JP2664628B2 - 踵骨を対象とする骨評価装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、骨評価装置、特に踵骨
を対象とする骨評価装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】老年人口の急激な増加と相俟って、骨粗
鬆症、骨軟化症等の骨疾患を持つ人が増加しており、そ
の診断や予防の必要性が強く要望されている。骨は、そ
の組成でみると、大別して骨塩（カルシウムなどのミネ
ラル）と骨基質（骨組織の細胞間物質）とで構成されて
いる。

【０００３】ここで、「骨粗鬆症」とは、一般に骨基質
と骨塩との比率は正常であるが骨の量自体が減少した病
態をいい、「骨軟化症」とは、一般に骨石灰化障害によ
り骨塩のみが減少した病態をいう。つまり、骨疾患とい
っても、その病態における骨の組成は一様ではない。

【０００４】いずれにしても、骨の強度が弱まると骨折
が生じ、特に老年の人はいわゆる寝たきりになるおそれ
がある。従って、定期的に骨の検査をすることが骨折の
予防等のためには望ましい。

【０００５】ところで、骨は、その構造上、海綿骨と皮
質骨とで構成され、海綿骨は皮質骨より代謝速度がおよ
そ８倍速いといわれている。それゆえ骨の量の減少ある
いは骨の強度の低下は、まず海綿骨に現れると考えられ
る。そこで、骨の評価を行うにあたっては、その海綿骨
の割合が多い。例えば踵骨や腰椎等を測定することが好
適であり、診断精度を向上させることができる。そこ
で、本出願人が特願平５−１２４４９５号で提案した骨
評価装置における計測方法においては、踵骨を測定対象
としている。

【０００６】一方、ある患者の骨の評価を経時的に行う
場合には、同一位置の測定を固定的に行う必要がある。
すなわち、同一部位の診断を行わないと、位置再現性が
悪く、骨質の経時的変化を観察することができない。

【０００７】そこで、同一位置の測定を行うために、測
定点が測定装置に固定されたものが提案されている。し
かし、これでは測定位置が踵骨から外れ、誤測定する場
合があり、信頼性に欠けるという欠点があった。

【０００８】このため、上記特願平５−１２４４９５号
で提案した方法においては、Ｘ線あるいは超音波を使用
して踵骨の輪郭像あるいは骨塩量分布を求め、輪郭像か
らパターン認識等により、あるいは骨塩量分布から重心
点を求める演算により、計測位置の決定が行われる。計
測位置が決定されると、その位置でＸ線あるいは超音波
による踵骨の物理的性質の計測が行われる。

【０００９】これらの方法は、踵骨の物理的性質を正確
にかつ客観的に測定するためには優れた方法であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の方法で
は、踵骨の輪郭像あるいは骨塩量分布について詳しい測
定を行い、その測定値に複雑な演算処理を施すことによ
り計測位置を決定していた。このため、計測位置の決定
に長い時間がかかり、結果として踵骨の物理的性質を計
測するための診断作業が長時間化するという問題があっ
た。

【００１１】この計測位置の決定には従来約２分程度を
要していたが、特にこれは、多数の患者を計測し、骨疾
患に罹患している可能性があるかどうかを一次診断的に
見きわめる、いわゆるスクリーニングを行う場合に大き
な問題となる。スクリーニングにおいては計測する患者
の数が多いので、診断者にとっても患者にとっても短時
間で診断作業が終了することが望ましい。

【００１２】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、短時間で計測位置を決定で
き、踵骨の物理的性質を計測するための診断作業を短時
間で終了できる踵骨を対象とする骨評価装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、踵骨を対象とする骨評価装
置であって、足を上から載せるために所定角度開いて形
成され、足を載せた時に踵が配置される谷部を有する足
置き台と、骨評価部位に対して超音波を送受波する超音
波振動子と、前記足置き台の頂角のほぼ２等分線上を、
前記谷部から上方向に前記超音波振動子を移動させ、踵
を走査する走査部と、前記超音波振動子から出力される
超音波計測信号により前記２等分線上に配置された踵骨
の端部を特定し、この端部から所定距離だけ上方向に隔
たった前記２等分線上の点を踵骨内の物理的性質を計測
する位置として決定する制御手段と、を含むことを特徴
とする。

【００１４】請求項２記載の発明は、前記走査部が更
に、前記２等分線に直交する方向にも前記超音波振動子
を移動可能であり、前記制御手段は、前記超音波振動子
から出力される計測信号により前記２等分線に直交する
方向における踵骨の両端部を検知し、この両端部を所定
の割合で内分する点を踵骨内の物理的性質を計測する位
置として決定する、ことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成によれば、足置き台により足の位置を
固定しておき、足置き台の頂角のほぼ２等分線上の所定
の位置、あるいはこの２等分線に直交する線上の所定の
位置を踵骨内の物理的性質を計測する位置として決定す
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１７】実施例１．図１には、本発明に係る第１の
実施例の装置を使用して測定位置を決定する方法が示さ
れる。図１において、足置き台１０は患者の足１１が上
から載せられるように所定の角度α開いて形成されてお
り、２つの面１２、１３を有している。患者の足１１
は、図１に示されるように、面１２に足の裏が、面１３
に踵からふくらはぎにかけての部分が接するように置か
れているので、踵１４は足置き台１０の谷部１５に配置
される。そして、人間の足首の構造上足置き台１０に足
１１を自然に載せるためには、足置き台１０の角度α
は、およそ９０度程度が望ましい。足置き台１０は、２
枚の板を互いの辺の１つで角度α開くように接合しても
よく、また１枚の板を角度α開くように折り曲げてもよ
い。

【００１８】患者の足１１は足置き台１０に載せられた
後で、図２に示されるように固定具１６によって足置き
台１０に固定されてもよい。また、患者の足１１、特に
踵１４の部分は、足置き台１０と共に水槽１７の中に入
れられる。水槽１７の中には音響的な整合材、例えば水
１８が満たされている。

【００１９】図３には、実施例に係る踵骨１９を対象と
する骨評価装置の構成が示される。図３において、対向
して配置された一対の超音波振動子２０は、走査部２１
に取り付けられ、かつ送受信部２２に接続されている。
送受信部２２は、更に制御部２３に接続されている。ま
た、走査部２１は制御部２３により制御され、２つのモ
ータ２５によって超音波振動子２０の位置を２軸で自在
に移動することができる。制御部２３には演算解析部２
６が接続されており、超音波振動子２０からの信号に基
づき、あるいはモータ２５によって移動される超音波振
動子２０の位置などについて必要な演算が行われる。こ
こで、制御部２３と演算解析部２６とは本発明の制御手
段を構成し、装置全体の動作の制御や、必要データの格
納及び記憶なども行っている。

【００２０】なお、本図には計測位置決定及び超音波診
断に使用する超音波振動子２０のみを示したが、このほ
かにＸ線診断用のＸ線源を備えることもできる。

【００２１】図１に戻って測定位置の決定方法について
説明する。図１において一対の超音波振動子２０は、紙
面の手前側と紙面を挾んだ反対側に配置されている。そ
の軸は紙面と直交するようになっており、走査部２１に
設けられたモータ２５の動作により、図１の足置き台１
０の谷部１５の例えば原点Ｏから矢印Ａの方向に踵１４
を走査できるようになっている。ここで、原点ＯからＡ
に至る直線は、足置き台１０の開いた角度αの２等分線
になっている。

【００２２】本発明において特徴的なことは、足１１を
足置き台１０に載せた時に、この２等分線ＯＡ上に丁度
踵骨１９が載ってくることに着目し、この２等分線ＯＡ
に沿って原点Ｏから矢印Ａの方向に超音波振動子２０を
走査することにより、踵骨１９の位置を簡単に見いだす
ことができ、計測位置を短時間で決定することができる
点である。

【００２３】すなわち、制御部２３により走査部２１を
動作させ、超音波振動子２０を原点Ｏの位置から上記の
２等分線ＯＡ上をＡの方向に所定のピッチ、例えば２ミ
リメートル／ステップで走査してゆく。各走査ポイント
では、送受信部２２の動作により超音波振動子２０の一
方から他方に向かって超音波を照射し、その受信電圧を
計測する。もし、一対の超音波振動子２０の間に踵骨１
９が存在する場合には、受信電圧は踵骨１９による反射
や減衰の影響により著しく低下する。

【００２４】一対の超音波振動子２０が足置き台１０の
原点Ｏから矢印Ａ方向に向かって踵１４を走査してゆ
き、踵骨１９の端部である点Ｂにかかった時にこの受信
電圧の低下が起こる。つまり、２等分線ＯＡ上の踵骨１
９の最下位置点Ｂを見いだすことができる。この点Ｂか
ら所定の距離Ｃ、例えば２０ミリメートルだけ矢印Ａの
方向に隔たった点をＰ１とし、これを計測位置とする。
また、所定の距離Ｃは、患者の性別、年齢、身長、膝下
の長さなどの関数として決めてもよい。

【００２５】なお、この走査は超音波振動子２０をステ
ップ的に移動させるのではなく連続的に移動させてもよ
い。この場合、超音波振動子２０からは連続的に超音波
を照射する。

【００２６】本実施例においては、踵骨１９の物理的性
質を計測するための計測位置を決定するために超音波を
用いて踵１４の走査を行っている。従って、計測位置の
決定のためにＸ線を使用する必要がなく、不必要なＸ線
被曝を防ぐことができるという利点もある。

【００２７】図４には、本発明に係る第１の実施例の装
置を使用した骨評価の工程のフローチャートが示されて
いる。足置き台１０に足を載せて固定した後、超音波振
動子２０により足置き台１０の２等分線ＯＡに沿って上
方向に踵１４を走査する（Ｓ１）。

【００２８】踵骨の下側端部であるＢ点を超音波振動子
２０の受信電圧の低下により特定する（Ｓ２）。

【００２９】演算解析部２６により、Ｂ点から距離Ｃだ
けＡの方向に隔たった点Ｐ１が決定される（Ｓ３）。

【００３０】点Ｐ１においてＸ線又は超音波により踵骨
の物理的性質の計測が行われる。（Ｓ４）。

【００３１】Ｘ線あるいは超音波による測定値から演算
解析部２６により骨評価値が演算される（Ｓ５）。

【００３２】以上で踵骨の物理的性質を計測するための
診断作業が終了する。この第１の実施例の装置を使用し
て計測位置を決定する場合には、これに要する時間はほ
ぼ３０秒程度となり、上記従来の方法よりも計測位置の
決定に要する時間が短縮されている。

【００３３】実施例２．図５には、本発明に係る第２の
実施例の装置を使用した測定位置決定方法が示される。

【００３４】第２の実施例においては、第１の実施例に
よってＰ１点の位置を決定した後すぐに、走査部２１の
動作により一対の超音波振動子２０をＰ１点の位置に移
動してくる。制御部２３は、Ｐ１の位置から２等分線Ｏ
Ａに直交する方向に超音波振動子２０を移動する。この
場合、もちろん超音波振動子２０は超音波の送受波を実
施している。従って、踵骨１９が２等分線ＯＡに直交す
る方向に走査されることになる。この走査は図５におい
て２等分線ＯＡの右方向及び左方向に行われる。以下、
２等分線ＯＡに直交する向きの走査を水平走査という。

【００３５】この水平走査においても、受信電圧の変化
が監視されており、超音波振動子２０の間に踵骨がなく
なると受信電圧が急に大きくなって踵骨の端部が見いだ
せることになる。

【００３６】図５において、水平走査中に例えば踵骨の
右側の端部Ｄに超音波振動子２０がかかると受信電圧が
急に大きくなり、この変化により踵骨の右側端部Ｄを見
いだすことができる。同様にして、踵骨の左側端部Ｅも
見いだすことができる。

【００３７】ここまでの調査を終了した後、演算解析部
２６が点Ｄと点Ｅの中点の位置を演算し、この点をＰと
して計測位置に決定する。

【００３８】図６には、第２の実施例の装置を使用した
骨評価の工程のフローチャートが示される。図６におい
て、Ｓ１１〜Ｓ１３までに示される工程は、図４におけ
るＳ１〜Ｓ３までに工程と同様である。ただし、Ｓ３に
おいて測定位置として決定された点Ｐ１は第２の実施例
では測定位置とはならない。

【００３９】Ｐ１点が決定された後、走査部２１により
超音波振動子２０がＰ１点に移動され、Ｐ１点から２等
分線ＯＡに直交する方向に移動されて踵１４を水平走査
してゆく（Ｓ１４）。

【００４０】上記の水平走査により２等分線ＯＡに直交
する方向の踵骨１９の両端部Ｄ及びＥを特定する（Ｓ１
５）。

【００４１】演算解析部２６が上記のＤ点及びＥ点から
その中点を求め、測定位置Ｐとして決定する（Ｓ１
６）。

【００４２】以下、Ｘ線又は超音波測定により図４と同
様の方法で骨評価値の演算が行われる（Ｓ１７、Ｓ１
８）。

【００４３】以上の工程により本実施例の骨評価が終了
する。第２の実施例の装置を使用した計測位置の決定に
は、およそ４０秒の時間を要するが、上記従来の方法に
比べ測定値の決定に要する時間が短縮されている。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
足置き台により足の位置を固定しておき、足置き台の頂
角のほぼ２等分線上の所定の位置あるいは２等分線に直
交する線上の所定の位置を踵骨内の物理的性質を計測す
る位置として決定するので、踵骨の輪郭像あるいは骨塩
量分布について詳しい測定をする必要がなく、またその
測定値に複雑な演算処理を施す必要もない。この結果、
短時間で計測位置を決定でき、踵骨の物理的性質を計測
するための診断作業を短時間で終了することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の装置を使用して測定位
置を決定する方法の説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例の装置を使用して測定位
置を決定する方法の説明図である。

【図３】本発明の実施例に係る踵骨を対象とする骨評価
装置の構成図である。

【図４】本発明の第１の実施例の装置を使用した骨評価
の工程のフローチャートである。

【図５】本発明の第２の実施例の装置を使用して測定位
置を決定する方法の説明図である。

【図６】本発明の第２の実施例の装置を使用した骨評価
の工程のフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 足置き台 １５ 谷部 ２０ 超音波振動子 ２１ 走査部 ２２ 送受信部 ２３ 制御部 ２６ 演算解析部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 踵骨を対象とする骨評価装置であって、 足を上から載せるために所定角度開いて形成され、足を
   載せた時に踵が配置される谷部を有する足置き台と、 骨評価部位に対して超音波を送受波する超音波振動子
   と、 前記足置き台の頂角のほぼ２等分線上を、前記谷部から
   上方向に前記超音波振動子を移動させ、踵を走査する走
   査部と、 前記超音波振動子から出力される超音波計測信号により
   前記２等分線上に配置された踵骨の端部を特定し、この
   端部から所定距離だけ上方向に隔たった前記２等分線上
   の点を踵骨内の物理的性質を計測する位置として決定す
   る制御手段と、 を含むことを特徴とする踵骨を対象とする骨評価装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の踵骨を対象とする骨評価
   装置において、 前記走査部は更に、前記２等分線に直交する方向にも前
   記超音波振動子を移動可能であり、 前記制御手段は、前記超音波振動子から出力される超音
   波計測信号により前記２等分線に直交する方向における
   踵骨の両端部を検知し、この両端部を所定の割合で内分
   する点を踵骨内の物理的性質を計測する位置として決定
   する、 ことを特徴とする踵骨を対象とする骨評価装置。