JPH0454944A - 骨の超音波診断装置 - Google Patents
骨の超音波診断装置Info
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- JPH0454944A JPH0454944A JP2167299A JP16729990A JPH0454944A JP H0454944 A JPH0454944 A JP H0454944A JP 2167299 A JP2167299 A JP 2167299A JP 16729990 A JP16729990 A JP 16729990A JP H0454944 A JPH0454944 A JP H0454944A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
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- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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- G01N2291/028—Material parameters
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-
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- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔利用分野〕
本発明は医用診断装置に係わり、とくに骨の疾患である
骨粗鬆症の診断や骨折治療後の治癒経過の監視に用いる
ための超音波診断装置に関する。
骨粗鬆症の診断や骨折治療後の治癒経過の監視に用いる
ための超音波診断装置に関する。
超音波を利用した医用診断装置には超音波エコー装置や
超音波ドツプラ装置などがあるが、それらは超音波を透
し易い内臓などの軟組織の検査、診断を行うものであっ
て、超音波を殆ど透過しない硬組織である骨などの診断
には用いられない。
超音波ドツプラ装置などがあるが、それらは超音波を透
し易い内臓などの軟組織の検査、診断を行うものであっ
て、超音波を殆ど透過しない硬組織である骨などの診断
には用いられない。
また、骨の音速を生体のままで測定する方法として、従
来から第１図に示すような超音波の透過法によって上肢
や下肢の断面方向の音速が測定されている。この場合、
縦波用の送受一対の超音波トランスジューサ１．２の放
射面を平行に対向させである。最近、この方法を発展さ
せて、膝蓋骨の音速測定用の装置が発表された（Ｇ、
ＢＲＡＮＤＥＮＢＵＲＧＥＲら、１９８９ ＵＬＴＲＡ
ＳＯＮＩＣＳ ＳＹＭＰＯＳＩＵ？Ｉ ＰＲＯＣＥＥＤ
ＩＭＧＳ。
来から第１図に示すような超音波の透過法によって上肢
や下肢の断面方向の音速が測定されている。この場合、
縦波用の送受一対の超音波トランスジューサ１．２の放
射面を平行に対向させである。最近、この方法を発展さ
せて、膝蓋骨の音速測定用の装置が発表された（Ｇ、
ＢＲＡＮＤＥＮＢＵＲＧＥＲら、１９８９ ＵＬＴＲＡ
ＳＯＮＩＣＳ ＳＹＭＰＯＳＩＵ？Ｉ ＰＲＯＣＥＥＤ
ＩＭＧＳ。
ｐｐ、 １０２３−１０２７ 、参照）。また、身体の
片側だけにトランスジューサを配置した構成の測定装置
が報告されている。これはアコースティック・エミッシ
ョン法（Ｈ，Ｓ、 ＹＯＯＮら、１９８０ ＵＬＴＲＡ
ＳＯＮＩＣＳＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＰＲＯＣＥＥＤＩＭ
ＧＳ 、 ｐｐ、１０６７−１０７２、参照）であって
。第２図に示すようにアコースティック・エミッション
計測装置５と超音波発生装置６とを組合わせたもので、
超音波トランスジューサ７から擬似応力として超音波の
繰り返しパルスを発射しておいて、片方のアコースティ
ック・エミッションを受波するトランスジューサ８によ
りアコースティック・エミッションを検出するものであ
る。
片側だけにトランスジューサを配置した構成の測定装置
が報告されている。これはアコースティック・エミッシ
ョン法（Ｈ，Ｓ、 ＹＯＯＮら、１９８０ ＵＬＴＲＡ
ＳＯＮＩＣＳＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＰＲＯＣＥＥＤＩＭ
ＧＳ 、 ｐｐ、１０６７−１０７２、参照）であって
。第２図に示すようにアコースティック・エミッション
計測装置５と超音波発生装置６とを組合わせたもので、
超音波トランスジューサ７から擬似応力として超音波の
繰り返しパルスを発射しておいて、片方のアコースティ
ック・エミッションを受波するトランスジューサ８によ
りアコースティック・エミッションを検出するものであ
る。
まず、透過型の超音波測定装置では、殆どの場合測定の
対象とする部位が上下肢に限られてしまう。また、超音
波の生体内での伝搬距離が長いので、骨や筋肉内での減
衰が大きく、しかも得られる値は管全体の平均値であり
、さらに骨と筋肉との境界での屈折の影響が大きい。一
方、アコ−ステインク・エミッション法はイベントの数
を数えるのが主な計測目的であって、骨の弾性的性質を
定量的に測定できない。とくに、骨の疾患である骨粗鬆
症の診断では僅かに低下する骨の音速を非侵聾的に精度
よく、しかも任意の骨の部位について定量的に計測する
必要があるが、従来の技術では不都合である。
対象とする部位が上下肢に限られてしまう。また、超音
波の生体内での伝搬距離が長いので、骨や筋肉内での減
衰が大きく、しかも得られる値は管全体の平均値であり
、さらに骨と筋肉との境界での屈折の影響が大きい。一
方、アコ−ステインク・エミッション法はイベントの数
を数えるのが主な計測目的であって、骨の弾性的性質を
定量的に測定できない。とくに、骨の疾患である骨粗鬆
症の診断では僅かに低下する骨の音速を非侵聾的に精度
よく、しかも任意の骨の部位について定量的に計測する
必要があるが、従来の技術では不都合である。
本発明は、かかる従来例の有する問題を解決するため、
殆どの部位について身体の表面から骨の弾性的性質を測
定できる超音波診断装置を提供することを、その目的と
する。
殆どの部位について身体の表面から骨の弾性的性質を測
定できる超音波診断装置を提供することを、その目的と
する。
そこで本発明では、身体の外から超音波を皮膚・筋肉を
介して骨に至らせ、骨の表面近傍に沿って超音波を伝搬
させて、それがあまり減衰しない内に同じ皮膚表面から
超音波を検出しようというアイデアにより、上記の問題
を解決した。すなわち、そのために骨と筋肉との境界を
伝わる表面弾性波のモードを利用する。ところで、所望
の表面弾性波のモードを励振させるためには、骨表面に
対する超音波の入射角を適当な値に選ぶ必要がある。
介して骨に至らせ、骨の表面近傍に沿って超音波を伝搬
させて、それがあまり減衰しない内に同じ皮膚表面から
超音波を検出しようというアイデアにより、上記の問題
を解決した。すなわち、そのために骨と筋肉との境界を
伝わる表面弾性波のモードを利用する。ところで、所望
の表面弾性波のモードを励振させるためには、骨表面に
対する超音波の入射角を適当な値に選ぶ必要がある。
この入射角は臨界角と呼ばれ、θ。で示すと、ｓｉｎθ
（”’ Ｖ ＠ ／ Ｖ ｂ で与えられる。ここで、■、は筋肉や軟組織の音速、ｖ
ｂは骨の音速である。■、は一般に１５００〜１６００
ｍ／ｓｅｃ、であるので、励振可能な表面弾性波のモ
ードとしては、骨の音速から検討すると、漏洩表面擬似
縦波（以下、Ｌ Ｓ Ｓ ＣＷとよぶ）モードである。
（”’ Ｖ ＠ ／ Ｖ ｂ で与えられる。ここで、■、は筋肉や軟組織の音速、ｖ
ｂは骨の音速である。■、は一般に１５００〜１６００
ｍ／ｓｅｃ、であるので、励振可能な表面弾性波のモ
ードとしては、骨の音速から検討すると、漏洩表面擬似
縦波（以下、Ｌ Ｓ Ｓ ＣＷとよぶ）モードである。
骨の音速は部位によって異なるが、縦波の速度は２１４
０〜４４００ ＋＊／ｓｅｃであるので、ｖｂとしてこ
の値を用いるとθ。としては２０〜５０度の範囲となる
。
０〜４４００ ＋＊／ｓｅｃであるので、ｖｂとしてこ
の値を用いるとθ。としては２０〜５０度の範囲となる
。
この漏洩表面擬似縦波モードは筋肉の方に漏洩しながら
伝搬し、その漏洩波の方向はθ。であることが知られて
いるので、受渡トランスジューサとしては、θ０方向に
洩れてくる超音波に最適感度を持つように位置と方向と
を配置しておけば骨の表面近傍を伝搬してきた波を、所
望の位置で効率よく検出できることになる。
伝搬し、その漏洩波の方向はθ。であることが知られて
いるので、受渡トランスジューサとしては、θ０方向に
洩れてくる超音波に最適感度を持つように位置と方向と
を配置しておけば骨の表面近傍を伝搬してきた波を、所
望の位置で効率よく検出できることになる。
以下１図面により本発明の実施例を詳細に説明する。
超音波ビームの入射角として２０〜５０度の広い範囲を
一度にカバーする超音波探触子としては超音波トランス
ジューサと音響レンズとを組合せた素子がある。また、
超音波ビームの方向を広く変化させる方法としては、機
械的走査法と電子的走査法がある。ここでは、音響レン
ズを用いた探触子による方法について述べる。
一度にカバーする超音波探触子としては超音波トランス
ジューサと音響レンズとを組合せた素子がある。また、
超音波ビームの方向を広く変化させる方法としては、機
械的走査法と電子的走査法がある。ここでは、音響レン
ズを用いた探触子による方法について述べる。
第３図は探触子に円筒レンズを用いた場合の一実施例を
示す。探触子はアルミニウムの円柱ブロックの一端面に
円筒曲面１１を形成させた音響レンズ１２の他端面にＰ
ＺＴの圧電超音波トランスジューサ１３を接着したもの
で、レンズの開口角は対象とする骨の音速によって異な
るが、最大で１２０度程度である。この探触子を診断す
べき部位の体表にカップラとしての水１４を介して、骨
１５にＬ Ｓ Ｓ ＣＷを励振できる（立置、すなわち
レンズの焦点位置１６より骨の表面力（レンズ側Ｇこ入
るように探触子をセットする。なお、力・ノブラの水は
合成ゴムでできた水１１１’Ｈこ入れてあり、水嚢の皮
膚への接触面１８しよコンタクトク゛１ノースにより密
着させである。
示す。探触子はアルミニウムの円柱ブロックの一端面に
円筒曲面１１を形成させた音響レンズ１２の他端面にＰ
ＺＴの圧電超音波トランスジューサ１３を接着したもの
で、レンズの開口角は対象とする骨の音速によって異な
るが、最大で１２０度程度である。この探触子を診断す
べき部位の体表にカップラとしての水１４を介して、骨
１５にＬ Ｓ Ｓ ＣＷを励振できる（立置、すなわち
レンズの焦点位置１６より骨の表面力（レンズ側Ｇこ入
るように探触子をセットする。なお、力・ノブラの水は
合成ゴムでできた水１１１’Ｈこ入れてあり、水嚢の皮
膚への接触面１８しよコンタクトク゛１ノースにより密
着させである。
この構成において、超音波トランスジューサをハＪＬ／
スＷｒ ｌｉすると、超音波７ぐパルスの平面波力（
励振される。この波は、レンズの円筒曲面１１を通過す
る時に広い範囲の角度にビームを屈折させる。
スＷｒ ｌｉすると、超音波７ぐパルスの平面波力（
励振される。この波は、レンズの円筒曲面１１を通過す
る時に広い範囲の角度にビームを屈折させる。
そのうち、臨界角θわで入射するビームのみ力＜Ｌｓｓ
ｃｗの波を励振し、骨の表面近傍を距離１９だけ伝搬し
た波が再び円筒曲面１１で屈折されてトランスジューサ
１３Ｌこ５４ってくる。この人力力１ら出力までの様子
をトランスジューサの出力端においてオシロスコープで
観察すると第４図のようなパルスが順番に観測される。
ｃｗの波を励振し、骨の表面近傍を距離１９だけ伝搬し
た波が再び円筒曲面１１で屈折されてトランスジューサ
１３Ｌこ５４ってくる。この人力力１ら出力までの様子
をトランスジューサの出力端においてオシロスコープで
観察すると第４図のようなパルスが順番に観測される。
すなわち、まず、送信時のリークノ々７レス２０に続（
為で円筒曲面１１ニオケる反射パルス２１、レンズの中
１０１軸近傍Ｇこ沿って伝搬し、骨に垂直入射する波２
２Ｄこよる骨表面２３での反射パルス２４、そしてＬ
Ｓ Ｓ ＣＷとして骨の表面近傍を伝搬した波番こよる
ＬＳＳＣＷのパルス２５、等がつぎつぎムこ現れる。こ
こで、骨表面での反射パルス２４とＬＳＳＣＷの７＜）
レス２５との時間差をΔｔ、とすると、幾何光学的に超
音波の経路長の差を計算すれ番ヨ、容易にΔｕｓ ＝２
ｚ （１−ｃｏｓθ、）／Ｖが得られるここで、２は
レンズの焦点１６と骨表面２４との距離、またＶは水１
４の音速ｖ１と筋肉２６の音速Ｖ、とがほぼ等しし）と
した場合の音速である。
為で円筒曲面１１ニオケる反射パルス２１、レンズの中
１０１軸近傍Ｇこ沿って伝搬し、骨に垂直入射する波２
２Ｄこよる骨表面２３での反射パルス２４、そしてＬ
Ｓ Ｓ ＣＷとして骨の表面近傍を伝搬した波番こよる
ＬＳＳＣＷのパルス２５、等がつぎつぎムこ現れる。こ
こで、骨表面での反射パルス２４とＬＳＳＣＷの７＜）
レス２５との時間差をΔｔ、とすると、幾何光学的に超
音波の経路長の差を計算すれ番ヨ、容易にΔｕｓ ＝２
ｚ （１−ｃｏｓθ、）／Ｖが得られるここで、２は
レンズの焦点１６と骨表面２４との距離、またＶは水１
４の音速ｖ１と筋肉２６の音速Ｖ、とがほぼ等しし）と
した場合の音速である。
したがって、本実施例で骨の音速を求める番こ番よマス
、反射パルス２１と反射ノクパルス２４との時間差Δｔ
、より円筒曲面１１と骨表面との間の距離が求まるので
、これとレンズの焦点距離との差として２を求める。つ
ぎに、Δを−よ測定できるので、上記のΔｔ、の式を書
き換えれもよｃｏｓθ、＝１−（Δｔ、・ｖ）／（２ｚ
）となり、Ｃｏ５ｆｌ ｃが得られ、したカヘって骨の
音速■、は、ｖ、＝ｖ／ １− ｃｏｓ ｃより
計算される。
、反射パルス２１と反射ノクパルス２４との時間差Δｔ
、より円筒曲面１１と骨表面との間の距離が求まるので
、これとレンズの焦点距離との差として２を求める。つ
ぎに、Δを−よ測定できるので、上記のΔｔ、の式を書
き換えれもよｃｏｓθ、＝１−（Δｔ、・ｖ）／（２ｚ
）となり、Ｃｏ５ｆｌ ｃが得られ、したカヘって骨の
音速■、は、ｖ、＝ｖ／ １− ｃｏｓ ｃより
計算される。
超音波探触子と骨までの距離を精確に測定するために、
第５図（ａ）に示すようなトランスジューサを分割して
探触子の中心軸を伝搬する超音波ビーム２７だけをスイ
ッチで切り換えて放射する方法とか、第５図（ｂ）に示
すよ痕こ補助の距離計測用超音波トランスジューサ２８
を複数個、レンズの周辺に配置した構成の超音波探触子
を用し１てもよい。なお、この場合の補助の超音波トラ
ンスジューサは、探触子の中心軸の傾斜を補正するのに
も用いることができる。 音速の測定法として、第４図
で説明したような一連のノでパルス波を観測して測定す
る方法でな（、超音波探触子を僅力・に移動することに
より測定する方法を述べる。この場合には上記の超音波
探触子と骨までの距離を直接測定する必要はない。
第５図（ａ）に示すようなトランスジューサを分割して
探触子の中心軸を伝搬する超音波ビーム２７だけをスイ
ッチで切り換えて放射する方法とか、第５図（ｂ）に示
すよ痕こ補助の距離計測用超音波トランスジューサ２８
を複数個、レンズの周辺に配置した構成の超音波探触子
を用し１てもよい。なお、この場合の補助の超音波トラ
ンスジューサは、探触子の中心軸の傾斜を補正するのに
も用いることができる。 音速の測定法として、第４図
で説明したような一連のノでパルス波を観測して測定す
る方法でな（、超音波探触子を僅力・に移動することに
より測定する方法を述べる。この場合には上記の超音波
探触子と骨までの距離を直接測定する必要はない。
いま、超音波パルスの継続時間を長くすると上記の骨表
面２３での反射／＜７レス２４とＬＳＳＣＷのパルス２
５とが干渉するよいこなる。そこで超音波探触子を移動
させてＬＳＳＣＷの伝搬路長を変化させれば、干渉波形
に周期が生じる。この干渉周期より音速を求めることも
できる。ＬＳＳＣＷの伝搬路長を変化させるには、第６
図に示すように探触子を骨に垂直な方向２９に僅かに移
動させるとか、第７図に示すように第３図の探触子を２
分割した構造の２個の探触子３０，３１の間隔を変化さ
せてもよい。
面２３での反射／＜７レス２４とＬＳＳＣＷのパルス２
５とが干渉するよいこなる。そこで超音波探触子を移動
させてＬＳＳＣＷの伝搬路長を変化させれば、干渉波形
に周期が生じる。この干渉周期より音速を求めることも
できる。ＬＳＳＣＷの伝搬路長を変化させるには、第６
図に示すように探触子を骨に垂直な方向２９に僅かに移
動させるとか、第７図に示すように第３図の探触子を２
分割した構造の２個の探触子３０，３１の間隔を変化さ
せてもよい。
つぎに、本発明を牛骨の診断に用いた具体的な実施例を
述べる。
述べる。
第８図は用いた音響レンズの形状で、寸法を図中に示し
ておく。音響レンズ３２の材質は高力アルミニウム（縦
波音速測定値； ６３００ｍ／ｓ ）で、１メガヘルツ
帯で使用するように設計した。また診断装置の方式とし
ては、第６図に示した探触子と骨表面との距離を変化さ
せる方式のものである。
ておく。音響レンズ３２の材質は高力アルミニウム（縦
波音速測定値； ６３００ｍ／ｓ ）で、１メガヘルツ
帯で使用するように設計した。また診断装置の方式とし
ては、第６図に示した探触子と骨表面との距離を変化さ
せる方式のものである。
この場合には、超音波パルスを長くするので、音響レン
ズの円筒曲面での反射パルスが骨からの反射パルスやＬ
Ｓ Ｓ ＣＷの信号パルスと重ならないようにする必
要がある。この探触子では、時間的にレンズの円筒曲面
での第２番目の反射パルスと第３番目の反射パルスとの
間に信号パルスが入るようにレンズの長さを設定してい
る。また、レンズの開口半角と曲率半径については、次
のように決めた。すなわち、開口半角は骨にＬ Ｓ Ｓ
ＣＷを励振するための臨界角が約３０°であるので、
ここでは３８°とした。また、円筒曲面の曲率半径に関
しては得られる干渉曲線の長さを解析に十分なだけとる
ために、５５ＩｌｌＩ１１としている。
ズの円筒曲面での反射パルスが骨からの反射パルスやＬ
Ｓ Ｓ ＣＷの信号パルスと重ならないようにする必
要がある。この探触子では、時間的にレンズの円筒曲面
での第２番目の反射パルスと第３番目の反射パルスとの
間に信号パルスが入るようにレンズの長さを設定してい
る。また、レンズの開口半角と曲率半径については、次
のように決めた。すなわち、開口半角は骨にＬ Ｓ Ｓ
ＣＷを励振するための臨界角が約３０°であるので、
ここでは３８°とした。また、円筒曲面の曲率半径に関
しては得られる干渉曲線の長さを解析に十分なだけとる
ために、５５ＩｌｌＩ１１としている。
超音波トランスジューサ３３には共振周波数が１メガヘ
ルツのＰ ＺＴ （６５ｍｍｘ ７５ＩＩ１１＋＋、厚
さ２ＩｌｌＩｌｌ）を使用し、エポキシ系樹脂でアルミ
ロンドに接着した。なお、レンズ側面はスプリアス信号
を散乱させるために粗面にしである。
ルツのＰ ＺＴ （６５ｍｍｘ ７５ＩＩ１１＋＋、厚
さ２ＩｌｌＩｌｌ）を使用し、エポキシ系樹脂でアルミ
ロンドに接着した。なお、レンズ側面はスプリアス信号
を散乱させるために粗面にしである。
高力アルミニウムの音響インピーダンスは１．７６ｘ
１０’（ｋ ｇ ／ ｓ −ｍ”）で、水のそれと比べ
１０倍以上である。そこで、透過率の向上を図るため音
響レンズ開口曲面３４に整合層を装着し、さらにその開
口曲面以外の端面や周囲には接着性吸音材を塗布した。
１０’（ｋ ｇ ／ ｓ −ｍ”）で、水のそれと比べ
１０倍以上である。そこで、透過率の向上を図るため音
響レンズ開口曲面３４に整合層を装着し、さらにその開
口曲面以外の端面や周囲には接着性吸音材を塗布した。
整合層には厚さ５００μｍの塩化ビニル（密度； １．
２ ｇ／ ｃ ｆｆｌ’ｌ縦波音速； ２４００ａ＋／
ｓ ）を用いており、エポキシ系接着剤でアルミロンド
の開口曲面に接着している。一方、吸音材にはタングス
テン粉末とエポキシ系接着剤を６：１に混合して、音響
レンズ開口曲面以外のすべての音響終端面に塗っている
。これにより、Ｓ／Ｎ比が改善され所望の信号が得られ
ている。
２ ｇ／ ｃ ｆｆｌ’ｌ縦波音速； ２４００ａ＋／
ｓ ）を用いており、エポキシ系接着剤でアルミロンド
の開口曲面に接着している。一方、吸音材にはタングス
テン粉末とエポキシ系接着剤を６：１に混合して、音響
レンズ開口曲面以外のすべての音響終端面に塗っている
。これにより、Ｓ／Ｎ比が改善され所望の信号が得られ
ている。
この１メガヘルツ帯用の円筒型音響レンズを用いた骨用
超音波診断装置の基本的な測定システムは第９図のブロ
ック図に示すようなもので、電気回路部３５、超音波探
触子の走査部３６．及び解析部３７の３部より構成され
ている。
超音波診断装置の基本的な測定システムは第９図のブロ
ック図に示すようなもので、電気回路部３５、超音波探
触子の走査部３６．及び解析部３７の３部より構成され
ている。
測定対象の骨は、切り出した牛の大腿骨で、骨の周りに
筋肉の付いたものを用いた。超音波の伝搬方向は大腿骨
の長さ方向にとり、探触子の焦点の位置を骨の表面から
魚骨の内部の方へ移動させなから２を変化させて、干渉
曲線を描かせた。
筋肉の付いたものを用いた。超音波の伝搬方向は大腿骨
の長さ方向にとり、探触子の焦点の位置を骨の表面から
魚骨の内部の方へ移動させなから２を変化させて、干渉
曲線を描かせた。
得られた干渉曲線の一例を第１０図に示す。干渉曲線の
周期からＬ Ｓ Ｓ ＣＷの位相速度を解析したところ
音速として、３８７１ｍ／ｓを得た。なお、本測定では
筋肉の縦波音速と水の音速は等しいものとし、１４８１
ｍ／ｓ （２３，１℃）を用いた。
周期からＬ Ｓ Ｓ ＣＷの位相速度を解析したところ
音速として、３８７１ｍ／ｓを得た。なお、本測定では
筋肉の縦波音速と水の音速は等しいものとし、１４８１
ｍ／ｓ （２３，１℃）を用いた。
以上に述べた超音波探触子の構造は、平面超音波トラン
スジューサと円筒型音響レンズの組合わせであったが、
骨の表面が湾曲しているので、その表面の形状に応じて
、たとえば、円筒型音響レンズに対して直交方向に集束
する円筒型凹面集束超音波トランスジューサを用いても
よい。
スジューサと円筒型音響レンズの組合わせであったが、
骨の表面が湾曲しているので、その表面の形状に応じて
、たとえば、円筒型音響レンズに対して直交方向に集束
する円筒型凹面集束超音波トランスジューサを用いても
よい。
本発明では、身体の外から超音波を斜め入射することに
よって骨と筋肉との境界を伝わる漏洩表面擬似縦波を伝
搬させて、それが減衰しない内に同じ皮膚表面から超音
波を検出するので、体表に近い骨ならば殆ど全て部分の
骨の計測が可能であり、従来にない使い易く、適用範囲
の広い非侵襲的な診断装置を提供することができる。
よって骨と筋肉との境界を伝わる漏洩表面擬似縦波を伝
搬させて、それが減衰しない内に同じ皮膚表面から超音
波を検出するので、体表に近い骨ならば殆ど全て部分の
骨の計測が可能であり、従来にない使い易く、適用範囲
の広い非侵襲的な診断装置を提供することができる。
第１図及び第２図は、従来の骨の診断装置の構成図であ
って、第１図は透過法であり、第２図はアコ−ステイク
・エミッション法による骨の診断装置である。第３図は
探触子に円筒レンズを用いた場合の一実施例、第４図は
トランスジューサの出力端で観察したオシロスコープ上
のパルス列であり、第５図は超音波探触子と骨までの距
離を精確に測定するための超音波トランスジューサの構
成で、図（ａ）はトランスジューサを分割してスイッチ
で切り換えることにより、探触子の中心軸を伝搬する超
音波ビームだけを取り出す方法であり、図（ｂ）は複数
の距離計測用超音波トランスジューサを補助として用い
る構成である。第６図及び第７図はｓｓｃｗＯ伝搬路長
を変化させる方法であって、第６図は探触子を骨に垂直
な方向移動させる場合、第７図は第３図の探触子を２分
割した構造の２個の探触子の間隔を変化させる場合であ
る。第８図は用いた音響レンズの形状で、第９図は骨用
超音波診断装置の測定システム、第１０図は干渉曲線の
一例である。 １・・・縦波用超音波トランスジューサ、２・・・縦波
用超音波トランスジューサ、３・・・骨、４・・・筋肉
、５・・・アコースティック・エミッション計測装置、
６・・・超音波発生装置、７・・・超音波トランスジュ
ーサ、８・・・アコースティック・エミッションの受渡
用トランスジューサ、９・・・骨、ｌＯ・・・筋肉、１
１・・・円筒曲面、１２・・・音響レンズ、１３・・・
ＰＺＴの圧電超音波トランスジューサ、１４・・・カッ
プラとしての水、１５・・・骨、１６・・・レンズの焦
点位置、１７・・・合成ゴムでできた水嚢、１８・・・
水嚢と皮膚との接触面、１９・・・Ｌ Ｓ Ｓ ＣＷの
伝搬距離、２０・・・送信時のリークパルス、２１・・
・円筒曲面での反射パルス、２２・・・骨に垂直入射す
る波、２３・・・骨の表面、２４・・・骨の表面での反
射パルス、２５・・・Ｌ Ｓ Ｓ ＣＷのパルス、２６
・・・筋肉、２７・・・探触子の中心軸を伝搬する超音
波ビーム、２８・・・距離計測用超音波トランスジュー
サ、２９・・・骨に垂直な方向、３０・・・分割した構
造の探触子、３１・・・分割した構造の探触子造の探触
子、３２・・・音響レンズ、３３・・・１メガヘルツの
ＰＺＴ超音波トランスジューサ、３４・・・音響レンズ
開口曲面、３５・・・電気回路部、３６・・・超音波探
触子の走査部、３７・・・解析筋 回 ワ 業 り 図 如 巴 拓 ゴ 図 第 巳
って、第１図は透過法であり、第２図はアコ−ステイク
・エミッション法による骨の診断装置である。第３図は
探触子に円筒レンズを用いた場合の一実施例、第４図は
トランスジューサの出力端で観察したオシロスコープ上
のパルス列であり、第５図は超音波探触子と骨までの距
離を精確に測定するための超音波トランスジューサの構
成で、図（ａ）はトランスジューサを分割してスイッチ
で切り換えることにより、探触子の中心軸を伝搬する超
音波ビームだけを取り出す方法であり、図（ｂ）は複数
の距離計測用超音波トランスジューサを補助として用い
る構成である。第６図及び第７図はｓｓｃｗＯ伝搬路長
を変化させる方法であって、第６図は探触子を骨に垂直
な方向移動させる場合、第７図は第３図の探触子を２分
割した構造の２個の探触子の間隔を変化させる場合であ
る。第８図は用いた音響レンズの形状で、第９図は骨用
超音波診断装置の測定システム、第１０図は干渉曲線の
一例である。 １・・・縦波用超音波トランスジューサ、２・・・縦波
用超音波トランスジューサ、３・・・骨、４・・・筋肉
、５・・・アコースティック・エミッション計測装置、
６・・・超音波発生装置、７・・・超音波トランスジュ
ーサ、８・・・アコースティック・エミッションの受渡
用トランスジューサ、９・・・骨、ｌＯ・・・筋肉、１
１・・・円筒曲面、１２・・・音響レンズ、１３・・・
ＰＺＴの圧電超音波トランスジューサ、１４・・・カッ
プラとしての水、１５・・・骨、１６・・・レンズの焦
点位置、１７・・・合成ゴムでできた水嚢、１８・・・
水嚢と皮膚との接触面、１９・・・Ｌ Ｓ Ｓ ＣＷの
伝搬距離、２０・・・送信時のリークパルス、２１・・
・円筒曲面での反射パルス、２２・・・骨に垂直入射す
る波、２３・・・骨の表面、２４・・・骨の表面での反
射パルス、２５・・・Ｌ Ｓ Ｓ ＣＷのパルス、２６
・・・筋肉、２７・・・探触子の中心軸を伝搬する超音
波ビーム、２８・・・距離計測用超音波トランスジュー
サ、２９・・・骨に垂直な方向、３０・・・分割した構
造の探触子、３１・・・分割した構造の探触子造の探触
子、３２・・・音響レンズ、３３・・・１メガヘルツの
ＰＺＴ超音波トランスジューサ、３４・・・音響レンズ
開口曲面、３５・・・電気回路部、３６・・・超音波探
触子の走査部、３７・・・解析筋 回 ワ 業 り 図 如 巴 拓 ゴ 図 第 巳
Claims (3)
- （１）、体外に送受一対の、あるいは送受兼用の超音波
探触子を配し、経皮膚的に数メガヘルツ以下の超音波を
骨に斜め方向より照射し、骨の表面近傍に沿って伝搬す
る漏洩表面擬似縦波超音波を励振、伝搬させ、所定の距
離だけ伝搬させたところで漏洩表面擬似縦波超音波を検
出し、その伝搬距離と伝搬時間とより音速を測定するこ
とを特徴とする骨の超音波診断装置。 - （２）、上記送受の超音波探触子より骨に向って放射し
、あるいは検出するときの超音波ビームの方向が骨の表
面に対する入射角として２０〜６０度の範囲にあること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の骨の超音波診
断装置。 - （３）、上記漏洩表面擬似縦波超音波の測定すべき伝搬
距離を超音波探触子の移動により僅かに変化させ、その
距離の変化分に対応する超音波出力の位相あるいは伝搬
時間の変化分を検出することにより音速を求めることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の骨の超音波診断
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2167299A JP2796179B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 骨の超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2167299A JP2796179B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 骨の超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0454944A true JPH0454944A (ja) | 1992-02-21 |
| JP2796179B2 JP2796179B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=15847181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2167299A Expired - Lifetime JP2796179B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 骨の超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2796179B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996018342A1 (fr) * | 1994-12-14 | 1996-06-20 | Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya | Dispositif et procede de diagnostic de l'osteoporose |
| WO1997013145A1 (en) * | 1995-10-04 | 1997-04-10 | Sunlight Ultrasound Technologies Limited | Ultrasonic device for determining bone characteristics |
| WO1997019641A1 (en) * | 1995-11-29 | 1997-06-05 | Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya | Apparatus and method for diagnosing osteoporosis |
| WO1997030635A1 (fr) * | 1996-02-21 | 1997-08-28 | Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya | Procede et dispositif de diagnostic de l'osteoporose |
| US6221019B1 (en) | 1995-10-04 | 2001-04-24 | Sunlight Ultrasound Technologies Limited | Ultrasonic device for determining bone characteristics |
| JP2003506693A (ja) * | 1999-08-09 | 2003-02-18 | クロス マッチ テクノロジーズ， インコーポレイテッド | 圧電膜指紋スキャナ |
-
1990
- 1990-06-26 JP JP2167299A patent/JP2796179B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996018342A1 (fr) * | 1994-12-14 | 1996-06-20 | Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya | Dispositif et procede de diagnostic de l'osteoporose |
| WO1997013145A1 (en) * | 1995-10-04 | 1997-04-10 | Sunlight Ultrasound Technologies Limited | Ultrasonic device for determining bone characteristics |
| US6221019B1 (en) | 1995-10-04 | 2001-04-24 | Sunlight Ultrasound Technologies Limited | Ultrasonic device for determining bone characteristics |
| WO1997019641A1 (en) * | 1995-11-29 | 1997-06-05 | Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya | Apparatus and method for diagnosing osteoporosis |
| US5817020A (en) * | 1995-11-29 | 1998-10-06 | Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya | Apparatus and method for diagnosing osteoporosis |
| WO1997030635A1 (fr) * | 1996-02-21 | 1997-08-28 | Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya | Procede et dispositif de diagnostic de l'osteoporose |
| JP2003506693A (ja) * | 1999-08-09 | 2003-02-18 | クロス マッチ テクノロジーズ， インコーポレイテッド | 圧電膜指紋スキャナ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2796179B2 (ja) | 1998-09-10 |
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