JP3377882B2 - Osteoporosis diagnostic device - Google Patents

Osteoporosis diagnostic device

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JP3377882B2
JP3377882B2 JP14073095A JP14073095A JP3377882B2 JP 3377882 B2 JP3377882 B2 JP 3377882B2 JP 14073095 A JP14073095 A JP 14073095A JP 14073095 A JP14073095 A JP 14073095A JP 3377882 B2 JP3377882 B2 JP 3377882B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、超音波インパルスを
人体の所定の部位の骨組織に当てて骨粗鬆症を診断する
骨粗鬆症診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention diagnoses osteoporosis by applying ultrasonic impulses to the bone tissue of a predetermined part of the human body.
The present invention relates to an osteoporosis diagnostic device .

【0002】[0002]

【従来の技術】骨粗鬆症とは、骨のカルシウムが抜け出
してスカスカになり、変形したり少しのショックで折れ
易くなる病気である。骨粗鬆症を診断する手段の一つと
して、従来、特開平2−104337号公報に記載され
ているような超音波により診断する装置が知られてい
る。この超音波による診断装置では、骨組織中での音速
が、骨密度に経験上比例するとみなせるとして、超音波
パルスを被験者の皮膚から測定部位の骨組織に向けて発
射し、当該骨組織を透過してきた超音波パルスを受波し
て、骨組織中での音速を測定する。そして、骨組織中で
の音速が遅い程、骨粗鬆症が進行していると診断する。
2. Description of the Related Art Osteoporosis is a disease in which calcium in bones escapes to form squashes, which easily deforms or breaks with a small shock. As one of means for diagnosing osteoporosis, a device for diagnosing with ultrasonic waves as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-104337 is conventionally known. In this ultrasonic diagnostic apparatus, it can be considered that the speed of sound in the bone tissue is empirically proportional to the bone density, and an ultrasonic pulse is emitted from the skin of the subject toward the bone tissue at the measurement site and penetrates the bone tissue. The received ultrasonic pulse is measured and the speed of sound in the bone tissue is measured. Then, it is diagnosed that the osteoporosis is progressing as the speed of sound in the bone tissue is slower.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、骨組織中で
の音速は、厳密に言うと、骨密度に比例するのではな
く、[骨の弾性率/骨密度]の平方根で与えられる。し
かも、骨密度が増加すれば弾性率も上昇する関係にある
ため、骨密度の増加に対して音速は敏感には応答でき
ず、音速と骨密度との相関係数は、けっして高くはな
い。したがって、音速情報に基づく上記従来の診断装置
では、骨粗鬆症の進行状況を確実に判断するには無理が
あった。一方、骨弾性率の状況から骨粗鬆症を診断でき
るという意見もある。
Strictly speaking, the speed of sound in bone tissue is not proportional to bone density but is given by the square root of [bone elastic modulus / bone density]. Moreover, since the elastic modulus increases as the bone density increases, the sound velocity cannot respond sensitively to the increase in the bone density, and the correlation coefficient between the sound velocity and the bone density is never high. Therefore, it is difficult for the above-described conventional diagnostic device based on the sound velocity information to reliably judge the progress of osteoporosis. On the other hand, there is an opinion that osteoporosis can be diagnosed based on the condition of bone elasticity.

【0004】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、骨密度や骨弾性率の状態を正確に推定し、骨
粗鬆症の進行状況を確実に診断できる骨粗鬆症診断装置
を提供することを目的としている。
The present invention has been made under such a background, and an osteoporosis diagnostic apparatus capable of accurately estimating the states of bone density and bone elastic modulus and reliably diagnosing the progress of osteoporosis. It is intended to be provided.

【0005】[0005]

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するため
に、 請求項記載の発明に係る骨粗鬆症診断装置は、超
音波送受波器を生体に当て、その送受波面の法線を骨に
向け、かつ骨の法線に対して所定の角度範囲内で振り動
かしながら、超音波インパルスを断続的に発射すると共
に、上記骨からのエコーを逐次受波し、受波された骨か
らのエコー情報に基づいて、少なくとも骨密度又は骨弾
性率の状況を推定して骨粗鬆症を診断する骨粗鬆症診断
装置であって、上記超音波送受波器によって逐次受波さ
れた骨からのエコーの中から垂直反射エコーによる最大
エコーレベルを抽出する最大エコーレベル抽出手段と、
該最大エコーレベル抽出手段によって抽出された最大エ
コーレベルを骨粗鬆症診断の指標として出力する出力手
段とを備えてなることを特徴としている。
[Means for Solving the Problems ] To solve the above problems
In the osteoporosis diagnostic device according to the first aspect of the present invention , the ultrasonic transducer is applied to the living body, the normal of the transmitting / receiving surface is directed to the bone, and within a predetermined angle range with respect to the normal of the bone. While swinging, ultrasonic impulses are emitted intermittently, echoes from the bone are sequentially received, and at least the bone density or the elastic modulus of the bone is estimated based on the echo information from the received bone. An osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis, comprising: maximum echo level extraction means for extracting a maximum echo level by vertical reflection echo from echoes from the bone sequentially received by the ultrasonic transducer,
The output means outputs the maximum echo level extracted by the maximum echo level extraction means as an index for diagnosing osteoporosis.

【0007】また、請求項記載の発明は、超音波送受
波器を生体に当て、その送受波面の法線を骨に向け、か
つ骨の法線に対して所定の角度範囲内で振り動かしなが
ら、超音波インパルスを断続的に発射すると共に、上記
骨からのエコーを逐次受波し、受波された骨からのエコ
ー情報に基づいて、少なくとも骨密度又は骨弾性率の状
況を推定して骨粗鬆症を診断する骨粗鬆症診断装置であ
って、上記超音波送受波器によって逐次受波された上記
骨からのエコーの中から垂直反射エコーによる最大エコ
ーレベルを抽出する最大エコーレベル抽出手段と、該最
大エコーレベル抽出手段によって抽出された最大エコー
レベルに基づいて、上記生体の軟組織と上記骨との界面
での反射係数を算出する反射係数算出手段と、該反射係
数算出手段によって算出された反射係数を骨粗鬆症診断
の指標として出力する出力手段とを備えてなることを特
徴としている。
In the invention according to claim 2 , the ultrasonic wave transmitter / receiver is applied to a living body, the normal line of its transmitting / receiving surface is directed to the bone, and the ultrasonic wave is shaken within a predetermined angle range with respect to the normal line of the bone. While intermittently emitting ultrasonic impulses, sequentially receive echoes from the bone, based on the echo information from the received bone, at least estimate the state of bone density or bone elastic modulus An osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis, comprising: a maximum echo level extraction means for extracting a maximum echo level by a vertical reflection echo from echoes from the bone sequentially received by the ultrasonic transmitter / receiver; Based on the maximum echo level extracted by the echo level extraction means, a reflection coefficient calculation means for calculating a reflection coefficient at the interface between the soft tissue of the living body and the bone, and the reflection coefficient calculation means. The calculated reflection coefficient is characterized by comprising an output means for outputting as an indicator of osteoporosis diagnosis.

【0008】また、請求項記載の発明は、超音波送受
波器を生体に当て、その送受波面の法線を骨に向け、か
つ骨の法線に対して所定の角度範囲内で振り動かしなが
ら、超音波インパルスを断続的に発射すると共に、上記
骨からのエコーを逐次受波し、受波された骨からのエコ
ー情報に基づいて、少なくとも骨密度又は骨弾性率の状
況を推定して骨粗鬆症を診断する骨粗鬆症診断装置であ
って、上記超音波送受波器によって逐次受波された上記
骨からのエコーの中から垂直反射エコーによる最大エコ
ーレベルを抽出する最大エコーレベル抽出手段と、該最
大エコーレベル抽出手段によって抽出された最大エコー
レベルに基づいて、上記生体の軟組織と上記骨との界面
での反射係数を算出する反射係数算出手段と、該反射係
数算出手段によって算出された反射係数に基づいて、上
記骨の音響インピーダンスを算出する音響インピーダン
ス算出手段と、該音響インピーダンス算出手段によって
算出された骨の音響インピーダンスを骨粗鬆症診断の指
標として出力する出力手段とを備えてなることを特徴と
している。
In the invention according to claim 3 , the ultrasonic wave transmitter / receiver is applied to the living body, the normal line of its transmitting / receiving surface is directed to the bone, and the ultrasonic wave is shaken within a predetermined angle range with respect to the normal line of the bone. While intermittently emitting ultrasonic impulses, sequentially receive echoes from the bone, based on the echo information from the received bone, at least estimate the state of bone density or bone elastic modulus An osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis, comprising: a maximum echo level extraction means for extracting a maximum echo level by a vertical reflection echo from echoes from the bone sequentially received by the ultrasonic transmitter / receiver; Based on the maximum echo level extracted by the echo level extraction means, a reflection coefficient calculation means for calculating a reflection coefficient at the interface between the soft tissue of the living body and the bone, and the reflection coefficient calculation means. Based on the calculated reflection coefficient, an acoustic impedance calculating means for calculating the acoustic impedance of the bone, and an output means for outputting the acoustic impedance of the bone calculated by the acoustic impedance calculating means as an index of osteoporosis diagnosis It is characterized by becoming.

【0009】[0009]

【作用】この発明の構成において、超音波送受波器を生
体に当て、その波送受波面の法線を上記骨に向け、かつ
骨の法線に対して所定の角度範囲内で振り動かしなが
ら、超音波インパルスを断続的に発射すると共に骨から
のエコーを逐次受波し、受波された骨からのエコー情報
を収集する。そして、収集されたエコー情報の中から最
大エコーレベルを抽出する。最大エコーレベルが受波さ
れるのは、骨の法線と送受波面の法線とが一致したとき
であり、したがって、骨からの垂直反射のエコーが送受
波面に垂直に入射するときである。骨からのエコーが垂
直反射の場合には、変位(超音波送受波器の振れ)に対
して骨からのエコーのレベル変化が鈍るので、再現性の
良い測定データが得られる。しかも、音響インピーダン
スの算出式は、骨からのエコーが垂直反射の場合には簡
素な式となるから、骨の音響インピーダンスを確実にか
つ簡易に測定できる。骨の音響インピーダンスは、骨の
[弾性率×密度]の平方根で表されるので、骨密度の増
加に伴って弾性率が上昇すると、これらの相乗効果を受
けるために、敏感に応答して顕著に増加する。逆に、骨
密度が減少して、弾性率が低下すると、音響インピーダ
ンスは、これらの相乗効果を受けて、敏感に応答して顕
著に減少する。それゆえ、骨の音響インピーダンスは、
骨密度や骨弾性率を判断する上で、良い指標となる。し
たがって、操作者は、出力手段によって出力される骨の
音響インピーダンスの値から、骨粗鬆症の進行状況を確
実に推定することができる。例えば、音響インピーダン
スが、その年齢層の平均値から著しく小さい場合には、
骨粗鬆症が悪化していることが判る。
In the structure of the present invention, the ultrasonic wave transmitter / receiver is applied to the living body, the normal line of the wave transmission / reception surface is directed to the bone, and while being swung within a predetermined angle range with respect to the normal line of the bone, Ultrasonic impulses are emitted intermittently, echoes from bones are sequentially received, and echo information from the received bones is collected. Then, the maximum echo level is extracted from the collected echo information. The maximum echo level is received when the normal line of the bone and the normal line of the transmitting / receiving surface coincide with each other, and therefore, the echo of the vertical reflection from the bone enters the transmitting / receiving surface perpendicularly. When the echo from the bone is the vertical reflection, the level change of the echo from the bone becomes dull with respect to the displacement (vibration of the ultrasonic transducer), so that measurement data with good reproducibility can be obtained. Moreover, since the calculation formula of the acoustic impedance is a simple formula when the echo from the bone is vertical reflection, the acoustic impedance of the bone can be measured reliably and easily. Since the acoustic impedance of bone is expressed by the square root of [elastic modulus x density] of the bone, when the elastic modulus increases with the increase of bone density, these synergistic effects are received, resulting in a remarkable response. Increase to. Conversely, as bone density decreases and elastic modulus decreases, the acoustic impedance undergoes these synergistic effects and responds sensitively, significantly decreasing. Therefore, the acoustic impedance of bone is
It is a good index for judging bone density and elastic modulus. Therefore, the operator can reliably estimate the progress of osteoporosis from the value of the acoustic impedance of the bone output by the output means. For example, if the acoustic impedance is significantly smaller than the average value for that age group,
It can be seen that osteoporosis is getting worse.

【0010】また、骨の音響インピーダンスを骨密度や
骨弾性率の指標とする代わりに、骨の音響インピーダン
スの単調増加関数である生体の軟組織・骨の界面での反
射係数や最大エコーレベルそのものを骨密度又は骨弾性
率の指標としても、上述したと同様の効果を得ることが
できる。
Further, instead of using the acoustic impedance of the bone as an index of the bone density and the bone elastic modulus, the reflection coefficient at the interface between the soft tissue and the bone of the living body and the maximum echo level itself which are monotonically increasing functions of the acoustic impedance of the bone are used. The same effect as described above can be obtained as an index of bone density or bone elastic modulus.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。 ◇第1実施例 図1は、この発明の第1実施例である骨粗鬆症診断装置
の電気的構成を示すブロック図、図2は、同装置の外観
図、図3は、同装置の使用状態を示す図、図4は、同装
置による骨粗鬆症診断の様子を示す図、図5は、同装置
の動作処理手順を示すフローチャート、また図6は、同
装置の動作を説明するための図である。図1乃至図4に
示すように、この例の骨粗鬆症診断装置は、被験者Mの
測定部位である骨Mbに向けて、指向性の良い超音波イ
ンパルスAiを発射すると共に、骨Mbの表面Yから戻
ってくるエコー(骨エコー)Aeを受波して受波信号
(電気信号)に変換する超音波トランスデューサ(以
下、単に、トランスデューサという)1と、このトラン
スデューサ1に半波インパルスの電気信号を入力すると
共に、トランスデューサ1から供給される各種エコーの
受波信号(電気信号)を処理して、骨粗鬆症診断の指標
となる骨Mbの音響インピーダンス情報を提供する装置
本体2と、これらを接続するケーブル3とから概略なっ
ている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an osteoporosis diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external view of the apparatus, and FIG. 3 is a usage state of the apparatus. 4 is a diagram showing a state of osteoporosis diagnosis by the device, FIG. 5 is a flowchart showing an operation processing procedure of the device, and FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of the device. As shown in FIGS. 1 to 4, the osteoporosis diagnosing device of this example emits an ultrasonic impulse Ai having good directivity toward the bone Mb, which is the measurement site of the subject M, and from the surface Y of the bone Mb. An ultrasonic transducer (hereinafter, simply referred to as a transducer) 1 that receives a returning echo (bone echo) Ae and converts it into a received signal (electrical signal), and an electric signal of a half-wave impulse is input to the transducer 1. In addition, the device main body 2 that processes the received signals (electrical signals) of various echoes supplied from the transducer 1 to provide the acoustic impedance information of the bone Mb that is an index for diagnosing osteoporosis, and the cable 3 that connects them. It is outlined from.

【0012】上記トランスデューサ1は、図示しない
が、チタンジルコン酸鉛(PZT)からなる円板状の厚
み振動型圧電素子の両面に電極層を積層してなってい
る。ここで、トランスデューサ(超音波振動子)1とし
ては、平面波の状態で骨エコーAeを受けるのが測定感
度上好ましいことから、発射された超音波インパルスA
iが平面波に近い状態で骨Mbに向かって伝搬できるよ
うに、送受波面のなるべく大きなものを用いるのが好ま
しい。
Although not shown, the transducer 1 is formed by laminating electrode layers on both sides of a disk-shaped thickness vibration type piezoelectric element made of lead titanium zirconate (PZT). Here, since it is preferable for the transducer (ultrasonic transducer) 1 to receive the bone echo Ae in the state of a plane wave in terms of measurement sensitivity, the emitted ultrasonic impulse A
It is preferable to use as large as possible a transmitting / receiving surface so that i can propagate toward the bone Mb in a state close to a plane wave.

【0013】上記装置本体2は、パルス送出部4と、整
合回路5と、増幅器6と、波形整形器7と、A/D変換
器8と、CPU(中央処理装置)9と、ROM10と、
RAM11と、レベルメータ12と、表示器13とから
構成されている。パルス送出部4は、整合回路5を介し
てトランスデューサ1に接続され、中心周波数略2.5
MHzの半波インパルスの電気信号を所定の周期で生成
して、断続的にトランスデューサ1に送信する。整合回
路5は、ケーブルを介してトランスデューサ1に接続さ
れ、トランスデューサ1と装置本体2との間で最大のエ
ネルギー効率で信号の受け渡しを行う。増幅器6は、整
合回路5の出力信号を所定の増幅度で増幅した後、波形
整形器7に入力する。波形整形器7は、図示せぬ検波回
路とローパスフィルタ(LPF)とから構成され、増幅
器6の出力信号(増幅された受波信号)を検波処理・フ
ィルタ処理を施して波形整形した後、A/D変換器8に
入力する。A/D変換器8は、図示せぬレベル検出回
路、サンプルホールド回路等を備え、波形整形器7の出
力信号のレベルや到来時刻等を検出して、骨エコーAe
を逐次抽出する。そして、抽出された骨エコーAeの受
波信号をデジタルのエコー信号に変換し、デジタルに変
換されたエコー信号(以下、骨エコー信号という)をC
PU9に逐次入力する。
The apparatus main body 2 includes a pulse transmission section 4, a matching circuit 5, an amplifier 6, a waveform shaper 7, an A / D converter 8, a CPU (central processing unit) 9, a ROM 10, and a ROM 10.
It is composed of a RAM 11, a level meter 12, and a display 13. The pulse sending unit 4 is connected to the transducer 1 via the matching circuit 5 and has a center frequency of about 2.5.
An electric signal of a half-wave impulse of MHz is generated in a predetermined cycle and intermittently transmitted to the transducer 1. The matching circuit 5 is connected to the transducer 1 via a cable and exchanges signals between the transducer 1 and the apparatus main body 2 with maximum energy efficiency. The amplifier 6 amplifies the output signal of the matching circuit 5 with a predetermined amplification degree, and then inputs it to the waveform shaper 7. The waveform shaper 7 is composed of a detection circuit (not shown) and a low-pass filter (LPF). The output signal of the amplifier 6 (amplified received signal) is subjected to detection processing / filtering processing to shape the waveform, and then A Input to the / D converter 8. The A / D converter 8 includes a level detection circuit, a sample hold circuit, and the like (not shown), detects the level of the output signal of the waveform shaper 7, the arrival time, and the like to detect the bone echo Ae.
Are sequentially extracted. Then, the received signal of the extracted bone echo Ae is converted into a digital echo signal, and the digitally converted echo signal (hereinafter referred to as bone echo signal) is converted into C
Input to PU9 sequentially.

【0014】CPU9は、ROM10に記憶された処理
プログラムをRAM11を用いて実行することにより、
装置各部を制御して、骨粗鬆症診断の指標となる骨Mb
の音響インピーダンスZaの算出処理を行う。すなわ
ち、CPU9は、A/D変換器8の出力信号(骨エコー
信号)を逐次取りんで、取り込んだ骨エコー信号の中か
ら最大骨エコーレベルを抽出し、抽出された最大骨エコ
ーレベルに基づいて、骨Mbの音響インピーダンスZa
を算出する。ROM10は、CPU9の各種処理プログ
ラム及び骨Mbの音響インピーダンスZaを算出するた
めの演算サブプログラムを格納する。RAM11は、C
PU9の作業領域が設定されるワーキングエリアと、各
種データを一時記憶するデータエリアとを有し、このデ
ータエリアには、今回取り込んだ骨エコーレベルを記憶
する今回抽出データメモリエリアや、これまで取り込ん
だ骨エコーレベルの中から抽出された最大骨エコーレベ
ルを記憶する最大値抽出データメモリエリアや、測定続
行か否かの情報を記憶する測定続行フラグ等が設定され
ている。レベルメータ12は、CPU9によって制御さ
れ、RAM11の今回抽出データメモリエリアに記憶さ
れている今回抽出の骨エコーレベル(骨エコーAeの現
在レベル12a)と、RAM11の最大値抽出データメ
モリエリアに記憶されている最大骨エコーレベル(骨エ
コーAeの最大レベル12b)とを液晶指針パターンに
より同時表示する。表示器13は、CRTディスプレイ
又は液晶ディスプレイからなり、CPU9によって算出
された骨Mbの音響インピーダンスZaや算出途中の結
果を表示する。
The CPU 9 executes the processing program stored in the ROM 10 using the RAM 11,
Bone Mb used as an index for diagnosing osteoporosis by controlling each part of the device
Acoustic impedance Za is calculated. That is, the CPU 9 sequentially takes the output signal (bone echo signal) of the A / D converter 8, extracts the maximum bone echo level from the fetched bone echo signal, and based on the extracted maximum bone echo level. , Acoustic impedance Za of bone Mb
To calculate. The ROM 10 stores various processing programs of the CPU 9 and a calculation subprogram for calculating the acoustic impedance Za of the bone Mb. RAM11 is C
It has a working area in which the work area of the PU 9 is set and a data area for temporarily storing various data. In this data area, there is a currently extracted data memory area for storing the bone echo level captured this time, and the data area previously fetched. A maximum value extraction data memory area for storing the maximum bone echo level extracted from the bone echo levels, a measurement continuation flag for storing information as to whether or not to continue the measurement, and the like are set. The level meter 12 is controlled by the CPU 9 and is stored in the currently extracted bone echo level (the current level 12a of the bone echo Ae) stored in the currently extracted data memory area of the RAM 11 and the maximum value extracted data memory area of the RAM 11. The maximum bone echo level (maximum level 12b of bone echo Ae) that is being displayed is simultaneously displayed by the liquid crystal pointer pattern. The display 13 is composed of a CRT display or a liquid crystal display, and displays the acoustic impedance Za of the bone Mb calculated by the CPU 9 and the result of the calculation.

【0015】次に、図3乃至図6を参照して、この例の
動作処理手順について説明する。上記構成の装置を用い
て、骨粗鬆症を診断するには、測定対象として、なるべ
く平面波の骨エコーAeが得易い形状・部位の骨Mbを
選択する。例えば、踵や膝蓋骨上等は、湾曲が少なく、
皮膚の近くにあり、平面波の骨エコーAeが得易いの
で、測定対象として好適である。測定対象の骨Mbを選
択した後、装置に電源を投入すると、CPU9は、ま
ず、ステップSP10(図5)において、装置各部のイ
ニシャライズを行う。このイニシャライズは、RAM1
1に設定された各種データメモリエリアのクリア、及び
測定続行フラグのリセット並びに周辺回路の初期設定と
なる各種変数の初期設定等である。これにより、RAM
11に設定された今回抽出データメモリエリア、最大値
抽出データメモリエリア、測定続行フラグ等の内容は、
それぞれ、「0」の状態に初期設定される。
Next, the operation processing procedure of this example will be described with reference to FIGS. In order to diagnose osteoporosis using the apparatus having the above-mentioned configuration, the bone Mb having a shape and site where a plane wave bone echo Ae is easily obtained is selected as a measurement target. For example, the heel and patella are less curved,
Since it is close to the skin and a plane wave bone echo Ae is easily obtained, it is suitable as a measurement target. When the power of the device is turned on after selecting the bone Mb to be measured, the CPU 9 first initializes each part of the device in step SP10 (FIG. 5). This initialization is for RAM1
This includes clearing the various data memory areas set to 1, resetting the measurement continuation flag, and initializing various variables that are the initial settings of the peripheral circuits. This allows RAM
The contents of this time extracted data memory area, maximum value extracted data memory area, measurement continuation flag, etc.
Each is initially set to the state of "0".

【0016】ここで、操作者は、図3に示すように、測
定対象の骨Mbを覆っている軟組織Maの表面(皮膚表
面X)に、例えば水やゼリー等の超音波カップリング材
14を塗って、超音波が被験者Mの体内に注入され易い
状態にした後、超音波カップリング材14の上からトラ
ンスデューサ1を皮膚表面Xに密着させ、かつ送受波面
を測定対象の骨Mbに向けた状態で、測定開始スイッチ
をオンとする。
Here, as shown in FIG. 3, the operator places an ultrasonic coupling material 14 such as water or jelly on the surface (skin surface X) of the soft tissue Ma covering the bone Mb to be measured. After applying the ultrasonic wave so that the ultrasonic waves can be easily injected into the body of the subject M, the transducer 1 is brought into close contact with the skin surface X from above the ultrasonic coupling material 14, and the transmitting / receiving surface is directed to the bone Mb to be measured. In this condition, turn on the measurement start switch.

【0017】測定開始スイッチがオンとされると(ステ
ップSP11)、CPU9は、測定続行フラグの内容を
「1」に書き改めた後(測定続行フラグを立てた後)、
これより、図5に示す処理手順に従って診断動作を開始
する。CPU9は、ステップSP12において、パルス
送出部4を制御して、半波インパルスの電気信号をトラ
ンスデューサ1に送出させる。トランスデューサ1は、
パルス送出部4から半波インパルスの電気信号を受ける
と、送受波面から垂直に被験者Mの骨Mbに向けて指向
性の良い超音波インパルスAiを発射する。発射された
超音波インパルスAiは、図4に示すように、皮膚表面
Xから軟組織Ma内に注入され、測定対象の骨Mbに向
かって伝搬する。そして、骨表面Yで一部は反射して骨
エコーAeとなり、残りは骨Mb内に進入して一部は吸
収され一部は透過する。このうち、骨エコーAeは、逆
の経路を辿って、再びトランスデューサ1の送受波面で
受波される。
When the measurement start switch is turned on (step SP11), the CPU 9 rewrites the content of the measurement continuation flag to "1" (after setting the measurement continuation flag), and then
From this, the diagnostic operation is started according to the processing procedure shown in FIG. In step SP12, the CPU 9 controls the pulse sending unit 4 to send a half-wave impulse electric signal to the transducer 1. Transducer 1
When the electric signal of the half-wave impulse is received from the pulse sending unit 4, the ultrasonic impulse Ai having good directivity is emitted vertically from the transmitting / receiving surface toward the bone Mb of the subject M. The emitted ultrasonic impulse Ai is injected into the soft tissue Ma from the skin surface X and propagates toward the bone Mb to be measured, as shown in FIG. Then, a part is reflected on the bone surface Y to become a bone echo Ae, and the rest enters the bone Mb and is partially absorbed and partially penetrated. Of these, the bone echo Ae follows the opposite path and is received again by the transmitting / receiving surface of the transducer 1.

【0018】トランスデューサ1は、送信残響An(図
4)や骨エコーAeを逐次受波すると、受波信号(電気
信号)に変換し、変換により生成された受波信号をケー
ブル3を介して装置本体2(整合回路5)に送出する。
増幅器6は、整合回路5から出力される受波信号を所定
の増幅度で増幅した後、波形整形器7に入力する。波形
整形器7は、増幅器6の出力信号を検波・フィルタ処理
を施して波形整形した後、A/D変換器8に入力する。
When the transducer 1 sequentially receives the transmission reverberation An (FIG. 4) and the bone echo Ae, the transducer 1 converts the received wave (electrical signal) into a received signal (electrical signal), and the received signal generated by the conversion is transmitted via the cable 3. It is sent to the main body 2 (matching circuit 5).
The amplifier 6 amplifies the received signal output from the matching circuit 5 with a predetermined amplification degree and then inputs the amplified signal to the waveform shaper 7. The waveform shaper 7 detects and filters the output signal of the amplifier 6 to shape the waveform, and then inputs the signal to the A / D converter 8.

【0019】ここで、CPU9は、A/D変換器8を制
御して、波形整形器7の出力信号のレベルや到来時刻等
を検出させ、送信残響Anを除去して、骨エコーAeの
みを順次抽出させ、骨エコーAeの受波信号をデジタル
の骨エコー信号に変換させる(ステップSP13)。C
PU9は、A/D変換器8から骨エコー信号を取り込ん
で、今回抽出の骨エコーレベルとして、RAM11の今
回抽出データメモリエリアに記憶した後(ステップSP
14)、レベルメータ12を制御して、今回抽出の骨エ
コーレベル(骨エコーAeの現在レベル12a)と、R
AM11の最大値抽出データメモリエリアに記憶されて
いる最大骨エコーレベル(骨エコーAeの最大レベル1
2b)とを液晶指針パターンにより同時表示させる(ス
テップSP15)。
Here, the CPU 9 controls the A / D converter 8 to detect the level of the output signal of the waveform shaper 7, the arrival time, etc., removes the transmission reverberation An, and outputs only the bone echo Ae. Sequential extraction is performed, and the received signal of the bone echo Ae is converted into a digital bone echo signal (step SP13). C
The PU 9 takes in the bone echo signal from the A / D converter 8 and stores it in the currently extracted data memory area of the RAM 11 as the bone echo level of this time extraction (step SP
14), by controlling the level meter 12, the bone echo level extracted this time (the current level 12a of the bone echo Ae) and R
Maximum bone echo level stored in the maximum value extraction data memory area of AM11 (maximum level 1 of bone echo Ae
And 2b) are simultaneously displayed by the liquid crystal pointer pattern (step SP15).

【0020】次に、CPU9は、ステップSP16に移
り、RAM11内の今回抽出データメモリエリアから今
回抽出の骨エコーレベルを読み出すと共に、最大値抽出
データメモリエリアから最大骨エコーレベルを読み出し
て、今回抽出の骨エコーレベルが、最大骨エコーレベル
よりも大きいか否かを判断する。この判断の結果が、
「YES」のとき、すなわち、今回抽出の骨エコーレベ
ルが最大骨エコーレベルよりも大きいときは、ステップ
SP17へ進み、最大値抽出データメモリエリアの記憶
内容(最大骨エコーレベル)を今回抽出骨データメモリ
エリアの記憶内容(今回抽出の骨エコーレベル)で書き
換えた後、ステップSP18へ進む。一方、ステップS
P16における判断の結果が、「NO」のとき、すなわ
ち、今回抽出の骨エコーレベルが最大骨エコーレベルよ
りも小さいときは、ステップSP18へ直接飛ぶ。ステ
ップSP18では、CPU9は、RAM11内の測定続
行フラグを見て、測定続行か否かを判断する。測定続行
フラグが立っていれば(測定フラグの内容が「1」のと
きは)、CPU9は測定継続と判断して、ステップSP
12へ戻り、上述の処理(ステップSP12〜SP1
8)を繰り返す。なお、操作者が、測定終了スイッチを
押すまで、測定続行フラグの内容は「1」に保たれる。
Next, the CPU 9 proceeds to step SP16 to read the bone echo level of this time extraction from the currently extracted data memory area in the RAM 11 and the maximum bone echo level from the maximum value extracted data memory area to extract this time. It is judged whether the bone echo level of is larger than the maximum bone echo level. The result of this judgment is
If "YES", that is, if the bone echo level of this time extraction is higher than the maximum bone echo level, the process proceeds to step SP17, and the stored content (maximum bone echo level) of the maximum value extraction data memory area is set to the bone data of this time extraction. After rewriting with the stored contents of the memory area (bone echo level extracted this time), the process proceeds to step SP18. On the other hand, step S
When the result of determination in P16 is "NO", that is, when the bone echo level extracted this time is smaller than the maximum bone echo level, the process directly jumps to step SP18. In step SP18, the CPU 9 looks at the measurement continuation flag in the RAM 11 and determines whether or not to continue the measurement. If the measurement continuation flag is set (when the content of the measurement flag is "1"), the CPU 9 judges that the measurement is continued and step SP
Returning to step 12, the above-described processing (steps SP12 to SP1)
Repeat 8). The content of the measurement continuation flag is kept at "1" until the operator pushes the measurement end switch.

【0021】操作者は、CPU9が上述の処理(ステッ
プSP12〜SP18)を繰り返す間、図3矢印Rで示
すように、トランスデューサ1を、皮膚表面Xに当てが
い、かつ測定対象である骨Mbに向けた状態で、時にコ
マの歳差運動のように円を描いて、時にシーソのように
前後に左右に斜め方向に振りながら、レベルメータ12
の液晶指針パターンが最大に振れる状態を目指す。レベ
ルメータ12の液晶指針パターンが最大に振れるとき
は、図6(a)に示すように、測定部位である骨Mbの
法線とトランスデューサ1の送受波面の法線とが一致す
るとき、すなわち、平面波の超音波インパルスAiが骨
表面Yに垂直入射するとき(超音波インパルスAiの波
面が骨表面Yに対して略平行に揃っているとき)であ
る。
While the CPU 9 repeats the above-mentioned processing (steps SP12 to SP18), the operator applies the transducer 1 to the skin surface X as shown by an arrow R in FIG. While drawing a circle, sometimes like a precession motion of a top, sometimes like a seesaw, swinging back and forth diagonally to the left and right,
Aiming for the state where the LCD pointer pattern of wobbles to the maximum. When the liquid crystal pointer pattern of the level meter 12 swings to the maximum, as shown in FIG. 6A, when the normal line of the bone Mb, which is the measurement site, and the normal line of the transmitting / receiving surface of the transducer 1 match, that is, This is when the plane wave ultrasonic impulse Ai is vertically incident on the bone surface Y (when the wavefront of the ultrasonic impulse Ai is aligned substantially parallel to the bone surface Y).

【0022】何故なら、両法線が一致するときには、同
図(a)に示すように、骨表面Yで垂直反射した骨エコ
ーAeは、トランスデューサ1の送受波面に垂直に戻っ
てくるため、骨エコーAeの波面も送受波面に対して略
平行に揃い、それゆえ、受波位置の違いによる骨エコー
Aeの位相のずれが最小となるので、受波信号は、山と
谷との打ち消し合いが少なく、したがって、最大レベル
の骨エコーAeが受波されることとなるからである。こ
れに対して、両法線が不一致のとき、同図(b)に示す
ように、送受波面で骨エコーAeの波面が不揃いのた
め、受波信号は、山と谷とが打ち消し合って、小さくな
る。ここで、大事なことは、骨エコーAeのうち、抽出
したいのは、垂直反射で戻ってくる骨エコーAeであ
る、ということである。何故なら、後述のアルゴリズム
に適用される数式は、計算の正確性・簡素化のため、骨
エコーAeが略垂直反射の場合に成立する式だからであ
る。ただ、骨表面Yで垂直反射した骨エコーAeは、上
述したように、受波信号が最大レベルとなるので、垂直
反射の骨エコーAeを抽出するために、レベルメータ1
2を参照しながら、最大レベルの骨エコーAeを抽出す
るのである。なお、レベルメータ12の液晶指針パター
ンは、骨Mbの法線と送受波面の法線との不一致が、は
なはだしいときは、敏感に変化するが、両法線が略一致
するときは、変化が鈍くなるため、垂直反射の骨エコー
Aeは、容易にかつ再現性良く抽出できる。
Because, when both normals coincide with each other, the bone echo Ae reflected vertically on the bone surface Y returns perpendicularly to the transmitting / receiving surface of the transducer 1 as shown in FIG. The wave front of the echo Ae is also aligned substantially parallel to the transmission / reception surface, and therefore, the phase shift of the bone echo Ae due to the difference in the reception position is minimized, so that the reception signal has a cancellation of peaks and troughs. This is because the number of bone echoes Ae is small and therefore the maximum level of bone echo Ae is received. On the other hand, when the normals do not match, the wavefront of the bone echo Ae is not uniform on the transmitting / receiving surface as shown in (b) of the figure, so that the received signal has peaks and troughs that cancel each other. Get smaller. Here, what is important is that, of the bone echoes Ae, what is desired to be extracted is the bone echoes Ae returning by vertical reflection. This is because the mathematical formula applied to the algorithm described later is a formula that holds when the bone echo Ae is substantially vertical reflection for the sake of accuracy and simplification of calculation. However, the bone echo Ae reflected vertically on the bone surface Y has the maximum level of the received signal as described above, and therefore the level meter 1 is used to extract the bone echo Ae reflected vertically.
The maximum level of bone echo Ae is extracted with reference to step 2. The liquid crystal pointer pattern of the level meter 12 changes sensitively when the normal line of the bone Mb and the normal line of the transmitting / receiving surface are not significant, but changes slowly when both normal lines are substantially the same. Therefore, the bone echo Ae of vertical reflection can be extracted easily and with good reproducibility.

【0023】操作者は、レベルメータ12の液晶指針パ
ターンの振れ具合を見て、最大レベルの骨エコーAeを
抽出できたと判断すると、測定終了スイッチを押下す
る。測定終了スイッチが押下されると、CPU9は、割
り込み処理により、測定続行フラグの内容を「0」に書
き換えて、測定続行フラグを下ろす。測定続行フラグが
下ろされると、CPU9は、測定終了と判断し(ステッ
プSP18)、パルス送出部4を制御して、トランスデ
ューサ1への半波インパルス(電気信号)の送信を停止
させる。そして、最大値抽出データメモリエリアから、
記憶内容(最大骨エコーレベル)を読み出して、表示器
13に表示する(ステップSP19)。
When the operator determines that the maximum level of bone echo Ae can be extracted by looking at the fluctuation of the liquid crystal pointer pattern of the level meter 12, the operator presses the measurement end switch. When the measurement end switch is pressed, the CPU 9 rewrites the content of the measurement continuation flag to "0" by the interrupt processing and lowers the measurement continuation flag. When the measurement continuation flag is cleared, the CPU 9 determines that the measurement is completed (step SP18), controls the pulse sending unit 4, and stops the transmission of the half-wave impulse (electrical signal) to the transducer 1. Then, from the maximum value extraction data memory area,
The stored contents (maximum bone echo level) are read out and displayed on the display 13 (step SP19).

【0024】この後、CPU9は、上述の処理によって
得られた最大エコーレベルV1と、予めROM10に記
憶されている完全エコーレベルV0 とから、軟組織Ma
・骨Mbの界面での反射係数Rを算出し(ステップSP
20)、算出結果を表示器13に表示する(ステップS
P21)。ここで、反射係数Rは、完全垂直反射したと
きの完全エコーレベルV0 と、最大エコーレベルV1 と
の比[R=V1 /V0]から導かれ、完全エコーレベル
V0は、理論的に算出することもできるが、プラスチッ
クダミーブロックを用意し、そのエコーレベルを計測す
ることによっても求められる。
Thereafter, the CPU 9 uses the maximum echo level V1 obtained by the above-described processing and the complete echo level V0 stored in the ROM 10 in advance to determine the soft tissue Ma.
-Calculate the reflection coefficient R at the interface of the bone Mb (step SP
20), display the calculation result on the display 13 (step S
P21). Here, the reflection coefficient R is derived from the ratio [R = V1 / V0] of the perfect echo level V0 and the maximum echo level V1 at the time of perfect vertical reflection, and the perfect echo level V0 should be theoretically calculated. However, it can be obtained by preparing a plastic dummy block and measuring the echo level.

【0025】次に、CPU9は、ステップSP22へ進
んで、骨Mbの音響インピーダンスZa(N・s/m3
を式(1)を用いて算出し、算出結果を表示器13に表
示する(ステップSP21)。
Next, the CPU 9 proceeds to step SP22, and acoustic impedance Za (Ns / m 3 ) of the bone Mb.
Is calculated using equation (1), and the calculation result is displayed on the display 13 (step SP21).

【0026】[0026]

【数1】 [Equation 1]

【0027】 ここで、Za(w) :軟組織の音響インピーダンス R :軟組織Ma・骨Mbの境界面での垂直反射のと
きの反射係数 式(1)は、次のようにして導かれる。軟組織Maと骨
Mbの界面での垂直反射のときの反射係数Rは、式
(2)で与えられる。そこで、式(2)を整理し直すこ
とにより、式(1)が得られる。
Here, Za (w): acoustic impedance of soft tissue R: reflection coefficient equation (1) at the time of vertical reflection at the interface between soft tissue Ma and bone Mb is derived as follows. The reflection coefficient R at the time of vertical reflection at the interface between the soft tissue Ma and the bone Mb is given by the equation (2). Therefore, by rearranging equation (2), equation (1) is obtained.

【0028】[0028]

【数2】 [Equation 2]

【0029】上記構成によれば、変位(トランスデュー
サ1の振れ)に対して骨からのエコーのレベル変化が鈍
る垂直反射の骨エコーAeを利用するので、測定データ
の抽出が容易であり、かつ再現性良く抽出できる。加え
て、レベルメータ12には、骨エコーAeの現在レベル
12aを刻々と表示すると共に、骨エコーAeの最大レ
ベル12bも固定的に表示されるので、最大レベルを容
易に探索できる。したがって、骨Mbの音響インピーダ
ンスZaを確実に測定できる。
According to the above configuration, since the bone echo Ae of vertical reflection in which the level change of the echo from the bone is dull with respect to the displacement (vibration of the transducer 1) is used, the measurement data can be easily extracted and reproduced. It can be extracted easily. In addition, the current level 12a of the bone echo Ae is displayed on the level meter 12 every moment, and the maximum level 12b of the bone echo Ae is also fixedly displayed, so that the maximum level can be easily searched. Therefore, the acoustic impedance Za of the bone Mb can be reliably measured.

【0030】骨Mbの音響インピーダンスZaは、骨M
bの[弾性率×密度]の平方根で表されるので、骨密度
の増加に伴って弾性率が上昇すると、これらの相乗効果
を受けるために、敏感に応答して顕著に増加する。逆
に、骨Mbの密度が減少して、弾性率が低下すると、音
響インピーダンスZaは、これらの相乗効果を受けて、
敏感に応答して顕著に減少する。それゆえ、骨Mbの音
響インピーダンスZaは、骨密度を判断する上で、良い
指標となる。したがって、操作者は、表示器13に表示
されている骨Mbの音響インピーダンスZaの値から、
骨粗鬆症の進行状況を確実に推定できる。例えば、音響
インピーダンスが、その年齢層の平均値から著しく小さ
い場合には、骨Mbの骨粗鬆症が悪化していることが判
る。また、RAM11には、今回抽出されたデータのみ
を記憶する今回抽出データメモリエリア、最大骨エコー
レベル及び関係データのみを記憶する最大値抽出データ
メモリエリアが設定されているので、記憶容量の小さい
安価なRAMを使用することができる。
The acoustic impedance Za of the bone Mb is
Since it is represented by the square root of [elastic modulus × density] of b, when the elastic modulus increases with the increase of bone density, these synergistic effects cause a significant response and a significant increase. On the contrary, when the density of the bone Mb decreases and the elastic modulus decreases, the acoustic impedance Za receives these synergistic effects,
Responsive sensitively and significantly reduced. Therefore, the acoustic impedance Za of the bone Mb is a good index for determining the bone density. Therefore, from the value of the acoustic impedance Za of the bone Mb displayed on the display 13, the operator
It is possible to reliably estimate the progress of osteoporosis. For example, when the acoustic impedance is significantly smaller than the average value of that age group, it is understood that the osteoporosis of the bone Mb is aggravated. In addition, since the RAM 11 is set with a currently extracted data memory area that stores only the currently extracted data and a maximum value extracted data memory area that stores only the maximum bone echo level and related data, it is inexpensive and has a small storage capacity. RAM can be used.

【0031】◇第2実施例 次に、この発明の第2実施例について説明する。この第
2実施例では、上述の第1実施例と異なる反射係数算出
のアルゴリズムが採用される。これ以外の点では、第1
実施例の構成と略同一である。この第2実施例では、軟
組織Ma・骨Mbの界面での反射係数Rは、超音波イン
パルスAi及び骨エコーAeが充分平面波とみなせ、か
つ軟組織Maでの超音波の減衰が無視できるときは、式
(3)から与えられる。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a reflection coefficient calculation algorithm different from that in the first embodiment is adopted. Otherwise, the first
The configuration is substantially the same as that of the embodiment. In the second embodiment, the reflection coefficient R at the interface between the soft tissue Ma and the bone Mb is such that the ultrasonic impulse Ai and the bone echo Ae can be regarded as sufficiently plane waves, and the attenuation of the ultrasonic wave in the soft tissue Ma can be ignored. It is given by the equation (3).

【0032】[0032]

【数3】 [Equation 3]

【0033】ここで、P:トランスデューサ1に単位電
気信号(電圧、電流、散乱パラメータ等)を印加したと
きに、トランスデューサ1から垂直方向に出力される超
音波インパルスAiの音圧 Q:トランスデューサ1の送受波面に単位音圧の骨エコ
ーAeが垂直に入射したときにトランスデューサ1から
出力される受波信号(電気信号)の振幅 B:増幅器6の振幅増幅度と波形整形器7の振幅増幅度
との積 Vi:装置使用時、パルス送出部4からトランスデュー
サ1に加えられる電気信号の振幅 Ve:最大骨エコーレベル(A/D変換器8において検
出される骨エコー信号の最大値電気信号) なお、P,Q,B,Viは、いずれも周波数の関数であ
るが、ここでは、中心周波数(例えば2.5MHz)で
の成分を用いる。P,Q,B,Viについては、予め、
これらの測定値、設定値をROM10に書き込んで置
く。
Here, P: When a unit electric signal (voltage, current, scattering parameter, etc.) is applied to the transducer 1, the sound pressure of the ultrasonic impulse Ai output from the transducer 1 in the vertical direction Q: The sound pressure of the transducer 1 Amplitude B of the received signal (electrical signal) output from the transducer 1 when the bone echo Ae of unit sound pressure is vertically incident on the transmitting / receiving surface: the amplitude amplification degree of the amplifier 6 and the amplitude amplification degree of the waveform shaper 7. Product Vi: amplitude of electric signal applied to the transducer 1 from the pulse sending unit 4 when the device is used Ve: maximum bone echo level (maximum electric signal of bone echo signal detected by the A / D converter 8) P, Q, B, and Vi are all functions of frequency, but here, the component at the center frequency (for example, 2.5 MHz) is used. Regarding P, Q, B and Vi,
These measured values and setting values are written and stored in the ROM 10.

【0034】式(3)は、次のようにして導かれる。ま
ず、パルス送出部4からトランスデューサ1に振幅Vi
の電気信号が加えられると、トランスデューサ1の送受
波面から音圧PViの超音波インパルスAiが骨Mbに
向かって出力される。それゆえ、音圧RPViの骨エコ
ーAeが、トランスデューサ1の送受波面に垂直に戻っ
てくる。したがって、最大エコーレベルVeは、式
(4)で与えられる。
Equation (3) is derived as follows. First, the amplitude Vi from the pulse sending unit 4 to the transducer 1
Is applied, an ultrasonic impulse Ai of sound pressure PVi is output from the transmitting / receiving surface of the transducer 1 toward the bone Mb. Therefore, the bone echo Ae of the sound pressure RPVi returns perpendicularly to the transmitting / receiving surface of the transducer 1. Therefore, the maximum echo level Ve is given by the equation (4).

【0035】[0035]

【数4】 Ve=Q・R・P・B・Vi …(4) 式(4)から、式(3)が得られる。[Equation 4]       Ve = Q / R / P / B / Vi (4) From equation (4), equation (3) is obtained.

【0036】このように、第2実施例によっても、軟組
織Ma・骨Mbの界面での反射係数R及び骨Mbの音響
インピーダンスZaが、CPU9によって算出されるの
で、第1実施例と略同様の効果を得ることができる。
As described above, also in the second embodiment, the reflection coefficient R at the interface between the soft tissue Ma and the bone Mb and the acoustic impedance Za of the bone Mb are calculated by the CPU 9, so that they are substantially the same as in the first embodiment. The effect can be obtained.

【0037】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、骨は人間
のものに限定されない。同様に、測定部位は、踵や膝蓋
骨上等に限定されない。また、トランスデューサを構成
する超音波振動子は、厚み振動型に限らず、撓み振動型
でも良い。また、超音波振動子の送受波面は、大きなも
のに限定されない。また、使用中心周波数は、2.5M
Hzに限らない。また、軟組織Maの音響インピーダン
スは、水の音響インピーダンスに近いので、式(1)の
適用に当たっては、軟組織Maの音響インピーダンスに
代えて、水の音響インピーダンスを用いても良い。ま
た、骨粗鬆症診断の指標(音響インピーダンス)を出力
する出力装置としては、表示器に限らず、プリンタを用
いても良い。また、エコー波形を観察するために、時間
波形表示装置(例えば、デジタルオシロスコープ)を備
えても良い。また、軟組織Maの音響インピーダンス
は、水の音響インピーダンスに近いので、式(1)の適
用に当たっては、軟組織Maの音響インピーダンスに代
えて、水の音響インピーダンスを用いても良い。また、
骨弾性率の状況から骨粗鬆症を診断できるという意見が
あるが、骨の音響インピーダンスは、骨の[弾性率×密
度]の平方根で表されるので、骨弾性率の指標ともなり
得る。また、骨の音響インピーダンスを骨密度や骨弾性
率の指標とする代わりに、骨の音響インピーダンスの単
調増加関数である軟組織Ma・骨Mbの界面での反射係
数や最大骨エコーレベルそのものを骨密度や骨弾性率の
指標としても、上述したと同様の効果を得ることができ
る。
The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like within a range not departing from the gist of the present invention. Also included in the present invention. For example, bones are not limited to humans. Similarly, the measurement site is not limited to the heel or the patella. Further, the ultrasonic transducer forming the transducer is not limited to the thickness vibration type, but may be the bending vibration type. The wave transmission / reception surface of the ultrasonic transducer is not limited to a large one. The center frequency used is 2.5M.
Not limited to Hz. Further, since the acoustic impedance of the soft tissue Ma is close to the acoustic impedance of water, the acoustic impedance of water may be used instead of the acoustic impedance of the soft tissue Ma when applying the formula (1). Further, the output device for outputting the index (acoustic impedance) of the osteoporosis diagnosis is not limited to the display device, and a printer may be used. A time waveform display device (eg, digital oscilloscope) may be provided to observe the echo waveform. Further, since the acoustic impedance of the soft tissue Ma is close to the acoustic impedance of water, the acoustic impedance of water may be used instead of the acoustic impedance of the soft tissue Ma when applying the formula (1). Also,
Although there is an opinion that osteoporosis can be diagnosed from the situation of the bone elastic modulus, the acoustic impedance of the bone is expressed by the square root of [elastic modulus × density] of the bone, and thus can be an index of the bone elastic modulus. Further, instead of using the acoustic impedance of bone as an index of bone density or bone elastic modulus, the reflection coefficient at the interface of soft tissue Ma / bone Mb, which is a monotonically increasing function of the acoustic impedance of bone, or the maximum bone echo level itself is used as the bone density. The same effect as described above can be obtained as an index of bone elasticity.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、変位(超音波送受波器の振れ)に対して骨から
のエコーのレベル変化が鈍る垂直反射の骨エコーを利用
するので、測定データの抽出が容易であり、かつ再現性
良く抽出できる。したがって、骨の音響インピーダンス
を確実に測定できる。骨の音響インピーダンスは、骨の
[弾性率×密度]の平方根で表されるので、骨密度の増
加に伴って弾性率が上昇すると、これらの相乗効果を受
けるために、敏感に応答して顕著に増加する。逆に、骨
密度が減少して、弾性率が低下すると、音響インピーダ
ンスは、これらの相乗効果を受けて、敏感に応答して顕
著に減少する。それゆえ、骨の音響インピーダンスは、
骨密度や骨弾性率を判断する上で、良い指標となる。し
たがって、操作者は、出力手段によって出力される骨の
音響インピーダンスの値から、骨粗鬆症の進行状況を確
実に推定することができる。例えば、音響インピーダン
スが、その年齢層の平均値から著しく小さい場合には、
骨の骨粗鬆症が悪化していることが判る。
As described above, according to the configuration of the present invention, the vertical reflection bone echo in which the level change of the echo from the bone is blunted with respect to the displacement (vibration of the ultrasonic transducer) is utilized. The measurement data can be extracted easily and with good reproducibility. Therefore, the acoustic impedance of bone can be reliably measured. Since the acoustic impedance of bone is expressed by the square root of [elastic modulus x density] of the bone, when the elastic modulus increases with the increase of bone density, these synergistic effects are received, resulting in a remarkable response. Increase to. Conversely, as bone density decreases and elastic modulus decreases, the acoustic impedance undergoes these synergistic effects and responds sensitively, significantly decreasing. Therefore, the acoustic impedance of bone is
It is a good index for judging bone density and elastic modulus. Therefore, the operator can reliably estimate the progress of osteoporosis from the value of the acoustic impedance of the bone output by the output means. For example, if the acoustic impedance is significantly smaller than the average value for that age group,
It can be seen that the osteoporosis of the bone is getting worse.

【0039】また、骨の音響インピーダンスを骨密度や
骨弾性率の指標とする代わりに、骨の音響インピーダン
スの単調増加関数である軟組織・骨の界面での反射係数
や最大骨エコーレベルそのものを骨密度や骨弾性率の指
標としても、上述したと同様の効果を得ることができ
る。
Further, instead of using the acoustic impedance of bone as an index of bone density or bone elastic modulus, the reflection coefficient at the soft tissue / bone interface, which is a monotonically increasing function of the acoustic impedance of bone, or the maximum bone echo level itself is used. The same effect as described above can be obtained as an index of density or bone elastic modulus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1実施例である骨粗鬆症診断装置
の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an osteoporosis diagnostic device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同装置の外観を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an appearance of the same device.

【図3】同装置の使用状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a usage state of the apparatus.

【図4】同装置による骨粗鬆症診断の様子を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing how osteoporosis is diagnosed by the device.

【図5】同装置の動作処理手順を示すフローチャートで
ある。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation processing procedure of the apparatus.

【図6】同装置の動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the same device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 トランスデューサ(超音波送受波器) 9 CPU(最大エコーレベル抽出手段の主要部、
反射係数算出手段、音響インピーダンス算出手段) 13 表示器(出力手段) Ai 超音波インパルス Ae 骨エコー(骨からのエコー) Mb 骨
1 Transducer (Ultrasonic Transducer) 9 CPU (Main part of maximum echo level extraction means,
Reflection coefficient calculating means, acoustic impedance calculating means) 13 Display (output means) Ai ultrasonic impulse Ae bone echo (echo from bone) Mb bone

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−60837(JP,A) 特開 昭60−83645(JP,A) 特表 平1−503199(JP,A) 米国特許5197475(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-60-60837 (JP, A) JP-A-60-83645 (JP, A) JP-A 1-503199 (JP, A) US Patent 5197475 (US , A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 8/00-8/15

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 超音波送受波器を生体に当て、その送受
波面の法線を骨に向け、かつ骨の法線に対して所定の角
度範囲内で振り動かしながら、超音波インパルスを断続
的に発射すると共に、前記骨からのエコーを逐次受波
し、受波された前記骨からのエコー情報に基づいて、
なくとも骨密度又は骨弾性率の状況を推定して骨粗鬆症
を診断する骨粗鬆症診断装置であって、前記超音波送受
波器によって逐次受波された前記骨からのエコーの中か
ら垂直反射エコーによる最大エコーレベルを抽出する最
大エコーレベル抽出手段と、該最大エコーレベル抽出手
段によって抽出された最大エコーレベルを骨粗鬆症診断
の指標として出力する出力手段とを備えてなることを特
徴とする骨粗鬆症診断装置
1. An ultrasonic wave transmitter / receiver is applied to a living body, a normal line of its transmitting / receiving surface is directed to a bone, and an ultrasonic wave impulse is intermittently oscillated while swinging within a predetermined angle range with respect to the normal line of the bone. An osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis by emitting echoes from the bone and sequentially receiving echoes from the bone and estimating at least the state of bone density or bone elasticity based on the received echo information from the bone. And transmitting and receiving the ultrasonic wave
In the echoes from the bone received by the wave sequentially
To extract the maximum echo level by the vertical reflection echo from
Large echo level extraction means and maximum echo level extraction means
Diagnosis of osteoporosis by the maximum echo level extracted by the step
Osteoporosis diagnostic apparatus characterized by comprising an output means for outputting as an indication of.
【請求項2】 超音波送受波器を生体に当て、その送受
波面の法線を骨に向け、かつ骨の法線に対して所定の角
度範囲内で振り動かしながら、超音波インパルスを断続
的に発射すると共に、前記骨からのエコーを逐次受波
し、受波された骨からのエコー情報に基づいて、少なく
とも骨密度又は骨弾性率の状況を推定して骨粗鬆症を診
断する骨粗鬆症診断装置であって、前記超音波送受波器
によって逐次受波された前記骨からのエコーの中から
直反射エコーによる最大エコーレベルを抽出する最大エ
コーレベル抽出手段と、該最大エコーレベル抽出手段に
よって抽出された最大エコーレベルに基づいて、前記生
体の軟組織と前記骨との界面での反射係数を算出する反
射係数算出手段と、該反射係数算出手段によって算出さ
れた反射係数を骨粗鬆症診断の指標として出力する出力
手段とを備えてなることを特徴とする骨粗鬆症診断装
置。
2. An ultrasonic impulse is intermittently applied by applying an ultrasonic wave transmitter / receiver to a living body, directing a normal line of its transmitting / receiving surface toward a bone and oscillating within a predetermined angle range with respect to the normal line of the bone. In the osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis by estimating the situation of at least bone density or bone elastic modulus based on the echo information from the received bone. Then, the echoes from the bone sequentially received by the ultrasonic transducer are dropped.
Based on the maximum echo level extraction means for extracting the maximum echo level by the direct reflection echo, and the maximum echo level extracted by the maximum echo level extraction means , the raw echo
Compute the reflection coefficient at the interface between the soft tissue of the body and the bone
Calculated by the reflection coefficient calculation means and the reflection coefficient calculation means.
An osteoporosis diagnosing device, comprising: an output unit that outputs the reflected reflection coefficient as an index for diagnosing osteoporosis.
【請求項3】 超音波送受波器を生体に当て、その送受
波面の法線を骨に向け、かつ骨の法線に対して所定の角
度範囲内で振り動かしながら、超音波インパルスを断続
的に発射すると共に、前記骨からのエコーを逐次受波
し、受波された骨からのエコー情報に基づいて、少なく
とも骨密度又は骨弾性率の状況を推定して骨粗鬆症を診
断する骨粗鬆症診断装置であって、前記超音波送受波器
によって逐次受波された前記骨からのエコーの中から
直反射エコーによる最大エコーレベルを抽出する最大エ
コーレベル抽出手段と、該最大エコーレベル抽出手段に
よって抽出された最大エコーレベルに基づいて、前記生
体の軟組織と前記骨との界面での反射係数を算出する反
射係数算出手段と、該反射係数算出手段によって算出さ
れた反射係数に基づいて、前記骨の音響インピーダンス
を算出する音響インピーダンス算出手段と、該音響イン
ピーダンス算出手段によって算出された骨の音響インピ
ーダンスを骨粗鬆症診断の指標として出力する出力手段
とを備えてなることを特徴とする骨粗鬆症診断装置。
3. An ultrasonic wave impulse is applied intermittently while applying an ultrasonic wave transmitter / receiver to a living body, directing a normal line of its transmitting / receiving surface toward a bone and oscillating within a predetermined angle range with respect to the normal line of the bone. In the osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis by estimating the situation of at least bone density or bone elastic modulus based on the echo information from the received bone. Then, the echoes from the bone sequentially received by the ultrasonic transducer are dropped.
Maximum echo level extraction means for extracting the maximum echo level by the direct reflection echo , and a reflection coefficient at the interface between the soft tissue of the living body and the bone is calculated based on the maximum echo level extracted by the maximum echo level extraction means. Based on the reflection coefficient calculated by the reflection coefficient calculation means, and the acoustic impedance of the bone
And an acoustic impedance calculating means for calculating
The acoustic impedance of the bone calculated by the impedance calculation means.
An osteoporosis diagnosing device, comprising: an output unit that outputs a dance as an index for diagnosing osteoporosis.
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JP4500336B2 (en) * 2007-09-06 2010-07-14 アロカ株式会社 Ultrasonic diagnostic equipment
JP5552447B2 (en) * 2011-01-25 2014-07-16 トヨタ自動車株式会社 Ultrasonic measurement method and ultrasonic measurement apparatus
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