JP2965153B2 - 骨の状態を生体において評価する超音波評価方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は一般に、骨の状態を定めるための診察方法に
関する。より詳しくは、本発明は、ヒト及び動物の或る
骨の状態を非侵襲的に生体内において定める方法を開示
する。この情報は例えば骨粗鬆症（異常に低い骨密度）
又は骨化石症（異常に高い骨密度）のような骨の状態の
変化に関係した支障を主体がもつか否かを定めるために
使用しうる。 問題の解析と発明の目的 本発明は、骨の疾病及び他の骨の状態を検査すること
に関する。本発明は、特定的に、ヒトの評価及び診断に
予定されているが、例示的な実施例の明瞭な変更によっ
て、動物の骨の評価にも使用しうる。主な目的は、骨粗
鬆症の存在の診察である。しかし腎不全及び骨の劣化に
よる歯周炎の後の骨の状態の変化を含む他の状態も、こ
の方法を用いて検出しうる。本発明は骨折の検出と、骨
折の治ゆの定量的な評価にとっても有用である。 ヒトの骨格は、筒状骨（長くかたい骨）と、海綿状骨
とから成っており、その各々は、特定の比率の皮質骨
（コンパクトな骨）と梁骨（連結ストランド）とから成
っている。主に皮質（cortex）から成る筒状骨は、四肢
を形成する中垂性骨格を支配し、主に梁骨から成る海綿
状骨は、脊柱及び骨盤の軸骨格を支配する。 皮質骨においても、梁骨においても、コラーゲンのフ
イブリルが全体に延在している。両者の差異は、実際に
は、程度の差異であり、コラーゲンのフイブリルの網状
組織が取る形状に依存する。フイブリルは、一般に、網
状組織がロッドの網状組織であるように分離されていて
もよい。フイブリルはまたより密に広げられることによ
って、ロッドによって結合されたプレートの網状組織の
外観を呈してもよい。どちらの場合にも、骨の或る容積
は、鉱物化コラーゲンフイブリルから成り、或る容積
は、「骨髄」と呼ばれる流体から成る。 或る特別の骨が梁形成を取るか又は皮質形成を取るか
は、骨の果す機能に大きく依存する。骨の形成される仕
方は十分明らかではないが、骨のゆ着の過程は、骨が経
験する応力に或る意味で応答する。従って、比較的高い
応力を経験する骨の領域、例えば足の脛骨の骨幹は、皮
質骨に向う傾向を示す。低い応力を経験する骨の領域は
より梁骨に向う傾向を示す。梁骨の大部分の個所におい
て、梁物質は、皮質骨の比較的薄い層で囲まれている。
膝蓋骨は、多くは梁骨であり、皮質下層は、前面（ante
rior surface）の直下にある。 本発明の主な目標である骨粗鬆症は、一般に年を取る
につれて人を悩ます原因不明の疾病である。骨粗鬆症
は、男性よりも女性に多発し、女性については、月経閉
止の後に多発する。白人の女性は、他の人種の女性より
もこの疾病にかかり易い。骨粗鬆症は、骨組織物質の絶
対的な減少によって現出される。しかし残りの骨は正常
である。骨粗鬆症にかかった人は、皮質骨よりも骨梁な
いし梁骨をより高い比率で失なう。骨粗鬆症の普通の症
状は、せむしであり、これは脊髄の圧迫骨折、首の骨
折、上大たい骨及びラジアス（radius）の末梢端（肱
骨）の骨折によって生ずる。 骨粗鬆症は、その初期においては物理的変形が明らか
でないため、特に油断のならない状態である。骨粗鬆症
は徐々に進行するので、早い時期の診断と適正な治療と
は重大な症状を改善する。更に、骨が形成されるモード
のため、患者の比較的若い時期の増大した運動の習慣と
それに組合された適切なダイエットとは、この状態の効
果を最小にするとも考えられている。婦人の場合、月経
閉止前にこれらのプログラムを開始することが適切であ
る。骨粗鬆症の診断と治療とは、各々の患者が異なった
「正常な」骨密度をもつという事実によって複雑化す
る。そのため、個々の患者の骨の或る特性（即ち、密度
又は弾性）の変化の履歴を作成し、少くとも部分的にこ
の履歴の変化に基づいて診断することが有用である。 本発明の別の目標である歯周炎は、上顎骨と下顎骨の
損失と、それに伴なう歯のゆるみとをひき起こす。従来
は、顎の骨の欠損はＸ線検査によっていたが、Ｘ線検査
は、相当な骨の欠損が既に起こった後にした歯周炎の存
在を示すことができない。 そのため、骨の状態の変化（骨物質の欠損及びこれに
附随する骨の密度及び弾性の減少を含むが、これのみに
は限定されない）を検出する手段を用意することが望ま
しい。最適には、この手段は、非侵襲性、正確、高感度
で、使用し易く、入手が容易であるものとする。これは
一般には、従来の技術では実現できない。 骨粗鬆症の早期の診断のために、いくつかの方法が提
案されている。これらの方法には、全身体カルシウム中
性子活性化分析（TBC）、肱及びオスカルクス（oscalcu
s）の単一光子吸収測定、（脊柱及び大たい骨の首部
の）複式光子吸収測定、コンピューター支援断層撮影
（CATスキャンニング）並びに超音波分析法が含まれ
る。 TBC法は、要約すると、次の通りである。TBCには、約
14MeVのエネルギーの高速中性子源を必要としている。
中性子ビームは、被検体に向けられる。或る原子の核
は、入射中性子ビームのエネルギーに依存して、中性子
を捕そくし、励起される。励起された同位体は、直ちに
（10〜12秒のオーダー）か又は活性化生成物に特有の減
衰期間の後に、１以上のγ線を放出することによって、
安定な状態に戻る。放出されたγ線のエネルギーは、タ
ーゲットの元素を特徴付ける。カルシウムは、3.1MeVの
エネルギーにおいてγ線を放出する。γ線の強度即ち単
位容積当たりのカウントレートは、存在している問題の
元素の量を指示する。TBCの欠点は、全人体カルシウム
のみを好都合に測定するので、骨粗鬆症の初期に依存し
うる骨物質中の局在化された変化が識別できないことに
ある。またTBC装置は、原子炉、サイクロトロン又は放
射性物質のような中性子源を必要とする。また、大形の
複雑の機会が必要なため、比較的高価となり、数も少な
い。そのため多くの患者にとって利用可能ではない。ま
たこの方法は、期待されるように、比較的高価である。
また0.3〜0.5レムの比較的高い放射線量が必要となり、
反復検査ができない。 光子吸収測定は、エネルギーの異なった光子の物質に
よる吸収に依存する技術である。単一光子吸収測定にお
いては、単一エネルギー源が、単色の光子のビームを放
出する。伝送される光子の強度は、光子の走路上の物質
について指数関数的に減衰する。走行距離がわかると、
介在する物質の密度を定めることができる。単一エネル
ギー光子の問題は、骨を囲む軟組織のような多重減衰層
の効果を解消しえないことである。 そのため、複式光子吸収測定法が用いられる。この方
法によれば、２つの別々のエネルギー例えば¹⁵³Gd又は
２つの別々のエネルギー源例えば¹²⁵I及び²⁴¹Amが用い
られる。各々２つの未知について２つの式が結果し、こ
れらが、２つの物質の密度に減衰されない光子の強度と
減衰された光子の強度とを関連付ける。２つの式を解い
て２つの密度を定めることができる。TBCの場合と同様
に、装置のコストが高く、数も少ない。また軟組織は、
皮膚の別々の成分である脂質と筋肉とから成っているの
で、「肥満／やせ」調整因子を使用しなければならな
い。 骨の密度は、CATスキャンを用いることによっても定
めることができる。CATスキャンナーは、Ｘ線伝送の多
重の入射から像を計算する装置である。患者は、全周の
回りにＸ線感知レシーバーを有する中空シリンダー中に
おかれる。Ｘ線源は、患者の回りに回転し、患者を通っ
て個別のＸ線ビームを送出し、このビームは、シリンダ
ーの直径の反対側のレシーバーによって受信される。こ
の伝送はシンリンダーの全周について反復される。受信
センサーが受けるＸ線の強度は、患者の身体を通る経路
の全密度に関係している。送信器が患者の周囲を移動す
る間にこれらの多数の読みが取られる。複雑なピュータ
ーによる分析によって、各々のレシーバーが受けた読み
が照合され、多くの伝送されるビームによって限定され
る平面と平行に取られた患者の身体の薄いスライスの密
度マップが作成される。 CATスキャンの出力は密度マップである。身体領域を
通るCATスキャンは、骨の密度に関係した情報を供与す
る。CATスキャンの実証された利点は、高再現性−高信
頼性の装置であり、他の関係した分野において十分に試
験されていることである。またそれは、梁骨と皮質の密
度を別々に量化する。そのため、海綿骨の正確な密度
を、周囲のコンパクトな皮質骨の存在による平均化効果
なしに定めることができる。 CATスキャン技法の欠点は、装置がコスト高で、多く
のコミュニティにおいては入手可能ではないことにあ
る。また、可搬型でなく、或る患者にとっては創傷性と
考えられている。CATスキャンの実施は、放射線学上の
有資格の医師又は放射線学者と協同する技師によらねば
ならないため、更にコスト高となる。またCATスキャン
においては患者がＸ線に露呈されるが、これは、或る医
師及び患者にとっては望ましくないと考えられている。
ここで「患者」とは、ヒト及び動物の被検体を意味す
る。 ヒト及び他の動物の骨を生体において非侵襲的に分析
するために、超音波の使用による測定も行なわれてい
る。しかしこの測定は、多くの骨を囲む軟組織の存在に
よって複雑になる。皮膚を通って投入された超音波信号
の速度は、骨を囲む軟組織の通過によっても、問題の骨
の通過によっても影響される。軟組織の効果を最小とす
ることも可能であるが、そのための従来の試みは、相当
複雑なエコー分析及び注意深い測定の要求によって妨げ
られている。例えば米国特許第4,361,154号「生体内で
骨の強度を定める方法」を参照されたい。 従って、本発明のいくつかの目的は、（１）非侵襲的
な生体内技法によって骨の状態を評定し、（２）実質的
なＸ線量に患者を露呈させることなく骨の状態を評価
し、（３）患者の骨の状態を経済的に迅速に評価し、
（４）数年間に亘って何回も経済的な安全に実行するこ
との可能な骨の状態の評価方法を提供し、（５）高価な
機器を必要とせずに、特に注意深い測定又は複雑な分析
なしに技師によって実行可能な骨の状態の評価方法を提
供することにある。 ここに使用されている限り、膝蓋骨とは、膝の前方部
分を形成する厚い扁平な３角形の骨であり、「ニーキャ
ップ」（膝蓋骨）は、膝蓋骨と周囲の軟組織であり、脛
骨は足の下部の前部骨であり、「すね」は脛骨及び周囲
の軟組織である。 発明の簡単な要約 本発明によれば、骨の状態は、骨の一部分を通って超
音波信号を送出し、受信される信号を分析することによ
って定められる。超音波信号は識別可能な波形又は周波
数の少くとも２つの成分を好ましくは含んでいる。これ
らの成分はパルス又は連続波のフォーマット又はその或
る組合せである。以下では、特に明記されない限り、
「パルス」という用語は、有限の持続時間の信号と連続
波信号との両方を意味する。狭帯域信号が使用される限
り、これらは、同時に（例えば複合波形の一部として）
又は異なる時間に伝送することができる。別の方法とし
て、広帯域信号を用いてもよい。これは広い周波数帯域
例えば約100kHzから約3MHzのエネルギーを含む信号でも
よい。２つ（又は以上）の成分の伝播の差は、骨の状態
についての情報を含んでいる。 本発明は、媒体を通る超音波信号の伝送速度が媒体の
密度及び弾性に関係しているという原理に基づいて作用
すると考えられる。本発明はまた減衰が周波数依存性で
あることの知見に依存している。皮質骨から梁骨までの
骨の可変の性質のため、超音波信号の速度と媒体の密度
及び／又は弾性との間の関係を正確に表現することはで
きない。しかし、大部分が皮質である骨と大部分が梁骨
である骨について行なった実験の結果とよく相関される
皮質骨と梁骨とについてのモデルが提案されている。即
ち超音波伝播の相対速度は、骨の破損し易さの指示とし
て使用することができる。パルスの送受信のために１対
の変換器が使用される。これらの変換器は、超音波パル
ス発生器と信号受信処理システムとに接続される。これ
らの変換器は、骨の近くの２つの異なった個所に配され
ることにより、超音波信号が骨及び軟組織中に送出され
てこれを通過し、受信変換器によってさえぎられるよう
に配置される。 測定しようとする骨は、好ましくは、最小の軟組織で
囲まれ、その表面は、好ましくは、向い合う部分を備え
ているので、音のエネルギーは、実質的に平行に配され
た送受信変換器の表面によって、これらの部分に入出す
ることができる。従って、超音波信号の第１到来部分の
音の経路は、送信変換器の表面において開始し、骨を覆
う軟組織を通り、骨を通り、次に、受信変換器から骨を
隔てる軟組織を通り、最終的に、受信変換器に到達する
（超音波信号の或る部分は、音響的により長い別の経路
上を伝播し、従って、より遅い時間に到達するであろ
う。）。 いろいろの骨部位を試験の目的に使用してよいが、
（ａ）膝蓋骨を囲む軟組織層を通る距離が骨を通る距離
よりも著しく短かく、また（ｂ）膝蓋骨及び軟組織層を
通る伝播経路とほぼ平行でしかもこれとほぼ等距離の膝
蓋骨の上方の軟組織を通る音響伝播経路があるため、ニ
ーキャップが有利な個所であることが見出された。その
他の有用な部位の例は、頚骨、上顎骨及び下顎骨があ
る。これらの２つの後者の骨の検査は、歯周炎の発見の
道を開くであろう。 本発明の第１実施例によれば、受信信号は、ノズルを
去するように処理されることにより、超音波伝播遅れ
の持続時間をより正確に定めることを可能とする。変換
器の送信面と受信面との距離は、カリパスによって測定
され、骨を通る速度が計算される。この速度の計算に際
して、骨を覆う軟組織の有限な厚みによって導入される
誤差について測定伝播遅延を最初に修正することが望ま
しい。 骨及び軟組織を通って測定された速度、又は、軟組織
について修正された速度は、種々のデータと比較しう
る。第１に、試験中の患者の時間履歴を作成し、骨の密
度及び／又は弾性の変化を表わす速度の変化をチェック
することができる。この形式の比較は、疾病の経過又は
患者のリハビリをチャートする。また、全ての関係ある
年令の健康な個人及び疾病をもった個人を含めた公衆の
広範な断面について、骨の密度、弾性及び／又は速度を
含むデータベースを作成することができる。選定された
閾値基準に基づいて、このデータベースの情報に、患者
の骨の密度、弾性及び／又は速度の測定値を比較し、患
者の骨が健康か否かを臨床的に有用な信頼性レベルで予
測し、又は、患者が骨の疾病をもっている可能性を評価
することができる。 本発明の第２実施例によれば、送受信変換器の間の距
離の測定は必要ではない。送出変換器によって送出され
る超音波信号は約100kHzから約3MHzまでの帯域内の、少
くとも２つの別々の周波数成分をもっている。患者の軟
組織と骨とを通って伝播された後、この信号の低周波成
分が最初に受信変換器に到達し、おそく到達する高周波
成分が後続する。これら２つの成分の到来時間の比が骨
の状態の好い予測子であることが見出されている。受信
された低周波（即ち1MHz以下）の成分の出力スペクトラ
ムの、同じ帯域内の適用された励起に対する比のよう
な、他の測値も、良い予測子のように思われる。この比
は「利得関数」と呼ばれる。ピーク振幅及びこのような
利得関数の下方の面積も、予測子として使用可能であ
る。更に、これらの種々の予測子は、更に高信頼度の予
測子を実現するために、タンデムに用いてもよい。 本発明の前述した目的並びに他の記述されない目的、
利点及び特徴は、以下の詳細な説明及びここに添付され
た請求の範囲を添付図面との関係において読むことによ
って一層明らかとなるであろう。 図面の簡単な説明 図において、 第１図は、本発明の方法の各ステップを一般的に示し
たフロー図である。 第２図は、第４図の装置に用いられている変換器から
送出される超音波信号のスペクトラムを示す。 第３図は、本発明の方法の第１実施例によるより特定
的なステップの連鎖として、第１図のステップの構成を
より詳細に示したフロー図である。 第４図は、本発明の２つの実施例の方法を実施するた
めに使用可能な装置の略図である（ただし第２実施例に
ついてはカリパスは不要である）。 第５図は、１つの超音波パルスについて受信励起の振
幅対時間の典型的なプロティングを示した略図である。 第６図は、「整合波」の方法を略示する。 第７図は、健康な骨を通過した後の第１到来波形を略
示する。 第８図は、骨粗鬆症の骨を通過した後の第１到来波形
を略示する。 第９図は、本発明の方法の第２実施例によるより特定
的なステップの連鎖として、第１図のステップ７の構成
をより具体的に示すフロー図である。 第10A,10B図は、第９図の方法によって形成された時
間域高周波波形及び時間域低周波波形を略示する。 第11図は、第９図の方法によって得た例示的データを
示す表である。 実施例の詳細な説明 第１図には、本方法の基本的な工程が、概略的なフロ
ー図によって図示されている。符号２によって示した第
１工程は、超音波信号の発生、管理及び測定を実行する
ための適切な装置を供与することを要求する。第４図に
ついて後に一層詳細に説明するこの装置は、一般に、超
音波（例えばパルス）発生器、１対の変換器及び信号検
出−分析ユニットから成っている。 広帯域波形発生器は、約100kHzから約3MHzのエネルギ
ー成分を含む音のパルスを約２×10^-6秒の間前記変換器
のうちの１つから発生させるために、ブロック４に示す
ように設けられている。代表的な装置（後述する）から
の励振のスペクトルは、第２図に示されている。このス
ペクトル全体に亘って信号の振幅及び出力が変動可能な
ことは注意されたい（この理由により、約250kHz及び2.
5MHzの別々の狭帯域信号を、前述したように、別の方法
として用いてもよい）。パルスの発生は、データ取得シ
ステムによって記録され、このシステムは、磁気ディス
ク又は他の記録保存可能な媒体上にそれを記憶させる。
これを陰極線管又は他の適当な表示装置上に表示しても
よい。次のステップ６は、受信変換器においての音響励
振のモニタリングを含む。これらの励振は、背景ノイズ
と、骨及び軟組織を経て伝送される第１到来信号と、骨
及び軟組織を経て伝送される第２到来信号とを含む。ス
テップ６は、音響励振に対応する電子信号を発生させ、
データ取得システムによるこれらの励振信号の受信の記
録を記憶させ、同一の陰極線管表示部上にこれらの信号
の受信の記録を表示することを含む。ステップ７では、
ステップ４及び６から得た受信信号は（アナログ又はデ
ジタル波及び種々の計算を含みうる各種の技法によっ
て）、処理され、２以上の誘導された測定を発生させ
る。これらの誘導された測定は、次に、患者を類別化す
る因子、例えば、限定的にではないが、年令，性，人種
及び患者の骨の状態に対して受信信号特性を相関させる
情報データベースと比較される。 ステップ４〜６を数回反復してその結果を平均するこ
とによって、ランダムなノズルによる誤差を減少させる
ことが好ましいが、これは、不可欠ではない。 患者の軟組織及び骨は、部分的には、その伝送特性が
周波数の関数として変化する複雑なネットワークのよう
に作用する。患者を通過する時の超音波入力励振の変更
は、受信側の変換器において、大きく変更されたスペク
トルを供与する。このスペクトルは、異なる時において
到来する少くとも２つの別々のパルス又は信号を含んで
いる。原初の伝送される超音波信号に対して比較される
と共に相互に対しても比較されるこれらのパルスの特性
の、アナログ処理手段又はデジタル処理手段による評価
によって、患者の骨の状態についての情報が得られる。
評価すべき特性には、限定的にではないが、周波数、振
幅及び位相が含まれる。 患者を通って伝搬される時に生ずる超音波励振の複雑
な変化は、未だ十分には理解されていない。現在のとこ
ろ、膝蓋骨については、問題の周波数スペクトルにおい
て、比較的高い周波数成分は、骨を覆う軟組織を経て漏
れモードとして通過し、比較的低い周波数成分は、比較
的密な骨の中の並行な経路に沿って伝搬される。より詳
細には、膝蓋骨については、比較的低い周波数信号は、
平面の直下の比較的密な皮質下骨層中を伝搬されるもの
と思われる。この骨の経路は、加えられた超音波パルス
の高周波成分を著しく減衰させる。他の骨についての変
化は、それほどよく理解されていない。 本発明の第１実施例（第3,4図参照）によれば、変換
器は、デジタルカリパス装置38に取付けられている。カ
リパスは、評価しようとする骨の部分の回りに、変換器
が患者の周囲の皮膚と接触した状態において閉ざされ
る。変換器と皮膚との間の超音波エネルギーの結合は、
インピーダンス整合ゲル又は他の同様の材料によって容
易にされる。励振が発信される受信される時に、キャリ
パーは、ブロック８によって示すように、パルスの通っ
た距離（即ち、変換器の向い合う表面の間の距離）を自
動的に測定する。伝送データ及び励振データが記録され
た後、テンプレート信号が、10によって示したように供
給される。この信号は、受信側の変換器においての励振
に対応する信号に、相互相関機能によって整合される。
相互相関機能の評価によって、ベースライン信号を形成
するノイズの波が可能となるので、パルスの正確な到
来時間をピンポイントすることが容易となる（ブロック
12）。今や、12からのパルス走行の経過時間と、８から
の走行距離との両方が知られたので、骨及び最小限度の
周囲の軟組織を通る超音波パルスの平均速度を計算する
ことができる（ブロック14）。 通常は骨の多い個所である膝蓋骨のところにも、患者
によっては、少くない量の軟かい組織の存在することが
あるので、軟組織の効果を除くために、速度測定を修正
したり調節したりすることが有用となる。本発明に従っ
て、患者の身長−体重比に関係した因子を使用すること
ができる。 速度の測定は、別の方法として、前出の米国特許第43
61154号（引照によって本明細書の一部分となる）によ
り詳細に記載されている。より複雑なエコー技術に従っ
て、患者の軟組織について調節したり修正したりするこ
とができる。この方法は、軟組織と骨との界面を信号が
横切る際に超音波エネルギーの一部分が骨から反射され
るという事実を利用している。各々の変換器から超音波
パルスを発信し、反射エコーパルスを受信するまでの時
間を測定することによって、超音波信号経路の各々の先
端において骨を覆う軟組織の厚みを測定することができ
る。この技法には、両方の変換器から超音波パルスを発
信して両方の変換器においての励振をモニターすること
のできる装置が必要となる。軟組織を通る超音波の速度
は既知であり、約1550m/秒である。従って、超音波エコ
ー発信の記録のチェックによって、超音波パルスが軟組
織を通過し、骨から反射され、発信側変換器に戻るまで
の時間が、各々の変換器について得られる。この走行の
間の速度を知ることによって、経路の長さも定めること
ができる。軟組織を通るこの経路の長さを変換器の間の
全距離から引算すると、骨を通った距離が求められる。
また骨を通る伝搬時間も、前記のようにして定めた軟組
織を通る走行に要した時間を測定された時間から引算す
ることによって計算される。 ２つの変換器の間において測定される距離も、標準的
な「皮膚フォルド」試験によって得た因子によって、患
者の軟組織特性に関連して正規化することができる。皮
膚（スキン）フォルド試験によれば、患者のいくつかの
指定された個所において、これらの個所の軟組織の皮膚
量を、カリパスを用いて測定する。一般大衆から多量の
データを収集し、皮膚フォルド試験に基づいて、一般的
な「肉付き」に従って、人々をランク付けした。この試
験に基づいた指標は、骨及び軟組織を通って測定された
速度を正規化するためにも使用することができた。 身長／体重比、皮膚フォルド基準、エコー技法など、
どの方法によって得たものであっても、軟組織について
の調整は、以下に、「軟組織調整因子」と称される。即
ち、測定された絶対速度と、「軟組織調整因子」とか
ら、軟組織調整速度が、ステップ18において定められ
る。 軟組織調整速度は、多くの仕方で使用でき、第３図に
は、そのうちの２つの方法が示されている。第１に、調
整速度は、広い階層の人々から集めた調整速度の編集デ
ータのエントリーと比較される（22）。このデータバン
クは、年令その他の患者の特徴（例えば、性，人種，種
族的集団など）及び既知の骨格の状態に従って組織化す
ることができる。即ち、40才の婦人の調整速度が大衆中
の40才の婦人の既知速度の範囲に含まれれば、この人は
健康な骨をもっていると言えよう。その逆に、調整され
た速度が、健康な60才の婦人に通常組合される範囲に入
っている場合は、異常な状態である確率は実質的に高
く、予防上及びリハビリテーション上の処置を開始する
ことが賢明であろう。 調整速度は、検査中の患者について行なった以前の測
定及び将来の測定と比較することもできる（ステップ2
6）。この計画の下では、何年かに亘って１人の個人に
ついて測定が行なわれよう（ステップ24）。超音波速度
の際立った変化は、骨の状態の際立った変化を表わすも
のとなろう。骨の状態の変化の方向に依存して、患者の
健康が回復途上にあるか又は悪化しているかを定めるこ
とができよう（ステップ28）。 次に、第４図を参照して、本方法を実施するのに適し
た装置について詳細に説明する。各々の変換器40,42
は、広帯域高周波数超音波パルスを発信することができ
る。02254マサチューセッツ州ワルサム，クレセント通
り221,パナメトリックス社によって製造された変換器例
えばパナメトリックスモデルA533Sトランスジューサー
を使用して、良い結果が得られた。これは2.25MHz変換
器として表わされる。2.25MHzは、いくつかの理由によ
って、望ましい基本周波数である。第１に、この周波数
において超音波を送受信しうる変換器は、比較的小形で
あり、直径が2.54cm（１インチ）の約1/3である。その
ため、これらの変換器は、患者の身体のいろいろの部分
に好都合に係合させることができる。第２に、周波数
は、少くとも１×10^-6秒の短い時間の測定値を解像しう
る装置の感度が得られるように、十分に高い値としなけ
ればならない。これは、少くとも1MHzの周波数を必要と
する。比較的高周波数の装置は、比較的低周波数の装置
に比べて、時間測定値の解像能力がより高くなる。不幸
なことに、周波数が高すぎると、受信側変換器において
受信される信号の振幅は、骨の内部又は周囲の境界面に
おいてその反射によって相当に減衰する。本発明者ら
は、約2.5MHzの基本周波数が、感度と発信振幅との競合
する配慮の間の妥当な調和点を与えることを見出した。
第２図を参照して、前述した変換器によって送出される
信号のスペクトルが示されている。理解されるように、
このスペクトルは、約100kHzから約3MHzまでの実質的な
エネルギー成分を含んでいる。この広汎なスペクトルが
望ましいのは、骨を経て伝送される信号が、300kHz付近
の周波数において際立ったエネルギーをもち、軟組織を
経て伝送される信号が、2.5MHz付近の周波数において際
立ったエネルギーをもつためであり、そのため、変換器
−信号発生器52は、両方の周波数域において動作可能と
すべきである。これら２つの伝送（即ち、骨及び軟組
織）は、実質的に独立しているので、別々の周波数にお
いて動作する複数の狭帯域ソース又は単一の広帯域ソー
スによって励振された狭帯域変換器によって、同様の結
果が得られる。 変換器（複数）は、02166マサチューセッツ州ニュー
トン,660−・ストリート，フレッド・Ｖ・フロウラー社
によって、モデル名“ウルトラ−カル”の下に市販され
ている自動電子デジタルバーニアカリパス38上に取付け
られる。バーニアカリパスは、固定のアーム44と可動の
アーム46とを備えている。可動のアーム46が支持アーム
48に沿って移動すると、変換器面44′,46′の間の距離
が表示部50上に表示される。このカリパスの構造は、開
示された発明にとって大切ではなく、普通のバーニアカ
リパスを用いてもよい。しかしその場合には、距離の値
を手動で読出して記録すると共に、この距離をデータ処
理装置に手動で読込むことが必要となろう。 使用に当り、送信側の変換器40と受信側の変換器42と
は、患者の身体の骨部分60、好ましくは膝蓋骨の両側の
表面上に当接させる。パルス発生器52は、持続時間が約
２×10^-6秒のパルスを発生させる。このパルスは、電気
接続部54を経て、発信側変換器40に転送される。それと
同時に、電気接続部56に沿って発信信号がデータ取得シ
ステム58に転送され、発信信号の送出を指示する。この
信号は、送出時を記録するために、信号処理装置によっ
て使用される。データ取得システムについては、マサチ
ューセッツ州ピーボディ，アナロジックス・コーポレイ
ションのデータ・プレシジョン・ディビジョンによって
製造された「データ6000」を使用して、良好な結果が得
られた。 パルスは、測定される部分60を通過し、受信側の変換
器42によって受信される。受信側の変換器42は、導線62
を経てデータ取得システム59に電気的に転送される信号
を送出する。これらの信号は、変換器42によって受信さ
れる超音波パルスに対応している。 データ取得システム58は、それが受信する信号の振幅
を記憶すると共に、標準型のCRT表示部64上に、時間変
化振幅を表示することができる。データ取得システム
は、第４図に略示したように、データ計算手段66を備え
ている。カリパス38によって測定した、変換器面44′,4
6′の間の距離を表わす信号は、後述するように、後の
ステップにおいて使用するために、電気接続部68を経
て、コンピューター66に転送されている。 次の図である第５図には、後述する「整合された
波」の相互相関技法が適用される前の受信側変換器が受
けた典型的な応答が略示されている。第５図において、
ディスプレイは、64により示されている。水平軸線は、
経過した時間を表わしている。原点から楕円644の終点
までの時間は、15−20×10^-6秒のオーダーである。垂直
軸線は、受信信号の振幅を表わしている。 円642中に示された信号の部分は、「メイン・バン
グ」と称され、送出パルスの記録を形成する。大体にお
いて楕円644に囲まれた信号部分は、受信側の変換器に
よって受信されたベースラインノイズである。楕円646
によって示された信号部分は、送出パルスの結果として
骨及び軟組織を通過する信号が受信側変換器によって最
初に受信されたことを表わしている。この受信された信
号は、２つの識別可能な成分から成っている。これら
は、最初に到来する低周波信号と、これに続く、後に到
来する高周波信号である（これらは、それぞれ「受信さ
れた第１の識別可能な成分」及び「受信された第２の識
別可能な成分」と称することができる。或る数（例えば
16以上）の別々の初パルスから受信信号の振幅を平均化
することが特に好ましい。ランダムな信号例えばノイズ
は平均化によって零になる傾向をもっている。 第５の略図によって明らかなように、信号646がベー
スラインノイズ644から出る時間を正確に定めることは
困難である。到来時間を定める際の誤差が、１×10^-6秒
のように大きいと、速度の計算の誤差（誤り）が10％と
非常に大きくなることがある。この誤差量による測定
は、有用であっても、この誤差を可能な限り除去する
（又は少くとも最小とする）ことがもちろん望ましい。 幸いに、誤り訂正法が開発されている。これは、例え
ばワイリー社から1960年に出版された、Y.W.リー著「通
信の統計理論」のような、種々の刊行物に、十分に記載
されている。誤り訂正方法は、第６図に略示されてい
る。一般に、ベースラインノイズは、信号の平均化及び
相互相関によって、受信信号の表示から去される。骨
を経て受信される平均化された第１到来信号の形状に相
当な程度まで整合されたテンプレート信号が供給され
る。以下において明らかとなるように、骨を通る受信信
号の前縁にテンプレートが正確に同一であることは必要
ではなく、単に類似していることが必要である。テンプ
レートは、その患者について受信された支配的なフーリ
エ成分の適切なサイクル数を取ることによって、例えば
取得される。好ましくは、２つのテンプレート信号が使
用され、その１つは、骨を通る伝送に所属し、第２のも
のは、軟組織を通る伝送に所属する。後者の信号は、標
準的な信号でありうるが、その理由は、軟組織を通る超
音波の速度と軟組織の周波数応答とが患者ごとにほとん
ど相違しないためである。テンプレート内の或る適切な
数のサンプル点を与えるために、２つの異なったテンプ
レート信号について２つの別々のサンプリング間隔及び
／又はサンプリング率を用いることが時に望ましい。 信号の或るわずかな部分、例えば１サイクルの180゜
分が保持される。相互相関関数Ｃ（ｄ）は、 として定義される。 関数Ｆ（ｔ）は、第６図に示すように、受信側変換器
によって受信された信号である。関数Ｇ（ｔ−ｄ）は、
原点の付近においてのみ非零のテンプレート信号であ
る。骨を通る信号の到達時点をピンポイントするため
に、時間が零から無限に及ぶ積分を行なう。次に“d"が
零から無限大に及ぶ間のこの積分の第１極値を選定す
る。 Ｃ（ｄ）の絶対値が、人為信号に特有の或る閾値を超
える第１極大値を超過した時点648は、後述する場合を
除いては、信号が最初に到達した時である。これは次の
ことによって生ずる。伝送パルスを最初に受信するまで
は、関数Ｆ（ｔ）は、メイン・バングとベースライン64
4との急速に振動する信号から成っている。これらの信
号は一般に約2MHzにおいて振動する。その逆に、骨梁に
とって適切なテンプレート信号は、3.3×10^-6秒の周期
をもち、従って周波数は300kHzである。主要なバング及
びベースラインのノイズは、正から負に変化するので、
２つの関数Ｆ（ｔ）及びＧ（ｔ−ｄ）の積の積分は、高
速振動の全ての時において零となる。テンプレートＧ
（ｔ−ｄ）及びＦ（ｔ）（今や伝送パルスからの信号か
ら主に成っている）である相互相関関数の積が非零値を
もつのは、伝送パルスが到達（時点648）するまでは起
こらない。受信信号がテンプレートに最も近い値となる
時に、この積は、極大値となる。メイン・バングが第２
図の広帯域波形をもつ代りに複雑の別々の信号から成る
場合に対応した状態となる。 前述したように、相互相関関数の極大値が第１到来パ
ルスの到来と合致しないいくつかの場合がある。これら
は、第１到来パルスの振幅がテンプレートに対しての逆
の符号になっている場合である。例えば、第１到来信号
が負の場合に骨信号の正の区分からテンプレートが選ば
れている場合である。これらの場合は、相互相関関数が
最大値の前に比較的大きな負のエクスカーションをもつ
ことを認識することによって容易に識別できる。この場
合には、第１到来パルスの到来は、大きな負のエクスカ
ーションにおいて表わされる。負のテンプレートをもっ
たものと正のテンプレートをもったものとの２つの相互
相関関数を実行し、観察された結果に基づいた適切な保
持すべき記録を選択することによって、より正確な測定
を行ないうる。また、相互相関関数を平方してもよく、
この場合には、結果関数の極大値は、第１到来パルスの
到来と合致する。テンプレートＧ（ｔ−ｄ）をＣ（ｔ）
と組合せてＣ′（ｄ）を得るように、整合波のプロセ
スを１回以上実行することも時には望ましい。 この信号整合形態は、前述したデータ取得方式によっ
て自動的に実現することができる。 この整合波は、患者の診察の時には行なわずに、記
憶されたデータについて後に行なってもよい。相互相関
関数が極大にされ、信号伝播の経過時間が定められた
後、以前に測定された変換器の間の距離を経過時間で割
算することによって、速度を計算することができる。 変換器間の経路を通る平均速度を定めたら、骨を囲む
軟組織を通る超音波パルスの通過の効果を除くことが適
切である。それは、１つの変換器から次の変換器へのパ
ルスの通過時間には、超音波パルスが骨を通過している
時間と、超音波パルスが骨を囲む軟組織を通過している
時間とが含まれるからである。更に、超音波パルスの走
行距離には、骨を通る距離と、骨の両側の軟組織を通る
距離とが含まれる。軟組織を通るこの通過遅延を勘案し
えないと、単に走行距離を時間で割算することによる速
度の計算の精度が低下する。 骨梁の状態を検査し、骨粗鬆症についてテストするた
めには、膝蓋骨が、人体の中で非常に良い場合であるこ
とが、実験によって示された。膝蓋骨は、軟組織を実質
的に含まない人体の部分である。また膝蓋骨は、ほとん
ど梁骨（骨粗鬆症の効果が最も早く且つ最も深刻に感じ
られる形態の骨）から成っている。本発明者らは、脛骨
稜は、骨腫の状態を調べるための人体の中の良好な場所
であると考える。 前述したように、膝蓋骨及び脛骨稜において測定する
ことに利点があっても、これらの個所においての多量の
軟組織の存在は、結果に多少とも影響する。従って、患
者の特定の軟組織の状態について調整することによっ
て、速度の測定値を修正することが適切である。前述し
たように、これらの方法には、エコー技法、スキンフォ
ルド試験及び身長／体重の比較が含まれる。どの方法に
よって計算した速度も、「調節された骨速度」と呼ばれ
る。 調節された骨速度が１度定められたら、この値を用い
て、患者の骨格状態を評価することができる。これは、
広い範囲の公衆から得た調節された骨速度に前記の調節
された骨速度を比較することによって行なうことができ
る。理想的には、調節された骨速度の一般的なデータベ
ースは年令及び他の特性の範囲について分類し、或る年
令及び特徴の健康な人の典型値が知られるようにする。
このデータベースは、通常よりも多孔質なものから通常
よりも密なものまでの、骨密度の状態のスペクトルに対
応する一連の速度を、各々の年令又は年令群について含
んでいてもよい。患者の調節された骨の速度を彼らの年
令に対する調節された骨速度のスペクトラムと比較する
ことによって、患者の相対的な骨の状態を定めることが
できる。 また、或る個人が、骨粗鬆症の疑いがあったり、その
治療を受けている場合、同じ患者の以前の測定値に、特
定の測定値を比較することができる。これらの測定値
は、系列的な測定として知られる。これにより、その進
行又は劣化を図式化し、また治療することができる。 伝送された波形の振幅の形状に基づいて患者の骨の状
態を評価することも、本発明の方法の１つの特徴であ
る。受信された超音波パルスの波形の形状は、患者の骨
格の状態及び密度についての貴重な情報を含んでいる。
本発明者らは、健康な患者の場合に、受信変換器に最初
に到達する膝蓋骨を通る信号の形状が、約300kHzの周波
数のrmsベースラインノイズの２倍以上の、形状の定ま
った振動の第２部分と、2.5MHzに近い非常に高振幅−高
周波数の振動とによってほぼ特徴付けられることを見出
した。第７図に骨信号のこの形状を示す。第７図におい
て、健康な骨を通過した信号は、“70"により示され
る。第８図において、病気の骨を通過した信号（「病信
号」は、“80"により示される。この図からわかるよう
に、病信号は、高周波数−高振幅において開始する、ほ
ぼ形状の定まっていない振動において到来する。 波形の形状のこの変化に内在する機構と波形の意味と
は、十分には理解されていない。形状の定まった低周波
信号は、縦波又は圧縮波を示し、高周波−高振幅振動は
横波又はせん断波である。縦波は、伝播方向と平行な方
向の媒体の振動から結果し、せん断波は、伝播方向と直
角の振動の実証である。縦波は一般に横波よりも高速で
ある。しかし骨粗鬆症においては、梁骨部分を通る圧縮
超音波パルスの走行路は、より多く制限されており、従
って、梁骨形成物の終端と介在する流体ポケットとによ
って中断されると考えられる。媒体においてのこれらの
不連続は、骨の弾力を変更させ、超音波パルスに合体さ
れたエネルギーの放散を生ずるので、骨粗鬆症の患者の
場合、圧縮超音波パルスの振幅は減少する。 また、変換器が頭部波及びせん断波を開始（即ち送
出）するようにしてもよい。これらの波とそれらが誘起
する別の波との伝播速度は、変換器の間の骨の状態及び
性状についての別の情報も供与する。或る骨は多くの異
なったモードで励起されうる。関心のある骨の特性（例
えば、多孔性、密度及び弾性）について特に敏感な伝送
のモードを見出すことが目標である。 これらの他の波形式を発生するために、第４図の構成
以外の仕方で送受信変換器を形成してもよい。変換器の
斜めの配置又は正常の配置が望ましい。例えば、頭部波
を発生させるためには、骨に対向する骨の同じ側に変換
器を隔だててもよい。従って、本発明は（互いに向い合
う平行に隔だてられた変換器の）、第４図の構成には限
定されない。 連続波信号がパルス信号の代りに投入される場合、信
号処理は、変更される。適切な信号処理は、例えば、引
用によってここに組込まれるR.B.アッシュマン等の「骨
腫の弾性特性測定のための連続波技法」第17巻,349−36
1頁（1984）に示されるように、当業者には既知であ
る。 本発明の第２実施例によれば、本発明者らは、低周波
振動と高周波振動とが異なった時点に到達することを利
用して、変換器の分離と関係なく、この分離の測定を必
要としない測定技法を見出した。前述したようにこの例
では、変換器を支持し位置決めしてこれらを患者に対し
てしっかりと保持するための何らかの機構はなお使用す
る必要はあるとしても、デジタルカリパス38は割愛しう
る。この目的のために同じカリパスを使用してもよい
が、そのデジタル出力は不要である。その他について
は、この装置は、第４図のものと同じである。従って、
この例と前記の例との主な差異は、ハードウェアにある
のではなく、受信変換器42に到来する信号の処理にあ
る。 この処理は、第９図に示されている。第１に、従来の
技法を用いて、受信信号のフーリエ変換を計算する（ス
テップ102）。次に、1MHzより高い全ての周波数を除き
（ステップ104）、2MHzより低い全ての周波数を除く
（ステップ106）２つの逆変換を行なう。これらの逆変
換は、第10A,10B図に112,114としてそれぞれ示した時間
域低周波信号と時間域高周波信号とを生ずる（これら２
つの信号は、受信信号の第１及び第２の受信された識別
可能な成分と呼ばれる）。 周波数信号と時間域低周波信号との周波数分離によっ
て、１つだけの広帯域パルスではなく、同時にか又は連
続的に送出される２以上の帯域制限パルスによって骨を
附勢することによって、均等の結果が得られる。即ち、
低周波レスポンスと高周波レスポンスとは、異なった時
又は同時に測定しうる。受信信号を「組織」成分「骨」
成分とに分離するために波（アナログ又はデジタル）
を用いてもよい。変換がさけられ、しかもほぼ均等の結
果が得られるので、これは、信号処理を簡略にする。こ
れらの代表的な処理の代りに、種々のスペクトルの推定
技法を用いてもよい。 時間領域高周波信号と時間領域低周波数との選定され
た特性間の関係を評価（ステップ108）して骨の状態の
指示を得る。この評価は種々の測定を含みうる。例え
ば、低周波パルス成分112と高周波パルス成分114との第
１到来時の比を取ると、骨粗鬆性のよい診断予知がえら
れると考えられる。第11図は、この比の平均と、骨粗鬆
症、正常及びスポーツマン（即ち、走者）の３つのカテ
ゴリーに予め分類された47人の婦人のサンプリングの分
布の標準偏差を表の形で示している。このデータへの周
知の「ｔ分布」の適用は、98％の信頼度レベルまで、
「正常な患者」のグループと骨粗鬆症の患者のグループ
とが、前記の比によって識別されることを示す。このよ
うに、計算された比を１以上の所定の閾値と比較し、患
者の試験の結果を、その患者が異常な骨の状態をもつ対
応した可能性に組合されたカテゴリー中に入れることが
できる。いろいろの閾値（条件可能性レンズ範囲）は、
全部の患者について同一でなくてもよい。異なる年令，
性，人種又は他の特徴をもった患者についていろいろの
異なった閾値を使用しうる。 同様に、或る期間の間に患者について得た測定値の予
測子の変化率についての異なったレベルの信頼又は条件
可能性を設定しうる。即ち、１年間にｘ％の割合で予測
子が単調に変化する患者は、骨粗鬆症であること又はな
ることのｙ％の機会をもつと言える。適切な信頼度レベ
ル仕分け及びその閾値の設定は、多数の患者の試験と結
果の普通の統計的分析とを単に必要とする直截な訓練で
ある。 第１到来時間の比を用いる代りに、本発明者らは、受
信信号の出力スペクトルを励起の出力スペクトルで除算
した周波数依存利得関数を骨の状態の評価子として使用
することによって良い成果が得られることを見出した。
しかし、分母には零がありうるので、単純な除算を行な
う代りに、高周波成分による低周波成分のデコンボリュ
ーションを近似すると共にノイズ及びこれらの零を補償
する関数を励起法により形成することが望ましい。この
関数は、一例として、ウェイナー波によって得られ
る。又は、利得関数は、各々（例えば、1MHzより低い部
分）の低周波部分に制限することができる。これらの利
得関数の下方の領域とそのピーク値との両方は、骨の状
態の良好な指示子のように思われる。 音響信号の低周波成分と高周波成分とが異なった時点
において到達する事実を更に利用し、例えば（或るもの
は低周波成分をもち、他のものは高周波成分をもつ）、
一連のパルスを送出することによって、これらの高周波
成分と低周波成分とを別々に発生させることもできる。
この可能性に留意して、前記のように使用された単一の
「パルス」は、少くとも１つの低周波パルスと少くとも
１つの高周波パルスとの可能性を含むように解すべきで
ある。 以上の方法の記述は、限定的にでなく、例示的に解釈
すべきである。膝蓋骨は、梁骨の評価及び骨粗鬆症の診
断又はモニターのための人体の好ましい試験個所として
同定されている。脛骨は、コンパクトな骨の検査にとっ
て有用な結果を与える。骨粗鬆症の観察についての脛骨
の結果は、脛骨が梁骨でなく皮質骨（cortical bone）
から主に成っているため、或る程度制限される。そのた
め、骨粗鬆症の効果は、膝蓋骨及び脊髄のような梁骨に
おいてほど早くは、脛骨においては感じられない。骨粗
鬆症の診断に関係して本方法を以上に説明したが、本方
法は、他の骨の状態の診断にも使用しうる。これは、一
例として、この方法は歯周炎をひき起こす歯周骨の欠損
を診断し、骨折の治療を評価するためにも使用しうる。 また本発明は、動物の骨の状態にも適用されるが、適
用された可聴励起の周波数スペクトルは、動物に適合す
るように変更する必要があろう。また、骨粗鬆症以外の
状態を評価する場合に周波数スペクトルを変更すること
も時には望ましい。当業者に自明な他のいろいろの変更
又は改良が可能である。また本発明は、骨の侵襲試験に
も有用でありうる。この目的のために、変換器を先端に
取付けた針を、被検骨と直接に接触するように取付けて
もよい。もちろん、この場合、軟組織の調節が必要とな
る。 従って本発明は、前述の例ではなく、以下の請求の範
囲及び均等物のみによって制限される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダッチノースキ，ポール アメリカ合衆国ニューヨーク州10309, スタテン・アイランド，アイオナ・アベ ニュー 934 (56)参考文献 特開 昭57−73656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−66742（ＪＰ，Ａ) 米国特許4361154（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．人体以外の生体の軟組織によって囲まれている骨ば
   った部位の状態を評価する方法であって、 a.骨ばった部位に近い第１の位置で骨ばった部位の中
   に、２以上の周波数成分を有する超音波信号を送り出
   し、 b.骨ばった部位に近い第２の位置で超音波スペクトルを
   モニタし、 c.前記モニタされた超音波スペクトル中のエネルギに対
   応する受信信号を電気信号として発生し、 d.前記受信信号から１以上の特有の信号を抽出し、 e.前記特有の信号を１以上の骨ばった部位の状態に関す
   る別の特有の信号と直接比較し、 f.前記特有の信号と前記１以上の別の特有の信号との間
   の直接の比較に基づいて骨ばった部位の条件を決定す
   る、 各段階を含むことを特徴とする骨ばった部位の状態を評
   価する方法。 ２．前記第１の位置と前記第２の位置は、実質的に前記
   骨ばった部位の反対側にあることを特徴とする請求項１
   に記載の方法。 ３．前記抽出する段階は、 a.前記第１の位置から前記第２の位置への距離を測定
   し、 b.前記超音波信号に対応するエネルギがモニタされる時
   間と前記超音波信号が送り出される時間の間の差として
   １以上の遷移時間を決定し、 c.前記遷移時間と前記距離から１以上の速度を計算して
   前記特有の信号を生成する、 各段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ４．前記抽出する段階はさらに、 a.前記受信信号と１以上のテンプレート信号とを比較
   し、 b.前記受信信号の前記の比較に従って前記受信信号を修
   正して前記受信信号におけるノイズの効果を最小化す
   る、 各段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ５．前記別の特有の信号は前記受信信号から抽出される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ６．前記別の特有の信号は異なる集団の特有の信号を含
   むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ７．前記超音波信号は100KHzから3MHzの範囲にある周波
   数を含むことを特徴とする方請求項１に記載の方法。 ８．前記のモニタする段階と前記の発生する段階はデー
   タ取得システムにより実行されることを特徴とする請求
   項１に記載の方法。 ９．前記遷移時間と前記距離から１以上の速度を計算す
   る段階は、骨ばった部位によって囲まれた軟組織の特徴
   によって前記速度を修正する段階を含むことを特徴とす
   る請求項３に記載の方法。 １０．前記特有の信号は、第１の所定の周波数よりも大
   きい周波数を有する前記受信信号の周波数成分から生成
   された高周波数時間領域信号、及び第２所定周波数より
   も少ない周波数を有する前記受信信号の周波数成分から
   生成された低周波数時間領域信号を含むことを特徴とす
   る請求項１に記載の方法。 １１．生体の軟組織によって囲まれる骨ばった部位の状
   態を評価する装置であって、 骨ばった部位に近い第１の位置で生体の中に、２以上の
   周波数成分を有する超音波信号を送り出す手段と、 骨ばった部位に近い第２の位置で超音波スペクトルをモ
   ニタする手段と、 前記モニタされた超音波スペクトル中のエネルギに対応
   する受信信号を電気信号として発生する手段と、 前記受信信号から１以上の特有の信号を抽出する手段
   と、 前記特有の信号を１以上の骨ばった部位の状態に関する
   別の特有の信号と直接比較する手段と、 前記特有の信号と前記１以上の別の特有の信号との間の
   直接の比較に基づいて骨ばった部位の条件を自動的に決
   定する手段と、 を含む骨ばった部位の状態を評価する装置。 １２．前記第１の位置と前記第２の位置は、実質的に前
   記骨ばった部位の反対側にあることを特徴とする請求項
   11に記載の装置。 １３．前記抽出する手段は、 前記第１の位置から前記第２の位置への距離を測定する
   手段と、 前記超音波信号に対応するエネルギがモニタされる時間
   と前記超音波信号が送り出される時間の間の差として１
   以上の遷移時間を決定する手段と 前記遷移時間と前記距離から１以上の速度を計算して前
   記特有の信号を生成する手段と、 を含むことを特徴とする請求項11に記載の装置。 １４．前記抽出する手段はさらに、 前記受信信号と１以上のテンプレート信号とを比較する
   手段と、 前記受信信号と前記の比較に従って前記受信信号を修正
   して前記受信信号におけるノイズの効果を最小化する手
   段と、 を含むことを特徴とする請求項11に記載の装置。 １５．前記別の特有の信号は前記受信信号から抽出され
   ることを特徴とする請求項11に記載の装置。 １６．前記別の特有の信号は異なる集団の特有の信号を
   含むことを特徴とする請求の範囲第11項に記載の装置。 １７．前記超音波信号は100KHzから3MHzの範囲にある周
   波数を含むことを特徴とする請求項11に記載の装置。 １８．前記のモニタする手段と前記の発生する手段はデ
   ータ取得システムを含むことを特徴とする請求項11に記
   載の装置。 １９．前記遷移時間と前記距離から１以上の速度を計算
   する手段は、生体の軟組織の特徴によって前記速度を修
   正する手段を含むことを特徴とする請求項13に記載の装
   置。 ２０．前記特有の信号は、第１の所定の周波数よりも大
   きい周波数を有する前記受信信号の周波数成分から生成
   された高周波数時間領域信号、及び第２所定周波数より
   も少ない周波数を有する前記受信信号の周波数成分から
   生成された低周波数時間領域信号を含むことを特徴とす
   る請求項11に記載の装置。 ２１．インピーダンス整合材料を含むことを特徴とす
   る、請求項11に記載の装置。 ２２．前記比較に使用するために前記特有の信号のいず
   れかを選択する手段を含むことを特徴とする請求項11に
   記載の装置。 ２３．前記別の特有の信号は、以前または将来に測定さ
   れる生体用の骨ばった部位の特有の信号を含むことを特
   徴とする請求項11に記載の装置。 ２４．現在、以前に測定されたまたは将来に測定される
   生体、または異なる集団グループの骨ばった部位の特有
   の信号を表示する手段を含むことを特徴とする請求項11
   に記載の装置。 ２５．前記骨ばった部位の厚さを測定する手段を含むこ
   とを特徴とする請求項11に記載の装置。