JP4847185B2

JP4847185B2 - 超音波診断装置

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Publication number: JP4847185B2
Application number: JP2006107326A
Authority: JP
Inventors: 亮一酒井; 烈光原田
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-04-10
Also published as: JP2007275395A

Description

本発明は、超音波を利用して測定された骨の形状の測定結果を表示する技術に関する。

骨粗鬆症などの骨代謝疾患の診断や易骨折性の判定、また、骨折治療後の骨癒合を定量的に診断するために、骨強度などの力学的特性の簡便かつ定量的な測定が望まれている。

骨形成や骨癒合の評価はＸ線写真に大きく依存しているが、Ｘ線写真では骨強度を定量的に診断することは困難である。骨強度の従来の測定法として測定対象のサンプル骨の強度試験が知られているものの、サンプル骨の摘出手術が必要であり侵襲的である。また、骨量や骨密度の測定法として、汎用Ｘ線ＣＴの利用、ＤＸＡ（二重エネルギー吸収測定法）装置などが実用化にいたっている。しかし、これらはあくまで骨量を測定する手段であって、骨強度を評価することはできない。また、Ｘ線を照射する点では非侵襲的であるとは言えない。

このほかの骨強度を定量評価する試みとしては、創外固定器に歪みゲージを装着してその固定器の歪みを計測する歪みゲージ法、骨に外部から振動を加え固有振動数を評価する振動波法、降伏応力を生じた骨から発生する音波を検出するアコースティックエミッション法などが既存の方法として挙げられる。しかし、これらの方法は適応できる治療法に制限があること、骨に侵襲を加える必要があること、さらに評価精度などの点において問題が残されている。

こうした背景において、本願の発明者らは、骨の力学的特性を非侵襲的かつ定量的に評価する超音波診断装置を提案している（特許文献１参照）。

特開２００４−２９８２０５号公報

特許文献１に記載された超音波診断装置は、骨に対して複数の超音波ビームを形成し、各超音波ビームに対応した複数のエコー信号を取得して各エコー信号ごとに骨表面に対応する表面ポイントを特定し、複数のエコー信号から得られる複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状データを生成するものである。そして、骨に対して外的作用を及ぼした場合における形状データの変化に基づいて骨の力学的特性が評価される。これにより、エコー信号に基づく骨表面の形状データから、生体内の骨の力学的特性を非侵襲的かつ定量的に評価することができるという画期的な技術である。

そして、本願の発明者らは、上記特許文献１に記載された画期的な技術を利用して得られる測定結果の表示技術について研究を重ねてきた。

本発明は、このような背景において成されたものであり、その目的は、超音波を利用して測定された骨の形状の測定結果を分かりやすく表示する技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、骨に対して複数の超音波ビームを形成する送受波手段と、各超音波ビームごとに骨の表面に対応した表面ポイントを検出して複数の超音波ビームから複数の表面ポイントを検出する表面検出手段と、検出された複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める形状測定手段と、骨に対して荷重を及ぼした際の測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けた測定結果画像を形成する画像形成手段と、を有することを特徴とする。

望ましい態様において、前記形状測定手段は、前記測定量として、骨に対して荷重を及ぼした場合における荷重前後の各表面ポイントの変位量を測定し、前記画像形成手段は、前記測定結果画像として、一方の軸に時刻を示して他方の軸に荷重量を示すことによって時刻と荷重量とを対応付けた荷重グラフと、一方の軸に各表面ポイントの変位量を示して他方の軸に各表面ポイントの位置を示すことによって複数の表面ポイントの位置と変位量とを対応付けた変位量グラフとを形成し、荷重グラフ内に表示される時刻マーカに対応した時刻の荷重量に伴う変位量を変位量グラフに表示することを特徴とする。

望ましい態様において、前記形状測定手段は、前記測定量として、骨に対して荷重を及ぼした場合における骨の歪み量を測定し、前記画像形成手段は、前記測定結果画像として、一方の軸に時刻を示して他方の軸に歪み量を示すことによって時刻と歪み量とを対応付けた歪み量グラフを形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、時刻を設定するための時刻設定バーを形成し、その時刻設定バーを介して設定された時刻に応じて、荷重グラフ内と歪み量グラフ内に時刻マーカを表示させることを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、前記測定結果画像として、一方の軸に測定量を示して他方の軸に荷重量を示した特性曲線グラフを形成し、その特性曲線グラフ内の測定量と荷重量とを対応付けた特性曲線上に特定の時刻に対応した時刻マーカを表示させることを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、時刻を設定するための時刻設定バーを形成し、その時刻設定バーを介して設定された時刻に応じて、特性曲線グラフ内に時刻マーカを表示させることを特徴とする。

また上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、骨に対して複数の超音波ビームを形成する送受波手段と、各超音波ビームごとに骨の表面に対応した表面ポイントを検出して複数の超音波ビームから複数の表面ポイントを検出する表面検出手段と、検出された複数の表面ポイントに基づいて、骨表面の形状を反映させた測定量として、骨に対して荷重を及ぼした場合における荷重前後の各表面ポイントの変位量を測定する形状測定手段と、一方の軸に各表面ポイントの変位量を示して他方の軸に各表面ポイントの位置を示すことによって複数の表面ポイントの位置と変位量とを対応付けた変位量グラフを形成する画像形成手段とを有し、前記画像形成手段は、互いに異なる時期に得られた複数の変位量グラフに基づいて、骨表面の形状が時期的に変化する状態を示した測定結果画像を形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、各変位量グラフとその変位量グラフを得た時期の骨の画像とを対応付けた対画像を形成し、互いに異なる時期に得られた複数の対画像を並べて配置することにより、前記測定結果画像を形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、互いに異なる時期に得られた複数の変位量グラフの各々に対して骨表面上の同一位置に対応した基点を設定し、複数の変位量グラフの基点同士を重ね合わせることにより前記測定結果画像を形成することを特徴とする。

また上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である画像形成装置は、骨に対して超音波を送受波することによって骨表面から検出された複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める形状測定手段と、骨に対して荷重を及ぼした際の測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けたデータを記憶するデータ記憶手段と、前記データに基づいて測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けた測定結果画像を形成する画像形成手段とを有することを特徴とする。

また上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である測定結果表示方法は、骨に対して超音波を送受波することによって骨表面から検出された複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める工程と、骨に対して荷重を及ぼした際の測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けたデータを生成する工程と、前記データに基づいて測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けた測定結果を表示する工程とを備えることを特徴とする。

本発明により、骨の形状の測定結果に関する分かりやすい表示態様が実現される。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。

図１には、本発明の好適な実施形態が示されており、図１は、本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。プローブ１０は、被検体５０の体表に当接して用いられる超音波探触子が好適である。もちろん被検体内に挿入して用いられる超音波探触子を利用してもよい。プローブ１０は、被検体５０の体内の骨５２に向けて超音波ビーム４０を形成する。プローブ１０としては、超音波ビーム４０を電子走査するリニア電子スキャンプローブ（リニアプローブ）が好適である。但し、プローブ１０は、セクタ電子スキャンなどの方式を利用するものでもよい。また、診断対象となる骨５２は、例えば、脛骨や腓骨などである。なお、骨５２上に設定されるトラッキングポイント４２については後に詳述する。

送受信部１２は、プローブ１０を制御して、断層面（図１に示す被検体５０の切断面）内において超音波ビーム４０を電子走査する。プローブ１０がリニアプローブの場合、例えば１２０本の超音波ビーム４０（図１には、後に詳述するエコートラッキング用の超音波ビーム５本のみを図示している）が次々に電子走査され、各超音波ビーム４０ごとにエコー信号が取得される。取得された複数のエコー信号は断層画像形成部１８に出力され、断層画像形成部１８は複数のエコー信号に基づいて骨５２の断層画像（Ｂモード画像）を形成する。

送受信部１２で取得されたエコー信号は、エコートラッキング処理部２０へも出力される。エコートラッキング処理部２０は、各エコー信号から骨表面部を抽出してトラッキングする、いわゆるエコートラッキング処理を行うものである。エコートラッキング処理には、例えば、特開２００１−３０９９１８号公報に詳述される技術が利用される。エコートラッキング処理には、例えば５本のトラッキング用エコー信号が利用される。トラッキング用エコー信号は、断層画像形成に利用されるエコー信号（例えば１２０本のエコー信号）の中から選択されてもよく、あるいは、断層画像形成用のビームとは別に、５本のトラッキング用エコー信号を形成してもよい。

図１に示す５本の超音波ビーム４０は、各々、トラッキング用エコー信号を取得するためのビームである。検査者は操作パネル１６を介して、送受制御部１４に対して超音波の送受波に関する指示を入力し、送受制御部１４は検査者の指示に基づいて送受信部１２を制御する。これにより、トラッキング用エコー信号を取得するための超音波ビーム４０が、検査者の指示に基づいて、骨表面の診断部位に送波される。超音波の送受波において骨表面からは強い反射波が取得される。従って、被検体内から取得される各エコー信号は、骨表面部に対応する部分において大きな振幅となって取得される。

エコートラッキング処理では、各エコー信号の代表点としてゼロクロス点が検知され、検知されたゼロクロス点をトラッキングすることで抽出精度を飛躍的に高めている。ゼロクロス点は、トラッキングゲート期間内においてエコー信号の振幅が正から負へ、または、負から正へと極性が反転するタイミングとして検知される。ゼロクロス点が検知されるとその点を中心として、新たにトラッキングゲートが設定される。そして、次回、同じ部位から取得されるエコー信号においては、新たに設定されたトラッキングゲート期間内でゼロクロス点が検知される。このようにして、各エコー信号ごとに、つまり各超音波ビーム４０ごとにゼロクロス点が表面ポイントとしてトラッキングされる。各超音波ビーム４０ごとにトラッキングされる表面ポイントがトラッキングポイント４２である。

形状測定部２２は、検出された複数の表面ポイント（トラッキングポイント４２）に基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める。形状測定部２２は、測定量として、骨５２に対して荷重を及ぼした場合における荷重前後の各表面ポイントの変位量を測定する。つまり、形状測定部２２は、５本の超音波ビーム４０の各々から荷重前後の表面ポイントの変位を計測する。その結果、骨表面の５点に関する変位が得られる。なお、図１においてはエコートラッキング用エコー信号が５本の例を示したが、５本以外の複数本でも計測可能である。また、形状測定部２２は、測定量として、骨５２に対して荷重を及ぼした場合における骨の歪み量を測定する。

ちなみに、骨５２に対する荷重は、骨５２の軸方向に離れた二点を支点としてその二点の間の点に荷重を加える三点荷重方式や、被検者に歩行運動をさせて骨５２に荷重を加える足踏み方式などによって実現される。もちろん、被検者に錘などを持たせ、その錘によって骨５２に荷重を加えるようにしてもよい。

図２は、骨の変位量と歪み量を説明するための図である。図２には、超音波ビーム４０のビーム位置を縦軸とし、表面ポイントの変位を横軸とした座標系が示されている。そして、その座標系上に、各超音波ビームのビーム位置とその超音波ビームで計測された変位とを対応付けた点として５つの実測点７０がポイントされている。ビーム位置は、エコートラッキング用の超音波ビームの各々の位置（図１における各超音波ビーム４０の高さ）であり、上から（高い方から）順にビーム番号１からビーム番号５までのビーム番号によって特定される。

歪み量を算出するにあたって、５つの実測点７０を結ぶ補間ライン７２が生成される。補間ライン７２は、例えば、スプライン補間や最小二乗補間などを利用して５つの実測点７０を曲線補間することによって得ることができる。さらに、５つの実測点７０のうちの二つの端点を結ぶ直線７４と補間ライン７２との比較に基づいて補間ライン７２の曲がりの程度が評価される。具体的には、直線７４から最も離れた位置に存在する補間ライン７２上の点である最大変位点８０と直線７４との距離ｄに基づいて、例えば、直線７４の長さＬと距離ｄから骨の弾性量を示す指標値として歪み量ε＝ｄ／Ｌが算出される。歪み量εはストレインと呼ばれる。

なお、歪み量の算出手法は、図２を利用して説明した手法に限定されない。例えば、５つの実測点のうち、変位が最大の最大点と変位が最小の最小点との間の変位差として距離ｄを求めて、その距離ｄから歪み量ε＝ｄ／Ｌを算出してもよい。

図１に戻り、測定データ形成部２４は、骨に対して荷重を及ぼした際の測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けた測定データを形成してデータ記憶部２６へ記憶させる。測定データ形成部２４には、形状測定部２２から、各表面ポイントの変位量や骨の歪み量が供給される。さらに、測定データ形成部２４には、骨５２に対する加圧に伴う荷重値の計測結果が荷重計測器３６から供給されている。測定データ形成部２４は、各表面ポイントの変位量や骨の歪み量とその際の荷重値を対応付け、さらにその荷重値を与えた際の時刻を対応付けて測定データを形成する。ちなみに、時刻は、図示しない制御部などから得られる時刻情報を利用して特定される。

図３は、測定データ形成部によって形成されてデータ記憶部へ記憶される測定データを説明するための図である。測定データは、そのデータが測定された計測日時（年月日を含む）や計測条件や被検者情報などを含んでいる。また、計測対象である骨の画像データなどが添付されてもよい。画像データは、例えば、断層画像形成部１８で形成される断層画像が好適である。なお、画像データとして、レントゲン画像やＣＴ画像などのデータが添付されてもよい。また、測定データには、画像データそのものが添付されてもよいし、画像データの格納先のアドレスなどがリンク情報として添付されてもよい。

そして、荷重値を与えた際の時刻（時間）とその荷重値（荷重）と各表面ポイントの変位量（変位１から変位５）が横一列に並べられて対応付けられている。変位１から変位５は、各々、ビーム番号１からビーム番号５（図２参照）のビームから得られる変位に対応している。さらに、変位５の値に続けて歪み量を対応付けてもよい。このように、時間と荷重と変位などが横一列に並べられて対応付けられ、さらに、互いに異なる時間ごとのデータが縦一列に並べられる。

図１に戻り、表示画像形成部３２は、データ記憶部２６に記憶された測定データに基づいて、測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けた測定結果画像を形成する。また、表示画像形成部３２は、断層画像形成部１８で形成された断層画像と測定結果画像を切り替えて、あるいは、断層画像と測定結果画像を並べた表示画像を形成する。そして、形成された表示画像はディスプレイ３４に表示される。

本実施形態の超音波診断装置が備えている特徴の一つは、表示画像形成部３２で形成される測定結果画像にある。そこで、図４から図７を利用して、本実施形態において形成される測定結果画像について説明する。

図４は、測定結果画像の表示例１を説明するための図である。図４に示す表示例は、変位量グラフとして機能する撓み表示４００と、荷重グラフとして機能する荷重表示４１０と、歪み量グラフとして機能する歪み表示４２０と、時刻設定バーとして機能するスライダー４３０を含んでいる。

撓み表示４００は、一方の軸に各表面ポイントの変位量を示して他方の軸に各表面ポイントの位置を示すことによって複数の表面ポイントの位置と変位量とを対応付けたグラフ表示である。つまり、撓み表示４００は、ビーム番号１からビーム番号５までのビーム番号によって特定される５点の表面ポイントの位置を縦軸に示し、各ビームによって測定される変位を横軸に示したグラフである。撓み表示４００は、図２に示した変位とビーム位置の対応関係を示した表示に相当する。

また、撓み表示４００内に示される５つの計測点（図２における実測点７０）を結ぶ補間ラインが表示される。補間ラインは、スプライン補間や最小二乗補間などを利用して５つの計測点を曲線補間することによって得ることができる。このように、補間ラインによって計測点が結ばれることにより、骨表面の撓み具合が視覚的に表現されている。

なお、撓み表示４００内には、プローブの向きを示すプローブマーカ４０２が表示される。図４において、プローブマーカ４０２は、プローブが図の右側（変位が増大する方向）に向かって超音波ビームを送波する向きに配置されていることを示している。また、撓み表示４００内には、変位量の最大値や最小値、骨の歪み量などの数値表示が添付されてもよい。

スライダー４３０は、時刻を設定するためのユーザインターフェースを提供している。つまり、検査者（ユーザ）は、マウスやキーボードなどを利用してスライダー４３０を操作することによって、スライダー４３０の目盛りを所望の時刻に設定する。なお、スライダー４３０の近傍には、時刻微調整用の調整ボタン４３２が表示されている。検査者は、スライダー４３０によって大まかな時刻を設定してから調整ボタン４３２を利用して時刻を微調整することが可能となっている。

スライダー４３０や調整ボタン４３２を介して設定された時刻は、撓み表示４００などに反映される。つまり、撓み表示４００は、スライダー４３０などを介して設定された時刻における各表面ポイントの変位量を示したグラフを提供する。

荷重表示４１０は、一方の軸に時刻を示して他方の軸に荷重量を示すことによって時刻と荷重量とを対応付けたグラフである。つまり、荷重表示４１０は、骨に対して加えた荷重量（荷重値）の時間変化を示している。そして、荷重表示４１０内には、所定の時刻を指し示す時刻マーカ４１２が表示されている。時刻マーカ４１２は、スライダー４３０などを介して設定された時刻に合わせて表示される。つまり、例えば、スライダー４３０によって時刻が変更された場合、スライダー４３０における時刻変更動作（スライド動作）に応じて、荷重表示４１０内の時刻マーカ４１２が時間軸方向に沿ってスライドする。

そのため、検査者は、荷重表示４１０内において、時刻マーカ４１２を介して、設定された時刻における荷重値を読み取ることが可能になる。なお、時刻マーカ４１２に対応する時刻における荷重値が荷重表示４１０内に数値表示されてもよい。

歪み表示４２０は、一方の軸に時刻を示して他方の軸に歪み量を示すことによって時刻と歪み量とを対応付けたグラフである。つまり、歪み表示４２０は、骨の歪み量ε＝ｄ／Ｌ（図２参照）の時間変化を示している。そして、歪み表示４２０内には、所定の時刻を指し示す時刻マーカ４２２が表示されている。時刻マーカ４２２は、スライダー４３０などを介して設定された時刻に合わせて表示される。つまり、荷重表示４１０の時刻マーカ４１２と同様に、スライダー４３０における時刻変更動作に応じて、歪み表示４２０内の時刻マーカ４２２も時間軸方向に沿ってスライドする。

そのため、検査者は、歪み表示４２０内において、時刻マーカ４２２を介して、設定された時刻における歪み量を読み取ることが可能になる。なお、時刻マーカ４２２に対応する時刻における歪み量が数値表示されてもよい。

このように、図４に示す表示例は、骨に対して荷重を及ぼした際の測定量（変位量や歪み量）と荷重量（荷重値）と時刻とを互いに関連付けた表示態様を提供している。つまり、スライダー４３０や調整ボタン４３２を介して設定された時刻に応じて、その時刻における変位量が撓み表示４００に表示され、その時刻における荷重値を荷重表示４１０から読み取ることができ、さらに、その時刻における歪み量を歪み表示４２０から読み取ることができる。

なお、測定時間内における歪み量の最大値４４２や荷重量の最大値４４４などが数値表示されてもよい。また、撓み表示４００や荷重表示４１０や歪み表示４２０の表示位置は、検査者の操作などに応じて移動されてもよい。また、撓み表示４００や荷重表示４１０や歪み表示４２０は、全てが同時に表示されなくてもよい。さらに、図４に示したこれらの表示と、図５から図７を利用して説明する他の表示態様とを組み合わせた表示画面を形成することも可能である。

図５は、測定結果画像の表示例２を説明するための図である。図５に示す表示例は、エコー／トラッキングポイント表示５００と、荷重表示５１０と、変位表示５２０と、特性曲線グラフとして機能する荷重−変位表示５４０と、時刻設定バーとして機能するスライダー５３０を含んでいる。

エコー／トラッキングポイント表示５００は、横軸に時間を示して縦軸にエコーの振幅を示すことによりエコー波形を表示している。エコー／トラッキングポイント表示５００には、例えば、操作者が選択したビーム番号のエコー波形が表示される。また、エコー／トラッキングポイント表示５００内には、トラッキングポイントマーカ５０２が表示される。トラッキングポイントマーカ５０２は、エコー波形内におけるトラッキングポイントを示すマーカである。

操作者は、エコー／トラッキングポイント表示５００から、エコー波形の状態やトラッキングポイントの追跡状態などを視覚的に確認することができる。なお、エコー／トラッキングポイント表示５００を利用して、操作者がトラッキングゲートの初期位置を設定する構成としてもよい。

荷重表示５１０は、骨に対して加えた荷重量（荷重値）の時間変化を示している。図５の表示例は、周期的に繰り返して負荷される荷重による測定に適している。例えば、正弦波に似た時間変化を示す荷重による測定に利用される。変位表示５２０は、表面ポイントの変位量の時間変化を示している。例えば、操作者が選択したビーム番号の超音波ビームによって計測される変位量が表示される。周期的に繰り返して負荷される荷重に伴って、変位量も荷重に対応した周期的な時間変化を示している。

スライダー５３０は、時刻を設定するためのユーザインターフェースを提供している。つまり、検査者は、マウスやキーボードなどを利用してスライダー５３０を操作することによって、スライダー５３０の目盛りを所望の時刻に設定する。なお、スライダー５３０の近傍には、時刻微調整用の調整ボタン５３２が表示されている。検査者は、スライダー５３０によって大まかな時刻を設定してから調整ボタン５３２を利用して時刻を微調整することが可能となっている。

荷重−変位表示５４０は、一方の軸に測定量を示して他方の軸に荷重量を示したグラフである。つまり、横軸に測定量である変位量を示して縦軸に荷重値を示すことによって、荷重と変位の対応関係を直接的に表現したグラフである。荷重−変位表示５４０は、荷重表示５１０に表示される周期的な荷重と、その荷重に応じて得られる変位表示５２０に表示される周期的な変位との対応関係を示している。

荷重−変位表示５４０内に表示される曲線は、いわゆるヒステリシスループを描いている。これは、骨が弾性に加えて粘性の性質を備えていることなどに起因している。つまり、周期的な荷重に対して、変位が遅れを伴って追従するために、荷重−変位表示５４０内に表示される曲線がループを描いている。したがって、荷重−変位表示５４０内に表示される曲線は、骨の粘弾性などを評価するための好適な表示の一つとなる。

そして、荷重−変位表示５４０内には、所定の時刻を指し示す時刻マーカ５４２が表示されている。時刻マーカ５４２は、スライダー５３０などを介して設定された時刻に合わせて表示される。つまり、例えば、スライダー５３０によって時刻が変更された場合、スライダー５３０における時刻変更動作（スライド動作）に応じて、荷重−変位表示５４０内の時刻マーカ５４２が曲線に沿って移動する。

このように、図５に示す荷重−変位表示５４０は、骨に対して荷重を及ぼした際の測定量（変位量）と荷重量（荷重値）と時刻とを互いに直接的に関連付けた表示態様を提供している。なお、横軸に歪み量を示して縦軸に荷重値を示すことによって、荷重と歪み量の対応関係を直接的に表現したグラフを形成してもよい。

また、エコー／トラッキングポイント表示５００、荷重表示５１０、変位表示５２０、荷重−変位表示５４０は、全てが同時に表示されなくてもよい。さらに、図５に示したこれらの表示と、図４、図６、図７を利用して説明する他の表示態様とを組み合わせた表示画面を形成することも可能である。

図６は、測定結果画像の表示例３を説明するための図である。図６に示す表示例は、互いに異なる時期に得られた複数の変位量グラフに基づいて、骨表面の形状が時期的に変化する状態を示した表示例である。つまり、図６に示す表示例は、変位量グラフとして機能する撓み表示（６２０ａ，６２０ｂ，６２０ｃ）と、各撓み表示を得た時期の骨の画像（６１０ａ，６１０ｂ，６１０ｃ）を含んでいる。

各撓み表示は、一方の軸に各表面ポイントの変位量を示して他方の軸に各表面ポイントの位置を示すことによって複数の表面ポイントの位置と変位量とを対応付けたグラフ表示である。つまり、図４に示した撓み表示４００と同様に、図６に示す各撓み表示は、計測点を結ぶ補間ラインを表示している。

図６において、複数の撓み表示（６２０ａ，６２０ｂ，６２０ｃ）は、互いに異なる時期に得られた測定結果に基づいている。例えば、同一の被検者に対して同一の荷重量を与えて、２０００年１月１日に測定された結果に基づいて撓み表示６２０ａが得られ、２０００年３月１日に測定された結果に基づいて撓み表示６２０ｂが得られ、２０００年５月１日に測定された結果に基づいて撓み表示６２０ｃが得られる。

さらに、図６において、各撓み表示には、各撓み表示を得た時期の骨の画像（６１０ａ，６１０ｂ，６１０ｃ）が対応付けられている。各骨の画像は、例えば、断層画像形成部（図１の符号１８）で形成される骨の断層画像である。なお、各骨の画像は、レントゲン画像やＣＴ画像などのように、超音波以外の他のモダリティによる画像であってもよい。

そして、各撓み表示とその撓み表示を得た時期の骨の画像とを対応付けた対画像（６００ａ，６００ｂ，６００ｃ）が時系列順に並べられている。つまり、２０００年１月１日に対応した対画像６００ａと、２０００年３月１日に対応した対画像６００ｂと、２０００年５月１日に対応した対画像６００ｃが横方向に沿って並べられている。

このように、図６に示す表示例は、骨表面の形状が時期的に変化する状態を示している。図６に示す表示例により、例えば、骨折した骨が徐々に癒合していく過程を視覚的に容易に把握することが可能になる。

図７は、測定結果画像の表示例４を説明するための図である。図７に示す表示例は、互いに異なる時期に得られた複数の撓み曲線を重ね合わせることにより、骨表面の形状が時期的に変化する状態を示した表示例である。

図７（Ａ）は、骨の近位部７１０を基点として複数の撓み曲線を重ね合わせた表示例である。図７（Ａ）において、破線や実線で示される互いに異なる三つの曲線が、各々、互いに異なる時期に得られた撓み曲線である。例えば、図６に示した互いに異なる三時期の撓み表示（６２０ａ，６２０ｂ，６２０ｃ）の各々から撓み曲線が抽出され、抽出された三時期の撓み曲線が図７（Ａ）において破線や実線で示されている。

図７（Ａ）において、互いに異なる三時期の撓み曲線は、骨の近位部７１０を基点として重ね合わされている。つまり、各撓み曲線の最上部（例えば、図２におけるビーム番号１の位置）を基点として、互いに異なる三時期の撓み曲線が重ね合わされている。

図７（Ｂ）は、骨の中央部７２０を基点として複数の撓み曲線を重ね合わせた表示例である。図７（Ｂ）においても、破線や実線で示される互いに異なる三つの曲線が、各々、互いに異なる時期に得られた撓み曲線である。図７（Ｂ）において、互いに異なる三時期の撓み曲線は、骨の中央部７２０を基点として重ね合わされている。つまり、各撓み曲線の中央部（例えば、図２におけるビーム番号３の位置）を基点として、互いに異なる三時期の撓み曲線が重ね合わされている。

図７（Ｃ）は、骨の遠位部７３０を基点として複数の撓み曲線を重ね合わせた表示例である。図７（Ｃ）においても、破線や実線で示される互いに異なる三つの曲線が、各々、互いに異なる時期に得られた撓み曲線である。図７（Ｃ）において、互いに異なる三時期の撓み曲線は、骨の遠位部７３０を基点として重ね合わされている。つまり、各撓み曲線の最下部（例えば、図２におけるビーム番号５の位置）を基点として、互いに異なる三時期の撓み曲線が重ね合わされている。

このように、図７に示す各表示例は、互いに異なる時期に得られた複数の撓み曲線を重ね合わせることにより、骨表面の形状が時期的に変化する状態を示している。図７に示す表示例により、例えば、骨折した骨が徐々に癒合していく過程において、骨表面の形状の変化を視覚的に容易に把握することが可能になる。

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、次のような効果を奏する。例えば、図４から図７に示した表示態様により、荷重に対する骨変形を容易にイメージすることができ、これらの表示態様は、荷重に対して骨が受けている応力の状態を知る上での貴重な情報となる。また、被検者の体動やセンサのアライメント誤差などに伴う計測エラーをいち早く発見し、より精度の高い評価を可能とする。また、図４から図７に示した表示態様を被検者に見せることで、被検者に対して測定結果を分かりやすく説明することが可能になる。

なお、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。例えば、図１におけるエコートラッキング処理部２０、形状測定部２２、測定データ形成部２４、データ記憶部２６、表示画像形成部３２などを実現するためのプログラムを形成し、そのプログラムによってコンピュータを動作させることにより、コンピュータを、図４から図７などの表示画像を形成する画像形成装置として機能させる実施態様も可能である。なお、図４から図７などの表示画像は、ディスプレイ３４に表示されるものに限らず、例えば、紙などに印刷されてもよい。

本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。骨の変位量と歪み量を説明するための図である。測定データを説明するための図である。測定結果画像の表示例１を説明するための図である。測定結果画像の表示例２を説明するための図である。測定結果画像の表示例３を説明するための図である。測定結果画像の表示例４を説明するための図である。

符号の説明

１０プローブ、２０エコートラッキング処理部、２２形状測定部、２４測定データ形成部、２６データ記憶部、３２表示画像形成部。

Claims

骨に対して複数の超音波ビームを形成する送受波手段と、
各超音波ビームごとに骨の表面に対応した表面ポイントを検出して複数の超音波ビームから複数の表面ポイントを検出する表面検出手段と、
検出された複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める形状測定手段と、
骨に対して荷重を及ぼした際の測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けた測定結果画像を形成する画像形成手段と、
を有し、
前記形状測定手段は、前記測定量として、骨に対して荷重を及ぼした場合における荷重前後の各表面ポイントの変位量を測定し、
前記画像形成手段は、前記測定結果画像として、一方の軸に時刻を示して他方の軸に荷重量を示すことによって時刻と荷重量とを対応付けた荷重グラフと、一方の軸に各表面ポイントの変位量を示して他方の軸に各表面ポイントの位置を示すことによって複数の表面ポイントの位置と変位量とを対応付けた変位量グラフとを形成し、荷重グラフ内に表示される時刻マーカに対応した時刻の荷重量に伴う変位量を変位量グラフに表示する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記形状測定手段は、前記測定量として、骨に対して荷重を及ぼした場合における骨の歪み量を測定し、
前記画像形成手段は、前記測定結果画像として、一方の軸に時刻を示して他方の軸に歪み量を示すことによって時刻と歪み量とを対応付けた歪み量グラフを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、時刻を設定するための時刻設定バーを形成し、その時刻設定バーを介して設定された時刻に応じて、荷重グラフ内と歪み量グラフ内に時刻マーカを表示させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、前記測定結果画像として、一方の軸に測定量を示して他方の軸に荷重量を示した特性曲線グラフを形成し、その特性曲線グラフ内の測定量と荷重量とを対応付けた特性曲線上に特定の時刻に対応した時刻マーカを表示させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、時刻を設定するための時刻設定バーを形成し、その時刻設定バーを介して設定された時刻に応じて、特性曲線グラフ内に時刻マーカを表示させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、互いに異なる時期に得られた複数の変位量グラフに基づいて、骨表面の形状が時期的に変化する状態を示した測定結果画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項６に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、各変位量グラフとその変位量グラフを得た時期の骨の画像とを対応付けた対画像を形成し、互いに異なる時期に得られた複数の対画像を並べて配置することにより、前記測定結果画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項６に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、互いに異なる時期に得られた複数の変位量グラフの各々に対して骨表面上の同一位置に対応した基点を設定し、複数の変位量グラフの基点同士を重ね合わせることにより、前記測定結果画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
骨に対して超音波を送受波することによって骨表面から検出された複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める形状測定手段と、
骨に対して荷重を及ぼした際の測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けたデータを記憶するデータ記憶手段と、
前記データに基づいて測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けた測定結果画像を形成する画像形成手段と、
を有し、
前記形状測定手段は、前記測定量として、骨に対して荷重を及ぼした場合における荷重前後の各表面ポイントの変位量を測定し、
前記画像形成手段は、前記測定結果画像として、一方の軸に時刻を示して他方の軸に荷重量を示すことによって時刻と荷重量とを対応付けた荷重グラフと、一方の軸に各表面ポイントの変位量を示して他方の軸に各表面ポイントの位置を示すことによって複数の表面ポイントの位置と変位量とを対応付けた変位量グラフとを形成し、荷重グラフ内に表示される時刻マーカに対応した時刻の荷重量に伴う変位量を変位量グラフに表示する、
ことを特徴とする画像形成装置。
骨に対して超音波を送受波することによって骨表面から検出された複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める工程と、
骨に対して荷重を及ぼした際の測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けたデータを生成する工程と、
前記データに基づいて測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けた測定結果を表示する工程と、
を備え、
前記測定量を求める工程において、前記測定量として、骨に対して荷重を及ぼした場合における荷重前後の各表面ポイントの変位量を測定し、
前記測定結果を表示する工程において、前記測定結果画像として、一方の軸に時刻を示して他方の軸に荷重量を示すことによって時刻と荷重量とを対応付けた荷重グラフと、一方の軸に各表面ポイントの変位量を示して他方の軸に各表面ポイントの位置を示すことによって複数の表面ポイントの位置と変位量とを対応付けた変位量グラフとを形成し、荷重グラフ内に表示される時刻マーカに対応した時刻の荷重量に伴う変位量を変位量グラフに表示する、
ことを特徴とする測定結果表示方法。