JP6231547B2 - 形状検出装置、及び形状検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば超音波などを用いて被測定体の形状を検出する形状検出装置に関する。

被測定体の様々な特性を、超音波を用いて測定する超音波測定装置が知られている。例えば、特許文献１は、軟組織を介して骨に超音波を送信することにより、当該骨の音速を測定する装置を開示している。

この種の超音波測定装置においては、各種演算処理を行う際に、被測定体（特許文献１の場合は骨）の形状に関する情報が必要となる場合がある。例えば特許文献１は、被測定体（骨）の表面形状が直線状であることを前提として演算を行っている。しかし、実際の骨の表面は湾曲しており、また骨の形状には個人差がある。従って、特許文献１の構成では正確な測定を行うことができない。そこで、被測定体の実際の形状を精度良く検出できる構成が求められている。

ところで、例えば人体中の骨は軟組織（脂肪や筋肉など）に覆われているため、軟組織の外側から骨形状を検出できる技術が必要となる。

特許文献２は、軟組織の外側から骨の表面形状を測定する装置を開示している。しかし、特許文献２は手術中に用いることが前提の侵襲的な測定方法であるため、超音波診断装置による骨音速測定の現場で利用することはできない。

この点、特許文献３及び４は、軟組織中の骨の形状を超音波によって検出する構成を開示している。特許文献３では、骨表面の特定のポイント（トラッキングポイント）から得られた反射信号に基づいて、骨表面形状を示す補間ラインを設定している。また、特許文献４では、骨表面の特定のポイント（サーフェイスポイント）の位置を、当該ポイントから得られた超音波信号によって測定している。

米国特許第７１１２１７３号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１１２３９７号明細書 米国特許第８１８７１８５号明細書 米国特許第８１２３６８８号明細書

骨に向けて超音波信号を送信した場合、当該骨の表面粗さや、骨表面の空孔の存在により、当該骨表面から放射される超音波エコーが乱れる場合がある。特に高齢者においては、骨表面が荒く、また空孔の割合も大きいため、骨表面からの超音波エコーが乱れ易い。

特許文献３及び４は、骨表面の特定のポイントから得られた超音波エコーに基づいて、当該特定のポイントの位置を検出しているので、当該特定のポイントに空孔等が存在していた場合には超音波エコーが乱れて正確な測定結果を得ることができない。このように、特許文献３及び４の構成では、骨表面の粗さや空孔の存在の影響を受け易く、骨形状をロバストに検出することが難しいという課題がある。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、被測定体の表面形状や表面粗さにかかわらず、当該被測定体の形状をロバストに検出可能な形状検出装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、被測定体の形状を検出する形状検出装置の以下の構成が提供される。即ち、この形状検出装置は、素子アレイと、曲線パラメータ算出部と、を備える。前記素子アレイは、前記被測定体に向けて送信波を送信するとともに、前記送信波が前記被測定体で反射して発生した反射波を受信して受信信号を出力する素子を複数有する。前記曲線パラメータ算出部は、複数の前記素子が出力した受信信号の位相差に基づいて、前記被測定体の局所部位の曲線形状を特定する曲線パラメータを算出する。

即ち、被測定体の表面は複雑な形状をしている場合があるが、狭い局所部位に限定すれば所定の曲線パラメータで表現された曲線によって近似できる。局所部位の曲線形状に応じて各受信信号に位相差が生じるので、当該位相差の情報に基づいて曲線パラメータを算出できる。複数の素子が出力した受信信号を考慮することにより、曲線パラメータをロバストに求めることができる。

上記の形状検出装置において、前記曲線パラメータ算出部は、前記局所部位の傾斜角度に基づいて送信角度が調整された送信波を当該局所部位に向けて送信するとともに、当該局所部位において前記送信波が反射して発生した反射波を受信した複数の前記素子が出力した受信信号の位相差に基づいて、前記曲線パラメータを算出する。

このように、低次の形状（傾斜角度）を考慮して、より高次の形状（曲線形状）を段階的に求めていくことで、当該局所部位の形状をより精密に検出できる。

上記の形状検出装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この形状検出装置は、ビーム形成部を備える。前記ビーム形成部は、遅延処理部と、積算処理部と、を備える。前記遅延処理部は、各素子が出力した受信信号を、それぞれ設定された遅延時間だけ遅延させる。前記積算処理部は、前記遅延処理部が遅延させた各受信信号を積算して積算信号を生成する。そして、前記曲線パラメータ算出部は、前記積算信号の強度に基づいて前記曲線パラメータを算出する。

即ち、仮に各受信信号の位相差を直接的に検出しようとした場合、信号の波形同士の相関を求める必要があるため相応の計算時間が必要となる。この点、上記のように積算信号を求めれば、積算信号の強度を見るだけで、受信信号の位相が揃っているか否かを判断できる。従って、曲線パラメータ算出部は、各受信信号同士の位相差を直接的に求めなくとも、積算信号の強度に基づいて曲線パラメータを算出できる。

上記の形状検出装置は、以下のような傾斜角度算出部を備えることが好ましい。即ち、前記傾斜角度算出部は、前記素子アレイから複数の送信角度で送信波を送信するとともに、当該送信角度に応じて前記遅延時間を設定することにより、前記送信角度ごとの積算信号を前記ビーム形成部に生成させ、前記積算信号の強度を最大化する前記送信角度を、前記傾斜角度として算出する。

このように、複数の送信角度で送信波を送信することにより、送信角度と、積算信号の強度と、の関係を求めることができる。送信角度と傾斜角度が一致していれば、送信角度に応じて遅延させられた受信信号の位相差が揃うので、積算信号の強度が最大になる。そこで上記のように、積算信号の強度が最大化する送信角度を求めることにより、局所部位の傾斜角度を求めることができる。

上記の形状検出装置において、前記曲線パラメータ算出部は、複数の前記素子が出力した前記受信信号の位相差に基づいて、焦点から前記素子アレイまでの距離を少なくとも算出する焦点距離算出部を有することが好ましい。

即ち、局所部位の形状を曲面鏡と考えれば、焦点を想定できる。従って、局所部位の曲線パラメータの１つとして、前記焦点までの距離を求めることができる。

上記の形状検出装置において、前記曲線パラメータ算出部は、以下の焦点距離算出部を有することが好ましい。即ち、前記焦点距離算出部は、前記素子アレイからの距離が異なる複数の焦点について、当該焦点から各素子までの反射波の伝播時間に応じて前記遅延時間を設定し、各焦点についての前記積算信号を前記ビーム形成部に生成させる。そして、前記焦点距離算出部は、前記積算信号の強度を最大化する焦点までの距離を算出する。

即ち、局所部位の形状を曲面鏡と考えれば、局所部位からの反射波は焦点から放射されているとみなすことができる。従って、焦点からの伝播時間に基づいて遅延時間を設定すれば、受信信号の位相を揃えることができる。積算信号を最大化する焦点を探すことにより、焦点までの距離を求めることができる。

上記の形状検出装置において、前記曲線パラメータ算出部は、前記曲線パラメータとして、少なくとも曲率半径を求めることが好ましい。

即ち、局所部位を円弧形状とみなせば、その曲率半径によって当該局所部位の形状を特定できる。

上記の形状検出装置において、前記曲線パラメータ算出部は、前記曲線パラメータとしての曲率半径を、前記焦点距離算出部が算出した前記距離に基づいて算出することが好ましい。

即ち、局所部位を円形鏡とみなせば、当該局所部位からの反射波は、前記円形鏡の焦点から放射されているように考えることができる。この場合、円形鏡の曲率半径は、焦点までの距離に基づいて求めることができる。

上記の形状検出装置は、複数の局所部位についての前記曲線パラメータに基づいて、各局所部位の間の形状を補間する補間処理部を有することが好ましい。

このように、局所部位の間の形状を補間することにより、被測定体の全体の形状を求めることができる。

上記の形状検出装置において、前記送信波は平面波であることが好ましい。

即ち、局所部位が曲線形状を有していれば、平面波が局所部位で反射して各素子に受信されたときに、各素子が出力する受信信号に位相差が生じる。従って、当該位相差に基づいて、局所部位の形状を検出できる。

上記の形状検出装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この形状検出装置は、前記曲線パラメータよりも高次の曲線形状を特定する高次曲線パラメータを算出する高次曲線パラメータ算出部を備える。前記高次曲線パラメータ算出部は、前記曲線パラメータに基づいて波面が調整された送信波を前記局所部位に向けて送信する。そして、前記高次曲線パラメータ算出部は、当該送信波が前記局所部位で反射して発生した反射波を受信した複数の前記素子が出力した受信信号の位相差に基づいて、前記高次曲線パラメータを算出する。

このように、より高次の曲線形状のパラメータを、段階的に算出することで、局所部位の形状をより精密に求めることができる。

上記の形状検出装置において、前記送信波は超音波とすることができる。また、前記被測定体は、人体内の皮質骨とすることができる。

このように、本願発明の形状検出装置によって超音波の送受信を行うことにより、人体内の皮質骨の形状を検出することができる。

本発明の別の観点によれば、被測定体に向けて送信波を送信するとともに、前記送信波が前記被測定体で反射して発生した反射波を受信して受信信号を出力する素子を複数有する素子アレイを用いて前記被測定体の形状を検出する形状検出方法が提供される。この形状検出方法は、複数の前記素子が出力した受信信号の位相差に基づいて、前記被測定体の局所部位の曲線形状を特定する曲線パラメータを算出する曲線パラメータ算出工程を含む。

本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の全体的な構成を示すブロック図。 （ａ）サブアレイから局所部位に向けて送信波を送信する様子を示す断面図。（ｂ）局所部位からの反射波をサブアレイで受信する様子を示す断面図。 局所部位を直線状とみなした場合を説明する模式図。 受信角度補正部によって受信信号の位相を揃える様子を示す模式図。 送信角度に対して積算信号の振幅をプロットしたグラフ。 円形鏡とみなした局所部位に対して平面波を送信した様子を示す模式図。 円形鏡とみなした局所部位からの反射波の様子を示す模式図。 曲線形状補正部によって受信信号の位相を揃える様子を示す模式図。 焦点までの距離Ｆに対して積算信号の振幅をプロットしたグラフ。 本実施形態に係る形状検出方法のフローチャート。 傾斜角度算出部による傾斜角度の算出を説明する断面図。 曲線パラメータ算出部による半径の算出を説明する断面図。 補間曲線を示す図。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る形状検出装置としての超音波診断装置１のブロック図である。

本実施形態の超音波診断装置１は、人体の皮質骨１０を診断対象（被測定体）としている。本実施形態の超音波診断装置１は、皮質骨１０に向けて超音波信号を送信し、当該皮質骨１０から返ってきた超音波信号に基づいて、皮質骨１０中の音速を測定するように構成されている。測定した音速は、骨の健全性の指標として利用できる。

図１に示すように、超音波診断装置１は、超音波送受波器２と、装置本体３とから構成されている。

超音波送受波器２は、超音波の送波及び受波を行うものである。この超音波送受波器２は、測定部位の軟組織１１の表面（皮膚）に当接する当接面２ａと、素子アレイ２２を備えている。素子アレイ２２は、当接面２ａに沿って、等間隔で１列に並んで配列された複数の素子２４からなっている。

本実施形態の素子２４は超音波振動子であり、電気信号を与えられるとその表面が振動して超音波を発生させる。また、素子２４は、その表面に超音波を受波すると、電気信号（受信信号）を生成して出力するように構成されている。即ち、各素子２４は、超音波の送波と受波を行うことが可能である。

素子２４から送信された超音波（送信波）は、軟組織１１中を伝播して皮質骨１０の表面で反射し、反射波を発生させる。また、送信波の一部は、皮質骨１０の内部に入射し、当該皮質骨１０の表面や内部を伝播した後、再び軟組織１１中に放射されて漏洩波を発生させる。

装置本体３は、ケーブルによって超音波送受波器２と接続されており、当該超音波送受波器２との間で信号の送受信ができるように構成されている。この装置本体３は、送信回路３１と、複数の受信回路３３と、送受信分離部３４と、演算部３５と、表示部３２と、を備えている。

送信回路３１は、電気パルス信号を生成するとともに、この電気パルス信号を各素子２４に印加できるように構成されている。電気パルス信号の中心周波数は、例えば１〜１０ＭＨｚ程度である。送信回路３１は、素子アレイ２２の複数の素子２４それぞれに対して任意のタイミングの電気パルス信号を印加できるように構成されている。これにより、複数の素子２４から、一斉に、あるいは個別のタイミングで送信波を送信できる。

複数の受信回路３３は、素子アレイ２２を構成する複数の素子２４にそれぞれ接続されている。各受信回路３３は、素子２４が超音波を受波することにより出力する電気信号を受信し、当該電気信号に対して、増幅処理や、フィルタ処理、デジタル変換処理などを施したデジタルの受信信号を生成して演算部３５に送信するように構成されている。

送受信分離部３４は、素子アレイ２２と、前記送信回路３１及び前記受信回路３３と、の間に接続されている。この送受信分離部３４は、送信回路３１から素子アレイ２２に送られる電気信号（電気パルス信号）が受信回路３３に直接流れるのを防止するとともに、素子アレイ２２から受信回路３３に送られる電気信号（受信信号）が送信回路３１側に流れるのを防止するためのものである。

演算部３５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのハードウェアを備えたコンピュータとして構成されており、各素子２４が出力した受信信号に対して各種の演算処理を実行できる。演算部３５は、形状検出部４０と、音速算出部４１と、としての機能を有している。

形状検出部４０は、各素子２４が出力した受信信号に基づいて、皮質骨１０の表面形状を検出する。なお、形状検出部４０における具体的な処理については後述する。このように、本実施形態の超音波診断装置１は、被測定体（皮質骨１０）の形状を検出する機能を有しているので、形状検出装置であると言える。

音速算出部４１は、形状検出部４０が検出した皮質骨１０の形状に基づいて、各素子２４が受信した漏洩波の伝播経路をシミュレートすることにより、皮質骨１０の音速を算出するように構成されている。なお、このようにして皮質骨１０の音速を算出する構成は公知であるから、詳細な説明は省略する。

音速算出部４１によって算出された音速は、表示部３２に適宜表示される。以上のように構成された超音波診断装置１により、皮質骨１０の音速を測定できる。

続いて、本実施形態の特徴的な構成について説明する。

皮質骨１０の表面は複雑な曲面形状をしているが、当該表面の一部の狭い領域に限定すれば、当該表面形状を単純な曲線で近似することができる。

そこで本実施形態の形状検出部４０は、皮質骨１０表面の断面輪廓形状の一部の狭い領域（以下、局所部位と呼ぶ）を所定の曲線形状（本実施形態の場合は円弧状）とみなし、当該曲線形状を特定する曲線パラメータを求めるように構成されている。形状検出部４０は、複数の局所部位についてそれぞれ曲線パラメータを求めていくことにより、皮質骨１０の表面全体の形状を検出することができる。

形状検出部４０は、例えば図２（ａ）に示すように、素子アレイ２２を構成する複数の素子２４のうち、一部の複数の素子２４から送信波を送信させるように構成されている。これにより、皮質骨１０表面の一部の狭い領域（局所部位１２）に送信波を当てることができる。なお、このように素子アレイ２２の一部から送信波を送信する場合、当該一部をサブアレイ２５と呼ぶ。局所部位１２に当たった送信波は、反射波を発生させる（図２（ｂ））。局所部位１２からの反射波は、先程のサブアレイ２５を構成する複数の素子２４で受信される。

本実施形態の形状検出部４０は、局所部位１２からの反射波を受信した複数の素子２４から出力される受信信号の位相差に基づいて、前記曲線パラメータを求めるように構成されている。

これに対し、従来の形状検出装置では、皮質骨１０表面上の特定のポイントに向けて送信波を送信し、当該ポイントから反射波が返ってくるまでの伝播時間を測定することにより、当該ポイントの位置を求めていた。しかし、このポイントの位置に、例えば空孔等が存在していると、当該ポイントからの反射波に乱れが生じる。この結果、前記ポイントの位置を正確に検出できない。このように、従来の形状検出装置は、皮質骨１０の表面の粗さや空孔の存在の影響を受け易く、安定性が低いという問題があった。

本実施形態の形状検出部４０は、複数の受信信号に基づいて局所部位１２の曲線パラメータを算出するので、１つ１つの受信信号の影響は小さい。また、本実施形態の形状検出部４０は、サブアレイ２５からの送信波を、皮質骨１０表面の特定のポイントに集中させないように送信する（図２（ａ））。従って、例えば、皮質骨１０の特定箇所に表面が粗い部分や空孔などが存在していたとしても、その特定箇所に送信波が集中することがないので、当該皮質骨１０からの反射信号が乱れにくくなる。結果として、本実施形態の形状検出部４０によれば、前記曲線パラメータをロバストに算出できる。これにより、皮質骨１０の表面の粗さや空孔の存在の影響を受けにくくなり、皮質骨１０の形状を精度良く求めることができる。

なお、形状検出部４０は、素子アレイ２２を構成する複数の素子２４のうち、任意の複数の素子２４をサブアレイ２５として利用できる。また、形状検出部４０は、サブアレイ２５を構成する各素子２４に印加する電気パルス信号を適宜制御することにより、当該サブアレイ２５から送信する送信波の送信角度及び波面形状を任意に調整できる。これにより、形状検出部４０は、皮質骨１０表面の任意の局所部位１２に対して送信波を当てることができる。従って、形状検出部４０は、皮質骨１０表面の任意の局所部位１２について曲線パラメータを求めることができる。

次に、形状検出部４０の構成について、より詳しく説明する。本実施形態の形状検出部４０は、傾斜角度算出部４５としての機能と、曲線パラメータ算出部４７としての機能と、を有している。

本実施形態の形状検出部４０は、局所部位１２の形状を段階的に求めるように構成されている。具体的には、まず、傾斜角度算出部４５によって局所部位１２の傾斜角度を求め、次に、曲線パラメータ算出部４７において、前記傾斜角度を考慮して、局所部位１２の曲線形状を特定する曲線パラメータを求める。このように、局所部位１２の形状を段階的に求めていくことにより、当該形状を適切に求めることができる。

まず、傾斜角度算出部４５について説明する。

図２等に示すように、皮質骨１０の表面の断面形状は、一般に複雑な曲線形状となっている。しかし、皮質骨１０の表面の狭い領域（局所部位１２）に限定すれば、表面の断面形状を直線状とみなして傾斜角度を求めることができる。なお、局所部位１２の傾斜角度とは、当該局所部位１２の表面を直線状とみなしたときに、当該表面と、素子アレイ２２の素子２４が並ぶ方向と、がなす角度をいう。

ここで、サブアレイ２５から局所部位１２に向けて平面波を送信した場合を考える。素子２４が並ぶ方向に直交する方向と、平面波の進行方向と、がなす角度を、平面波の送信角度θとする。

ここでは局所部位１２の表面を直線状とみなしているので、当該表面で平面波が反射すると、平面波状の反射波が発生すると考えることができる（図３（ｂ））。この反射波は、サブアレイ２５の各素子２４に受信される。局所部位１２からの反射波（平面波）の進行方向と、素子アレイ２２において素子２４が並ぶ方向に直交する方向と、がなす角度を、当該反射波の受信角度とする。

局所部位１２からの反射波を受信したサブアレイ２５の各素子２４が出力する受信信号Ｓを、図４に模式的に示す。反射波がサブアレイ２５に対して斜め方向から到来した場合（受信角度がゼロではない場合）、各素子２４には、時間差をもって反射波が受信される。従って、各素子２４が出力する受信信号Ｓには、図４に示すように受信角度に応じた位相差Δｔ（θ）が発生する。

位相差Δｔ（θ）は、局所部位１２の表面の傾斜角度によって異なる。従って、位相差Δｔ（θ）に基づいて、局所部位１２の傾斜角度を求めることができる。ただし、位相差Δｔ（θ）を直接的に検出しようとした場合、各素子２４が出力した受信信号Ｓの波形を時間軸方向でズラしながら波形同士の相関を取る必要がある。デジタルの波形をサンプルごとにズラしながら相関を取るには相応の計算時間が必要となり、受信信号Ｓの数が多い場合にはスムーズな測定を行えない。

そこで本実施形態の傾斜角度算出部４５では、複数の受信信号を積算して積算信号を生成し、当該積算信号に基づいて、局所部位１２の傾斜角度を求めるように構成されている。即ち、複数の受信信号を積算して積算信号を生成したときに、積算される信号の位相が揃っていれば、生成される積算信号の強度が強くなる。一方、積算される信号の位相が揃っていなければ、生成される積算信号の強度が弱くなる。このように、積算信号の強度は、積算される信号の位相差に関する情報を含んでいるので、これに基づいて局所部位１２の傾斜角度を求めることができるのである。

以下、具体的に説明する。本実施形態の形状検出部４０は、積算信号を生成するビーム形成部４２としての機能を有している。ビーム形成部４２は、遅延処理部（受信角度補正部４８及び曲線形状補正部４９）と、積算処理部４４と、を備えている。

遅延処理部（受信角度補正部４８及び曲線形状補正部４９）は、各素子２４が出力した受信信号を、所定の遅延時間ずつ遅延させて出力するように構成されている。積算処理部４４は、遅延処理部が遅延させた受信信号の波形を積算することにより、積算信号を生成する。

まず、傾斜角度算出部４５は、局所部位１２に向けて、ある適当な送信角度θで平面波を送信する。局所部位１２からの反射波は、前記平面波を送信した方向から返ってくるものと考えられる。そこで、受信角度＝送信角度θと仮定する。このように、反射波の受信角度を仮定すれば、当該反射波を受信した各素子２４が出力する受信信号Ｓの位相差Δｔ（θ）を、仮定的に算出できる。

傾斜角度算出部４５は、受信角度＝送信角度θと仮定した場合の（仮定的な）位相差Δｔ（θ）を算出するとともに、当該位相差Δｔ（θ）を相殺させるように、各受信信号Ｓに対する遅延時間を受信角度補正部４８に設定する。受信角度補正部４８は、各受信信号Ｓを、それぞれに設定された遅延時間だけ遅延させて、受信信号Ｓ_delayed,θを出力する。なお、このように、送信角度θに応じて各受信信号Ｓを遅延させる処理を、「受信信号Ｓを送信角度θで補正する」と表現する場合がある。

ビーム形成部４２の積算処理部４４は、受信角度補正部４８が出力する各受信信号Ｓ_delayed,θを積算して積算信号Ｓ_accを出力する。各受信信号Ｓ_delayed,θの位相が揃っていれば、積算信号Ｓ_accの波形の包絡線Ｅｎｖの振幅が大きくなる。なお、以下の説明で、積算信号Ｓ_accの波形の包絡線Ｅｎｖの振幅（信号の強度）のことを、単に「積算信号の強度」と言う。

さて、受信角度＝送信角度θという仮定が正しければ、傾斜角度算出部４５が設定した遅延時間によって位相差Δｔ（θ）が相殺されるので、受信信号Ｓ_delayed,θの位相が揃い、積算信号Ｓ_accの強度が最大になる。しかし、受信信号＝送信角度θという仮定が実際に成立するのは、送信角度θが、局所部位１２の傾斜角度θと一致している場合（送信波の波面が局所部位１２の表面に対して平行に当たった場合）に限られる（図３の状態）。従って、送信角度θが、局所部位１２の傾斜角度θに一致していない場合は、受信信号Ｓ_delayed,θの位相が揃わず、積算信号Ｓ_accの強度が最大にならない。逆に言えば、積算信号Ｓ_accの強度が最大になる送信角度θを探すことで、局所部位１２の傾斜角度に一致する送信角度θを見つけることができる。

そこで、傾斜角度算出部４５は、ある送信角度θで平面波を送信し、各素子２４が出力した受信信号Ｓを送信角度θで補正する、という処理を、送信角度θを変化させながら繰り返し行うように構成されている。積算処理部４４は、傾斜角度算出部４５が送信角度θを変化させて信号の送受信を行うたびに、積算信号Ｓ_accを生成する。これにより、送信角度θごとに積算信号Ｓ_accを得ることができる。送信角度θに対して積算信号Ｓ_accの強度をプロットすれば、図５のようなグラフを得る。なお、図５において、ドット模様の密度が濃いところほど、積算信号Ｓ_accの強度が大きいことを示している。

前述のように、積算信号Ｓ_accの強度が最大になったときの送信角度θが、局所部位１２の傾斜角度に一致している。そこで傾斜角度算出部４５は、積算信号Ｓ_accの強度が最大となる送信角度θ_maxを求め（図５）、これを局所部位１２の傾斜角度として検出する。即ち、局所部位１２の傾斜角度はθ_maxである。以上のようにして、傾斜角度算出部４５は、局所部位１２の傾斜角度を算出できる。

続いて、曲線パラメータ算出部４７について説明する。

まず、曲線パラメータ算出部４７は、傾斜角度算出部４５が算出した局所部位１２の傾斜角度θ（＝θ_max）と同じ送信角度θとなるように調整した平面波を、サブアレイ２５から局所部位１２に向けて送信する（図６）。このとき局所部位１２で発生した反射波は、サブアレイ２５の各素子２４で受信される（図７）。

受信角度補正部４８は、このときに各素子２４が出力した受信信号Ｓを、前記送信角度θで補正するように構成されている。これにより、局所部位１２の傾斜角度に基づく位相差Δｔ（θ）が相殺されたことになるので、以降の演算では、局所部位１２に対してサブアレイ２５が平行に配置されている（図７に符号２５'で示す状態）として扱うことができる。これにより、後の曲線パラメータ算出部４７における演算が簡単になる。

さて、仮に局所部位１２の表面の断面形状が完全な直線状であれば、受信信号Ｓを送信角度θで補正することにより、受信角度補正部４８が出力する受信信号Ｓ_delayed,θの位相が完全に揃うはずである。しかし、一般に局所部位１２の表面は完全な直線ではないから、受信角度補正部４８が出力する受信信号Ｓ_delayed,θの位相が常に完全に揃うとは限らない。言い換えると、局所部位１２が完全に直線状ではない場合、受信角度補正部４８が出力する各受信信号Ｓ_delayed,θの間には、位相差Δｔ（Ｒ）が存在する（図８）。

上記の位相差Δｔ（Ｒ）は、局所部位１２が完全な直線形状ではないこと（曲線形状であること）に起因して発生している。従って、位相差Δｔ（Ｒ）は、局所部位１２の曲線形状に関する情報を含んでいる。そこで、位相差Δｔ（Ｒ）に基づいて、局所部位１２の曲線形状を求めることができる。

ところが前述のように、位相差Δｔ（Ｒ）を直接的に検出しようとした場合、相応の計算時間が必要となる。そこで本実施形態の曲線パラメータ算出部４７は、ビーム形成部４２が生成する積算信号の強度に基づいて、局所部位１２の曲線形状を求めるように構成されている。

以下、具体的に説明する。本実施形態のビーム形成部４２は、受信角度補正部４８に加えて、更に曲線形状補正部４９を備えている。曲線形状補正部４９は、受信角度補正部４８が出力する受信信号Ｓ_delayed,θを、それぞれ設定された遅延時間に応じて遅延させて受信信号Ｓ_delayed,Rを出力するように構成されている（図８）。曲線パラメータ算出部４７は、曲線形状補正部４９に対して、前記遅延時間を設定するように構成されている。

さて、上記の傾斜角度算出部４５では、受信角度補正部４８の遅延時間を設定するために、受信角度＝送信角度θという仮定を設けた。曲線パラメータ算出部４７においても、曲線形状補正部４９の遅延時間を設定するために、局所部位１２の曲線形状に何らかの仮定を設ける必要がある。

そこで本実施形態の曲線パラメータ算出部４７は、局所部位１２の表面の断面形状を所定の曲線形状と仮定して、曲線形状補正部４９の遅延時間を設定するように構成されている。なお、本実施形態の曲線パラメータ算出部４７は、局所部位１２を円弧形状と仮定して、曲線形状補正部４９の遅延時間を設定する。即ち、皮質骨１０の表面は複雑な曲線形状をしているが、当該皮質骨１０の表面の狭い領域（局所部位１２）に限定すれば、表面の断面形状を円弧形状で近似することができるのである。

局所部位１２を円弧形状とみなした場合、当該局所部位１２の表面を円形鏡とみなして、超音波信号の伝播経路を求めることができる。周知のように、円形鏡において、開口面積が十分に小さければ、焦点５１を想定できる。図６に示すように、局所部位１２を曲面鏡とみなしたときに、当該曲面鏡の光軸５２上にある素子２４をサブアレイの中心素子２４_Cとする。また、サブアレイ２５の中心素子２４_Cから焦点５１までの距離をＦとする。なお、前述のように、曲線パラメータ算出部４７における演算においては、局所部位１２に対してサブアレイ２５が平行に配置されている（図７に符号２５'で示す状態）として扱うことができるので、曲面鏡の光軸５２とサブアレイ２５が直交しているとみなして演算を行うことができる。

局所部位１２を、焦点５１を有する曲面鏡とみなした場合、前記反射波は、あたかも焦点５１から放射されているように考えることができる（図７）。この場合、焦点５１から各素子２４までの仮想的な伝播時間Ｔ（Ｆ）を、以下の式によって求めることができる。なお、数式１中のΔｘは、サブアレイ２５の中心素子２４_Cから各素子２４までの距離である。また、数式１中のＳＯＳは、皮質骨１０周囲の軟組織の音速であり、経験値を用いることができる。

本実施形態の曲線パラメータ算出部４７は、焦点５１からサブアレイ２５までの距離Ｆを求める焦点距離算出部４６としての機能を有している。焦点距離算出部４６は、サブアレイ２５から、ある適当な距離Ｆの位置に焦点５１を仮定する。そして、焦点距離算出部４６は、仮定した焦点５１から各素子２４までの仮想的な伝播時間Ｔ（Ｆ）を上記数式１に基づいて算出するとともに、当該伝播時間の差を相殺させるように、各受信信号Ｓに対する遅延時間を曲線形状補正部４９に設定する。

曲線形状補正部４９は、焦点距離算出部４６によって設定された遅延時間に応じて、各受信信号Ｓ_delayed,θを遅延させ、受信信号Ｓ_delayed,Rを出力する。積算処理部４４は、曲線形状補正部４９が受信信号Ｓ_delayed,Rを出力した場合、各受信信号Ｓ_delayed,Rを積算して積算信号Ｓ_accを求める（図８）。

仮に、焦点距離算出部４６が仮定した距離Ｆと、円形鏡とみなした局所部位１２の焦点５１の実際の位置と、が一致していれば、位相差Δｔ（Ｒ）が解消されて受信信号Ｓ_delayed,Rの位相が揃い、積算信号Ｓ_accの強度が最大になるはずである。つまり、積算信号Ｓ_accの強度が最大になる距離Ｆを探すことで、局所部位１２の焦点５１までの距離Ｆを求めることができる。

そこで、焦点距離算出部４６は、距離Ｆの仮定値を変化させながら積算信号Ｓ_accの生成を繰り返すように構成されている。これにより、距離Ｆごとに積算信号Ｓ_accを得ることができる。距離Ｆに対して積算信号Ｓ_accの強度をプロットすれば、図９のようなグラフを得る。焦点距離算出部４６は、積算信号Ｓ_accの強度が最大となる距離Ｆ（図９中のＦ_true）を求めるように構成されている。即ち、この距離Ｆ_trueが、局所部位１２の表面を円形鏡とみなしたときの焦点５１までの距離Ｆである。

以上のようにして、焦点距離算出部４６は、局所部位１２を円形鏡とみなして、当該円形鏡の焦点５１からサブアレイ２５までの距離Ｆを算出できる。なお、このようにして求めた距離Ｆは、局所部位１２の曲線形状を表す曲線パラメータの１つと考えることもできる。

また、図６に示すように、光軸５２と、局所部位１２の表面と、が交わる点を、局所部位１２の測定点５３とする。焦点距離算出部４６は、積算信号Ｓ_accの振幅が最大値を示す時間（平面波を送信してからの経過時間）ｔを求め、このときの時間ｔを、ｔ_peakとする（図９）。ここで、ｔ_peakは、サブアレイ２５から平面波を送信して以降、測定点５３で発生した反射波がサブアレイ２５に受信されるまでにかかった時間である。そこで、サブアレイ２５（の中心素子２４_C）から局所部位１２の測定点５３までの距離Ｚを、以下の数式２で求めることができる。

焦点距離算出部４６は、数式２に基づいて、サブアレイ２５から測定点５３までの距離Ｚを算出する。ここで、図７に示すように、測定点５３は、サブアレイ２５（の中心素子２４_C）からみて送信角度θの方向に存在している。中心素子２４_Cの位置は既知であるから、測定点５３の位置は、距離Ｚと角度θによって特定できる。このようにして、焦点距離算出部４６は、局所部位１２の測定点５３の位置（Ｚ，θ）を求めることができる。なお、このようにして求めた測定点５３の位置（Ｚ，θ）は、局所部位１２の曲線形状を表すパラメータの１つと考えることもできる。

続いて、曲線パラメータ算出部４７は、上記のようにして求めた距離Ｆと距離Ｚに基づいて、局所部位１２の半径Ｒを求めるように構成されている。

周知のように、円形鏡の焦点５１は、当該円形鏡の中心５０からＲ／２の位置に存在している（図７等を参照）。そこで、曲線パラメータ算出部４７は、半径Ｒを以下の式によって求める。

以上のように、曲線パラメータ算出部４７は、局所部位１２の半径Ｒを求めることができる。このようにして求めた局所部位１２の半径Ｒは、当該局所部位１２の曲線形状を表す曲線パラメータである。また、この半径Ｒは、当該局所部位１２の測定点５３の位置（Ｚ，θ）における曲率半径であると考えることができる。

以上を踏まえ、本実施形態の超音波診断装置１による形状検出方法について説明する。図１０は、本実施形態の超音波診断装置１を用いた形状検出方法のフローチャートである。

本実施形態の形状検出方法では、まず、傾斜角度算出部４５が、局所部位１２の傾斜角度を算出する（ステップＳ１０１、傾斜角度算出工程）。傾斜角度の算出には、既に説明した方法を利用する。

あるサブアレイ２５で平面波の送受信を行うことにより、１つの局所部位１２の傾斜角度を求めることができる。傾斜角度算出部４５は、皮質骨１０に対して平面波を送信するサブアレイ２５を切り替えながら、傾斜角度の算出を繰り返すように構成されている。例えば、傾斜角度算出部４５は、図１１（ａ）に示すようにサブアレイ２５₁で平面波の送受信を行うことにより、局所部位１２₁の傾斜角度を求める。次に、傾斜角度算出部４５は、図１１（ｂ）に示すように、別のサブアレイ２５₂で平面波の送受信を行うことにより、先程とは別の局所部位１２₂の傾斜角度を求める。

このように、平面波の送受信を行うサブアレイを２５₁、２５₂……と順に切り換えながら傾斜角度の算出を行うことにより、例えば図１１（ｃ）に示すように、複数の局所部位１２₁、１２₂……について、それぞれの傾斜角度θ₁、θ₂……を求めることができる。

続いて、曲線パラメータ算出部４７が、各局所部位の曲線パラメータ（本実施形態の場合は半径Ｒ）を算出する（ステップＳ１０２、曲線パラメータ算出工程）。また、このとき、曲線パラメータ算出部４７は、各サブアレイ２５から局所部位１２の測定点５３までの距離Ｚを算出する。半径Ｒと距離Ｚの算出には、既に説明した方法を利用する。

例えば、曲線パラメータ算出部４７は、サブアレイ２５₁から、局所部位１２₁に向けて、ステップＳ１０１で求めた傾斜角度θ₁と同じ送信角度θ₁で平面波を送信する（図１２（ａ））。このとき局所部位１２₁で発生した反射波をサブアレイ２５₁で受信し、当該サブアレイ２５₁の各素子２４が出力した受信信号に基づいて、局所部位１２₁の半径Ｒ₁と、サブアレイ２５₁から局所部位１２₁の測定点５３₁までの距離Ｚ₁と、を求める。次に、曲線パラメータ算出部４７は、別のサブアレイ２５₂から、局所部位１２₂に向けて、ステップＳ１０１で求めた傾斜角度θ₂と同じ送信角度θ₂で平面波を送信する（図１２（ｂ））。このとき局所部位１２₂で発生した反射波をサブアレイ２５₂で受信し、当該サブアレイ２５₂の各素子２４が出力した受信信号に基づいて、局所部位１２₂の半径Ｒ₂と、サブアレイ２５₂から局所部位１２₂の測定点５３₂までの距離Ｚ₂と、を求める。

以上のようにして、例えば図１２（ｃ）に示すように、複数の局所部位１２₁、１２₂……について、それぞれの半径Ｒ₁、Ｒ₂……と、測定点５３の位置（Ｚ₁，θ₁）、（Ｚ₂，θ₂）……を求めることができる。

前述のように、各局所部位１２について求めた半径Ｒは、当該局所部位１２の測定点５３における曲率半径と捉えることができる。本実施形態の形状検出部４０は、各測定点５３について求めた曲率半径Ｒを補間する補間処理部６０を備えている。

補間処理部６０は、各測定点５３における曲率半径Ｒ₁、Ｒ₂……と、各測定点５３の位置（Ｚ₁，θ₁）、（Ｚ₂，θ₂）……に基づいて、図１３に太線で示すように、各測定点５３の間を滑らかに接続する補間曲線５５を導出する（ステップＳ１０３、補間処理工程）。なお、本実施形態の補間処理部６０は、補間曲線５５を２次スプライン曲線としている。即ち、本実施形態では、局所部位１２を円弧形状（２次曲線形状）とみなしているので、各測定点５３の間を２次スプライン曲線で補間することが可能である。

以上のように、本実施形態の形状検出部４０は、皮質骨１０の表面全体の形状を示す補間曲線５５を得ることができる。このようにして、本実施形態の超音波診断装置１は、皮質骨１０の表面の形状をロバストに求めることができる。

以上で説明したように、本実施形態の超音波診断装置１は、素子アレイ２２と、曲線パラメータ算出部４７と、を備えている。素子アレイ２２は、皮質骨１０に向けて送信波を送信するとともに、前記送信波が皮質骨１０で反射して発生した反射波を受信して受信信号を出力する素子２４を複数有している。曲線パラメータ算出部４７は、複数の素子２４が出力した受信信号の位相差に基づいて、皮質骨１０の局所部位１２の曲線形状を特定する曲線パラメータ（半径Ｒ等）を算出する。

即ち、皮質骨１０の表面は複雑な形状をしている場合があるが、狭い局所部位１２に限定すれば半径Ｒで表現された円弧形状によって近似できる。局所部位１２の円弧形状に応じて各受信信号に位相差が生じるので、当該位相差の情報に基づいて半径Ｒを算出できる。複数の素子２４が出力した受信信号に基づいて前記局所部位１２の半径Ｒを求めることにより、当該半径Ｒをロバストに求めることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記実施形態では、素子アレイ２２から信号の送受信を繰り返すことにより、各局所部位の曲線のパラメータを求めている。しかし、素子アレイ２２からの送受信を実際に何度も繰り返す場合は、測定に時間がかかるという問題がある。

そこで、超音波探傷装置の分野で公知の開口合成法を応用して、サブアレイ２５での信号の送信及び受信を演算によって行っても良い。この開口合成について簡単に説明すると以下のとおりである。

まず、ある１つの素子２４から超音波信号を送信し、皮質骨１０からの反射信号を素子アレイ２２の各素子２４で受信し、各素子２４が出力した受信信号Ｓをそれぞれデータ（受信信号データ）として記憶する。これを、信号を送信する素子２４を切り替えながら繰り返し行って、受信信号データを収集する。

収集した受信信号データのうち、サブアレイ２５を構成する複数の素子２４が送信した信号に基づく各素子２４の受信信号データを、素子２４ごとに合成することにより、当該サブアレイ２５から送信波を送信したときに各素子２４が出力する受信信号を演算により求めることができる。

このように、受信信号データの収集を予め行っておくことにより、サブアレイ２５による信号の送受信を全て演算によって行うことができる。これにより、サブアレイ２５で信号の送受信を繰り返す必要がないので、測定に要する時間を短縮できる。

従って、本願発明において「送信」「受信」という場合には、サブアレイ２５で実際に信号を送受信する場合に加えて、予め収集しておいた受信信号データを合成することによりサブアレイ２５の各素子２４が出力する受信信号を演算で求める処理（開口合成）も含む。

上記実施形態では、サブアレイ２５から皮質骨１０に向けて送信波を送信した場合、皮質骨１０からの反射波を、同じサブアレイ２５で受信している。しかし、反射波を受信するサブアレイ２５は、送信波を送信したサブアレイ２５と同じである必要はない。また、サブアレイ２５から送信波を送信した後、素子アレイ２２の全ての素子２４で反射波を受信しても良い。

上記実施形態では、局所部位１２の傾斜角度を求めた後で、当該局所部位１２の曲率半径Ｒを求めている。しかしこれに限らず、傾斜角度と曲率半径Ｒを同時に求めることもできる。より具体的には、送信角度θと、焦点までの距離Ｆと、をそれぞれ独立して変化させながら積算信号Ｓ_accの強度を求める。積算信号Ｓ_accの強度を最大化させる送信角度θと距離Ｆの組み合わせを求めることで、局所部位１２の傾斜角度と曲率半径Ｒを同時に得ることができる。ただしこの場合、送信角度θと距離Ｆの２つのパラメータを同時に扱うことになるので、演算処理の負荷が増大する。従って、演算負荷低減の観点からは、まず傾斜角度を求め、その後で曲率半径Ｒを求める上記実施形態の構成が有利である。

上記実施形態に加えて、各素子２４の帯域や指向性を考慮し、各素子２４が出力した受信信号Ｓの振幅及び位相を補正する処理を行っても良い。

図面では、各局所部位１２をサブアレイ２５に向けて凸となる形状（凸面鏡）として示しているが、局所部位１２が凹面鏡の場合であっても、上記と同様の処理によって焦点５１までの距離Ｆを求めることができる。また、局所部位１２がたまたま直線状であった場合にも、焦点５１までの距離Ｆが無限大であると解釈することにより、曲線パラメータ算出部４７によって曲率半径Ｒを算出できる（この場合、当該局所部位１２の曲率半径Ｒは無限大となる）。

上記実施形態の曲線パラメータ算出部４７は、局所部位１２を円弧形状とみなしているが、これに限らず、他の種類の曲線形状とみなして、曲線パラメータを算出することができる。ただし、焦点までの距離Ｆに基づいて曲線パラメータを求める場合には、局所部位１２の形状を、焦点を有する曲面鏡とみなす必要がある。このような曲面鏡としては、円形鏡の他にも、例えば放物面鏡がある。局所部位１２を放物線形状とみなした場合は、以下の数式４に基づいて、当該局所部位１２の曲率αを求めることができる。

なお、上記実施形態の曲線パラメータ算出部は、局所部位１２の焦点５１までの距離Ｆを求め、当該距離Ｆに基づいて半径Ｒを求めているが、これは曲線パラメータを算出するための手法の一例であって、これ以外の方法でパラメータを算出しても良い。

上記実施形態の曲線パラメータ算出部４７は、局所部位１２を円弧形状（２次曲線）とみなして曲線パラメータ（曲率半径Ｒ）を算出している。これに加えて、局所部位を更に高次の曲線（例えば３次曲線）とみなして、当該高次の曲線を特定する高次曲線パラメータを求める高次曲線パラメータ算出部を備えていても良い。

この場合、高次曲線パラメータ算出部は、局所部位１２からの反射波が平面波になるように波面が調整された送信波を、サブアレイ２５から局所部位１２に向けて送信する。そして、高次曲線パラメータ算出部は、局所部位１２から前記平面波（反射波）をサブアレイ２５で受信し、各素子２４が出力した受信信号の位相差に基づいて、３次曲線のパラメータを算出する。局所部位１２からの反射波が平面波になるように送信波面を調整するため、高次曲線パラメータ算出部は、曲線パラメータ算出部４７が求めた局所部位１２の２次曲線形状の情報を考慮する。

このように、局所部位１２について求めた曲線形状を考慮して波面が調整された送信波を送信し、当該局所部位１２から得られた反射波に基づいてパラメータの算出を行うことにより、より高次の曲線形状を求めていくことができる。もちろん、４次以上の曲線のパラメータを更に算出することもできる。このように、算出する局所部位の形状を徐々に複雑にしていくことにより、被測定体の形状をより細かく検出することができる。

上記実施形態の超音波診断装置１は、皮質骨１０の音速を求めることを目的として当該皮質骨１０の形状を検出しているが、これに限らず、例えば皮質骨１０の形状をモニタリングすること自体を目的としても良い。この場合、例えば、補間処理部６０が導出した補間曲線５５を、表示部３２にグラフィカルに表示する構成とすれば好適である。

また、本願発明の形状検出装置は、人体を診断対象とした診断装置としての利用に限定されない。例えば、本願発明の測定装置を、非破壊検査の分野で利用できる。例えば、コンクリートの劣化をモニタするために、一般に超音波での検査が行われているが、コンクリートは、ブレンドの種類（石の細かさなど）が変わることにより表面の粗さが変わるため、超音波に影響が出る。そこで、コンクリートのモニタに本願発明の構成を利用することにより、さまざまな表面粗さのコンクリートでも表面形状をモニタできる。

１ 超音波診断装置（形状検出装置）
１０ 皮質骨（被測定体）
１２ 局所部位
２２ 素子アレイ
２４ 素子
４５ 傾斜角度算出部
４７ 曲線パラメータ算出部

Claims (12)

1. 被測定体の形状を検出する形状検出装置であって、
   前記被測定体に向けて超音波を送信するとともに、前記超音波が前記被測定体で反射して発生した反射波を受信して受信信号を出力する素子を複数有する素子アレイと、
   複数の前記素子が出力した受信信号の位相差に基づいて、前記被測定体の局所部位の曲線形状を特定する曲線パラメータを算出する曲線パラメータ算出部と、
   を備え、
   前記曲線パラメータ算出部は、
   前記局所部位の傾斜角度に基づいて送信角度が調整された超音波を当該局所部位に向けて送信するとともに、
   当該局所部位において前記超音波が反射して発生した反射波を受信した複数の前記素子が出力した受信信号の位相差に基づいて、前記曲線パラメータを算出することを特徴とする形状検出装置。
2. 請求項１に記載の形状検出装置であって、
   各素子が出力した受信信号を、それぞれ設定された遅延時間だけ遅延させる遅延処理部と、
   前記遅延処理部が遅延させた各受信信号を積算して積算信号を生成する積算処理部と、
   を有するビーム形成部を備え、
   前記曲線パラメータ算出部は、前記積算信号の強度に基づいて、前記曲線パラメータを算出することを特徴とする形状検出装置。
3. 請求項２に記載の形状検出装置であって、
   前記局所部位の傾斜角度を算出する傾斜角度算出部を備え、
   当該傾斜角度算出部は、前記素子アレイから複数の送信角度で超音波を送信するとともに、当該送信角度に応じて前記遅延時間を設定することにより、前記送信角度ごとの積算信号を前記ビーム形成部に生成させ、前記積算信号の強度を最大化する前記送信角度を、前記傾斜角度として算出することを特徴とする形状検出装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の形状検出装置であって、
   前記曲線パラメータ算出部は、焦点から前記素子アレイまでの距離を少なくとも算出する焦点距離算出部を有することを特徴とする形状検出装置。
5. 請求項２又は３に記載の形状検出装置であって、
   前記曲線パラメータ算出部は、
   前記素子アレイからの距離が異なる複数の焦点について、当該焦点から各素子までの反射波の伝播時間に応じて前記遅延時間を設定し、
   各焦点についての前記積算信号を前記ビーム形成部に生成させるとともに、
   前記積算信号の強度を最大化する焦点までの距離を算出する焦点距離算出部を有することを特徴とする形状検出装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の形状検出装置であって、
   前記曲線パラメータ算出部は、前記曲線パラメータとして、少なくとも曲率半径を求めることを特徴とする形状検出装置。
7. 請求項４又は５に記載の形状検出装置であって、
   前記曲線パラメータ算出部は、前記曲線パラメータとしての曲率半径を、前記焦点距離算出部が算出した前記距離に基づいて算出することを特徴とする形状検出装置。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載の形状検出装置であって、
   複数の局所部位についての前記曲線パラメータに基づいて、各局所部位の間の形状を補間する補間処理部を有することを特徴とする形状検出装置。
9. 請求項１から８までの何れか一項に記載の形状検出装置であって、
   前記超音波は平面波であることを特徴とする形状検出装置。
10. 請求項１から９までの何れか一項に記載の形状検出装置であって、
    前記曲線パラメータよりも高次の曲線形状を特定する高次曲線パラメータを算出する高次曲線パラメータ算出部を備え、
    前記高次曲線パラメータ算出部は、
    前記曲線パラメータに基づいて波面が調整された超音波を前記局所部位に向けて送信し、
    当該超音波が前記局所部位で反射して発生した反射波を受信した複数の前記素子が出力した受信信号の位相差に基づいて、前記高次曲線パラメータを算出することを特徴とする形状検出装置。
11. 請求項１から１０までの何れか一項に記載の形状検出装置であって、
    前記被測定体は、人体内の皮質骨であることを特徴とする形状検出装置。
12. 被測定体に向けて超音波を送信するとともに、前記超音波が前記被測定体で反射して発生した反射波を受信して受信信号を出力する素子を複数有する素子アレイを用いて前記被測定体の形状を検出する形状検出方法であって、
    複数の前記素子が出力した前記受信信号の位相差に基づいて、前記被測定体の局所部位の曲線形状を特定する曲線パラメータを算出する曲線パラメータ算出工程を含み、
    前記曲線パラメータ算出工程では、
    前記局所部位の傾斜角度に基づいて送信角度が調整された超音波を当該局所部位に向けて送信するとともに、
    当該局所部位において前記超音波が反射して発生した反射波を受信した複数の前記素子が出力した受信信号の位相差に基づいて、前記曲線パラメータを算出することを特徴とする形状検出方法。

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