御の目標温度とされる。

図５は、大腿部Ｔの他の測定例を示す図である。図５には、大腿部Ｔの長手方向に沿って２つのアレイ振動子１２，１３を配置して音速を測定する具体例が図示されている。

図５の具体例において、アレイ振動子１２，１３は共に１次元アレイ振動子である。アレイ振動子１２，１３の各々は、大腿部Ｔの長手方向（Ｚ軸方向）に１列に配列された複数の振動素子（超音波振動素子）で構成されている。

２つのアレイ振動子１２，１３は互いに平行な状態で相対的に位置関係を固定される。また、２つのアレイ振動子１２，１３の互いに対応する振動素子が長手方向の同じ位置（Ｚ軸方向の位置）に配置される。

図５の具体例では、大腿部Ｔを間に挟んで２つのアレイ振動子１２，１３が配置され、２つのアレイ振動子１２，１３が相対的な位置関係を固定した状態で、振動子移動機構１６により駆動されて、上下方向（Ｙ軸方向）に移動する。

図５の具体例では、２つのアレイ振動子１２，１３を移動させながら、２つのアレイ振動子１２，１３の間において、複数の経路に亘って各経路ごとに超音波が送受される。例えば、上側（Ｙ軸の正方向側）から順に、段階的に２つのアレイ振動子１２，１３の高さ（Ｙ軸方向の座標）を変化させつつ、各高さにおいて、代表的な振動素子同士で超音波が送受される。例えば、各高さにおいて、送信用のアレイ振動子１２の中心にある振動素子ｍから超音波が送波され、受信用のアレイ振動子１３の中心にある振動素子ｍが超音波を受波する。

これにより、各高さにおいて、送信用の振動素子ｍと受信用の振動素子ｍを結ぶ直線の経路が形成され、上側から順に複数の高さに対応した複数の経路が形成される。また、図２の具体例と同様に上側（Ｙ軸の正方向側）から順に各経路の受信信号が取得される。

さらに、図３を利用して説明した処理により、経路指定部４０が、受信信号に含まれる受信パルスの波高値に基づいて、大腿部Ｔの皮膚表面を通る経路（高さ）と、大腿部Ｔの骨（大腿骨）を通る経路（高さ）を特定し、皮膚表面を通る経路と骨を通る経路の中間に音速を測定するための基準経路（測定の高さ）を指定する。測定の高さが指定されると、その高さ（図５のＹ軸方向の座標）において音速（超音波の伝播速度）が測定される。図５に示す測定例では、測定の高さにおける基準面内において、つまり基準経路を含む基準面内において、複数の測定経路で超音波が送受され、複数の測定経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて、基準面内の注目箇所における音速の測定データが導出される。

なお、図５に示す測定例においては、２つのアレイ振動子１２，１３の間に設けられた水バッグ１４（図１参照）が利用されてもよいし、例えば２つのアレイ振動子１２，１３と大腿部Ｔを水槽内に入れて水槽内の水が超音波の媒体として利用されてもよい。もちろん、水に代えて他の媒体が利用されてもよい。

図６は、複数の測定経路に基づく測定の具体例を示す図である。図６に示す大腿部Ｔは図５の具体例において指定された測定の高さにおける大腿部Ｔの縦断面である。また、図６に示す２つのアレイ振動子１２，１３は、図５の具体例において指定された測定の高さに配置されている。

図６の具体例では、送信用のアレイ振動子１２を構成する複数の振動素子から、各振動素子ごとに順に大腿部Ｔに向けて超音波が送波され、各振動素子（送信用振動素子）ごとに、受信用のアレイ振動子１３を構成する複数の振動素子により受信信号が取得される。例えば、図６に示すように、アレイ振動子１２の１つの振動素子から超音波が送波され、アレイ振動子１３の全ての振動素子において受信信号が取得される。そして、アレイ振動子１２の全ての振動素子について、各振動素子ごとに超音波が送波され、アレイ振動子１３の全ての振動素子において受信信号が取得される。

こうして、図６に示すように、大腿部Ｔの縦断面（基準面に対応する）内の複数の測定経路において受信信号が取得され、例えば各経路ごとに音速の測定データが導出される。さらに、複数の測定経路で得られた複数の測定データに基づいて、大腿部Ｔの縦断面（基準面）内の注目箇所における測定データが導出されてもよい。

例えば、ＣＴ演算（ＣＴ画像再構成）の原理を利用して、複数の測定経路で得られた複数の測定データに基づいて、大腿部Ｔの縦断面内における音速（測定データ）の分布が導出されてもよい。なお、ＣＴ演算において、例えば、参考文献（WO2013105583 A1）に開示されるように、代数再構成法（ＡＲＴ）、同時代数再構成法（ＳＡＲＴ）またはオーダードサブセット同時代数再構成法（ＯＳ−ＳＡＲＴ）などの逐次近似法（ＩＲ）が利用されてもよい。

図７は、複数の測定経路に基づく測定の手順を示すフローチャートである。まず、２つのアレイ振動子１２，１３が被検者の大腿部に配置され（Ｓ７０１）、水バッグ１４の温度制御が開始される（Ｓ７０２）。

そして、２つのアレイ振動子１２，１３を上下方向に移動させつつ複数の経路において受信信号が取得され、複数の経路の受信信号に基づいて、大腿部の皮膚表面と骨の位置（高さ）が検出される（Ｓ７０３：図５参照）。さらに、大腿部の皮膚表面と骨の位置に応じて測定の高さ（基準面）が指定され、その測定の高さに２つのアレイ振動子１２，１３が移動される（Ｓ７０４：図６参照）。

次に、送信用のアレイ振動子１２が備える振動素子ｎ（素子番号ｎ）により送信パルスが送信され（Ｓ７０５）、受信用のアレイ振動子１３が備える振動素子ｍ（素子番号ｍ）により受信信号が取得される（Ｓ７０６）。なお、ｎとｍは共に初期値が１の自然数である。そして、送信用の振動素子ｎと受信用の振動素子ｍとを結ぶ経路（ｎ→ｍ）における音速の測定データが導出される（Ｓ７０７：図４参照）。

次に、受信用の素子番号ｍが最終番号か否かが確認される（Ｓ７０８）。図７に示す具体例では、受信用の振動素子数が６４個であり、素子番号ｍが６４か否かが確認される。受信用の素子番号ｍが６４でなければ、素子番号ｍに１が加えられ（ｍ＝ｍ＋１）、Ｓ７０５の処理に戻る。こうして、受信用の素子番号ｍが６４に達するまで、Ｓ７０５からＳ７０７の処理が繰り返される。これにより、送信用の１個の振動素子ｎと受信用の全振動素子ｍ（６４個）とを組み合わせて得られる６４個の経路における音速が測定される。

Ｓ７０８において素子番号ｍが６４に達したことが確認されると、送信用の素子番号ｎが最終番号か否かが確認される（Ｓ７０９）。図７に示す具体例では、送信用の振動素子数も６４個であり、素子番号ｎが６４か否かが確認される。送信用の素子番号ｎが６４でなければ、素子番号ｎに１が加えられ（ｎ＝ｎ＋１）、Ｓ７０５の処理に戻る。そして、送信用の素子番号ｎが６４に達するまで、Ｓ７０５からＳ７０９の処理が繰り返される。

こうして、Ｓ７０８における分岐とＳ７０９における分岐により処理が繰り返されることにより、送信用の６４個の振動素子ｎと受信用の６４個の振動素子ｍの全組み合わせに対応した全経路（６４×６４個の経路）における音速の測定データが取得される。

そして、全経路に対応した音速の測定データに基づいて、例えばＣＴ演算の原理を利用して大腿部の縦断面（図６参照）内の注目箇所における音速が導出される（Ｓ７１０）。なお、Ｓ７１０において、大腿部の縦断面内における音速（測定データ）の二次元的な分布が導出されてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

１２，１３ アレイ振動子、１４ 水バッグ、１６ 振動子移動機構、１８ 水温制御部、２０ 送受信部、２２ パルス発生部、２４ パルス検出部、３０ トリガ発生部、４０ 経路指定部、５０ 音速測定部、６０ 脂肪量演算部、７０ 表示部、９０ 操作デバイス、１００ 制御部。

Claims (7)

1. 対象部位を含む領域内において複数の探索経路の各探索経路ごとに超音波を送受する超音波送受部と、
   前記複数の探索経路の各探索経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて、前記対象部位内における測定の基準となる基準経路を指定する経路指定部と、
   前記基準経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて前記対象部位内の音速の測定データを得る音速測定部と、
   前記音速の測定データに基づいて前記対象部位内の脂肪量の指標値を導出する指標値導出部と、
   を有する、
   ことを特徴とする超音波測定装置。
2. 請求項１に記載の超音波測定装置において、
   前記経路指定部は、前記複数の探索経路の各々から得られる受信信号に基づいて、前記対象部位の皮膚表面の位置と当該対象部位の骨の位置を特定することにより、皮膚表面の位置と骨の位置に応じて定められた経路を前記基準経路とする、
   ことを特徴とする超音波測定装置。
3. 請求項１または２に記載の超音波測定装置において、
   前記経路指定部は、前記複数の探索経路の中から前記対象部位の皮膚表面の位置に対応した第一探索経路と前記対象部位内の骨の位置に対応した第二探索経路を選択し、第一探索経路と第二探索経路の中間に前記基準経路を指定する、
   ことを特徴とする超音波測定装置。
4. 請求項１または２に記載の超音波測定装置において、
   前記経路指定部は、前記複数の探索経路の中から前記対象部位の皮膚表面の位置に対応した第一探索経路と前記対象部位内の骨の位置に対応した第二探索経路を選択し、第一探索経路と第二探索経路の間に複数の前記基準経路を指定し、
   前記音速測定部は、複数の前記基準経路の各基準経路ごとに前記対象部位内の音速の測定データを取得し、
   前記指標値導出部は、複数の前記基準経路から得られる複数の測定データの統計的な代表値に基づいて前記対象部位内の脂肪量の指標値を導出する、
   ことを特徴とする超音波測定装置。
5. 請求項３または４に記載の超音波測定装置において、
   前記経路指定部は、前記各探索経路から得られる受信信号に含まれる超音波のパルス波形の大きさに基づいて、前記複数の探索経路の中から前記第一探索経路と前記第二探索経路を選択する、
   ことを特徴とする超音波測定装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波測定装置において、
   前記超音波送受部は、２つの超音波振動子を備え、それら２つの超音波振動子の一方から送波した超音波を他方で受波することにより、前記複数の探索経路の各探索経路ごとに超音波を送受する、
   ことを特徴とする超音波測定装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波測定装置において、
   前記超音波送受部は、前記基準経路を含む基準面内において複数の測定経路で超音波を送受し、
   前記音速測定部は、前記複数の測定経路を伝播した超音波の受信信号に基づいて、前記基準面内の注目箇所における音速の測定データを得る、
   ことを特徴とする超音波測定装置。