JPH05237108A - Ultrasonic transmission inspecting instrument - Google Patents

Ultrasonic transmission inspecting instrument

Info

Publication number
JPH05237108A
JPH05237108A JP4078687A JP7868792A JPH05237108A JP H05237108 A JPH05237108 A JP H05237108A JP 4078687 A JP4078687 A JP 4078687A JP 7868792 A JP7868792 A JP 7868792A JP H05237108 A JPH05237108 A JP H05237108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
subject
ultrasonic
transducer
ultrasonic wave
reflected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4078687A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Marume
尚 丸目
Takayuki Sano
孝之 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP4078687A priority Critical patent/JPH05237108A/en
Publication of JPH05237108A publication Critical patent/JPH05237108A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/11Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/0289Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/048Transmission, i.e. analysed material between transmitter and receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To always keep a measuring condition constant, and to obtain measuring data having reproducibility, and also, being comparable thereby by detecting an ultrasonic wave reflected by a subject, or allowed to transmit through the subject, and moreover, comparing a two-dimensional distribution of the ultrasonic wave with a prescribed reference. CONSTITUTION:In the inside of a measuring tank 20, a subject 18 of a feel (foot), etc., and an ultrasonic matching liquid are contained. Also, on one inner wall in the measuring tank 20, a pair of ultrasonic transducer arrays 21, 22 are provided. That is, for instance, in one transducer array, an ultrasonic wave emitted from an emitting transducer 211, and also, reflected by the subject 18, or allowed to transmit through the subject 18 is detected by a detecting transducer 212. Moreover, a two-dimensional distribution of the detected ultrasonic wave is compared with a prescribed reference, and whether or not their difference is separated above a prescribed value is checked. In such a way, a measuring condition is always kept constant, by which measuring data which has reproducibility, and can be compared strictly with each other.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、骨粗鬆症(こつそしょ
うしょう)の診断等に利用される超音波透過検査装置或
いは超音波骨塩定量装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic transmission inspection device or an ultrasonic bone mineral quantification device used for diagnosis of osteoporosis.

【0002】[0002]

【従来の技術】骨粗鬆症はカルシウム不足等により骨組
織の密度が低下する症状であるが、その診断のため、骨
中に超音波を透過させ、骨中における超音波の速度(音
速)や透過量を測定することにより、骨の特性(骨塩密
度、スティフネス等)を定量測定するという方法が既に
考案されている。このような超音波検査は通常、軟組織
の薄い足の踵(かかと)に対して行なわれる。
2. Description of the Related Art Osteoporosis is a condition in which the density of bone tissue decreases due to calcium deficiency or the like. For the diagnosis, ultrasonic waves are transmitted through the bone, and the speed (sound velocity) and the amount of the ultrasonic waves transmitted through the bone. A method of quantitatively measuring the characteristics of bone (bone mineral density, stiffness, etc.) by measuring the above has been devised. Such ultrasonography is usually performed on the heel of a thin soft tissue foot.

【0003】骨の特性を測定するための従来の装置(超
音波骨塩定量装置と呼ばれる)は、内壁に超音波発生器
と超音波検出器とが対向するように取り付けられた容器
(測定槽)を使用する。超音波発生器と超音波検出器に
は、通常、超音波トランスデューサと呼ばれる、超音波
の発生及び検出を1台で行なうことができる装置を用い
る。この測定槽内に、踵が超音波発生・検出器間を遮る
ように足を入れ、さらに、踵に超音波が入射する際の整
合を取るための(すなわち、踵の表面で反射される超音
波ができるだけ少なくなるようにするための)整合液と
して水を入れる。その状態で発生器から超音波を発射す
ると、超音波は踵骨を透過する際に、その骨塩量に応じ
た速度で伝播し、また、減衰を受ける。従って、検出器
により超音波の速度或いは透過量を測定することによ
り、被検体である踵骨の骨塩量に相当する量を測定する
ことができる。
A conventional device for measuring the characteristics of bone (called an ultrasonic bone mineral quantification device) is a container (measuring tank) in which an ultrasonic generator and an ultrasonic detector are mounted on the inner wall so as to face each other. ) Is used. For the ultrasonic generator and the ultrasonic detector, a device called an ultrasonic transducer that can generate and detect ultrasonic waves with one unit is usually used. In this measuring tank, put your feet so that the heel may block the ultrasonic wave generation / detection device, and also for matching when the ultrasonic wave is incident on the heel (that is, the ultrasonic waves reflected on the surface of the heel should be Add water as a matching liquid (so that the sound waves are as low as possible). When an ultrasonic wave is emitted from the generator in that state, the ultrasonic wave propagates at a speed corresponding to the amount of bone mineral and is attenuated when passing through the calcaneus. Therefore, by measuring the velocity or the amount of transmission of ultrasonic waves with a detector, the amount corresponding to the amount of bone mineral in the calcaneus, which is the subject, can be measured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】骨塩量測定値は、測定
箇所が一定でないと無意味である。すなわち、人により
測定箇所が異なればそれらのデータは比較のしようがな
いし、同一人でも測定毎に測定箇所が異なれば経年変化
を正確にトレースすることができず、的確な診断を下す
ことができない。従って、超音波透過検査を行なう被検
体の箇所は常に一定であることが望ましい。ここで、測
定槽の底に足(被検体)を置く位置を描く等により測定
箇所を或る程度一定にすることはできる。しかし、被検
体の表面で反射される超音波の量は、被検体の表面の
(超音波の伝播方向に対する)角度に依存するため、透
過量の測定結果は被検体の表面角度の違い(すなわち、
被検体の向き或いは被検体の表面形状の違い)にも影響
される。従って、単に足を置く位置を描くだけでは、十
分に再現性のある、相互に比較し得るデータを得ること
が難しい。
The measurement value of bone mineral content is meaningless unless the measurement points are constant. In other words, if the measurement points differ from person to person, it will not be possible to compare these data, and even if the same person has different measurement points from each measurement, secular changes cannot be accurately traced and accurate diagnosis cannot be made. .. Therefore, it is desirable that the location of the subject to be subjected to the ultrasonic transmission inspection is always constant. Here, the measurement location can be made constant to some extent by drawing the position where the foot (subject) is placed on the bottom of the measurement tank. However, since the amount of ultrasonic waves reflected by the surface of the subject depends on the angle (with respect to the propagation direction of the ultrasonic waves) of the surface of the subject, the measurement result of the amount of transmission shows that the difference in the surface angle of the subject (that is, ,
It is also affected by the orientation of the subject or the difference in the surface shape of the subject. Therefore, it is difficult to obtain sufficiently reproducible and mutually comparable data by simply drawing the position where the foot is placed.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために成された本発明では、被検体の表面で反射する
超音波及び被検体を透過する超音波を測定することによ
り被検体の超音波透過特性を検査する超音波透過検査装
置において、 a)内部に被検体及び超音波整合液を入れる測定槽と、 b)測定槽の一方の内壁において2次元的に配置された
複数の超音波検出素子から成る検出素子アレイと、 c)被検体により反射され、或いは、被検体を透過し
て、上記検出素子アレイに到達し、各超音波検出素子で
検出された超音波の2次元分布を所定の基準と比較する
チェック手段とを備えることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention made to solve such a problem, the ultrasonic wave reflected on the surface of the object and the ultrasonic wave transmitted through the object are measured to measure the object. An ultrasonic transmission inspection apparatus for inspecting ultrasonic transmission characteristics, comprising: a) a measuring tank in which a test object and an ultrasonic matching liquid are placed, and b) a plurality of ultrasonic sensors arranged two-dimensionally on one inner wall of the measuring tank. A detection element array composed of sound wave detection elements, and c) Two-dimensional distribution of ultrasonic waves reflected by a subject or transmitted through the subject to reach the above-mentioned detection element array and detected by each ultrasound detection element. And a check means for comparing with a predetermined standard.

【0006】[0006]

【作用】例えば被検体の表面で反射された超音波を検出
素子アレイの各超音波検出素子で検出することにより
(この場合、超音波発生素子は検出素子アレイと同じ側
の内壁面に設けられている)、反射波の2次元強度分布
を得ることができる。超音波発生素子の正面の被検体表
面の角度が所定の基準検査状態として定められた角度と
異なるときは、この反射波の2次元分布が基準の分布形
から外れる。このような場合には、超音波透過検査を行
なっても他のデータと比較することのできるデータを得
ることが難しいため、チェック手段によりチェックし、
再測定を行なったり、(被検体の向き或いは位置を変化
させるように)警報を発したりする等の適切な対応を促
す。
By detecting the ultrasonic waves reflected on the surface of the subject with each ultrasonic detecting element of the detecting element array (in this case, the ultrasonic generating element is provided on the inner wall surface on the same side as the detecting element array). It is possible to obtain the two-dimensional intensity distribution of the reflected wave. When the angle of the surface of the subject in front of the ultrasonic wave generating element is different from the angle defined as the predetermined reference inspection state, the two-dimensional distribution of this reflected wave deviates from the reference distribution form. In such a case, it is difficult to obtain data that can be compared with other data even if an ultrasonic transmission test is performed.
Prompt appropriate measures such as re-measurement and issuing an alarm (to change the orientation or position of the subject).

【0007】また、被検体を透過してきた超音波につい
ても同様に(この場合、超音波発生素子は検出素子アレ
イとは反対側の内壁面に設けられている)、検出素子ア
レイにより2次元強度分布が得られるが、この分布形も
被検体の(超音波入射側の)表面の角度に依存するた
め、チェック手段がこれを予め定められた基準と比較
し、基準からの差が所定以上であるか否かをチェックす
る。これにより、反射波の場合と同様に、超音波の入射
位置における被検体の表面角度をほぼ一定にすることが
できるようになる。
Similarly, for the ultrasonic waves transmitted through the subject (in this case, the ultrasonic wave generating element is provided on the inner wall surface opposite to the detecting element array), the two-dimensional intensity is detected by the detecting element array. Although a distribution is obtained, this distribution shape also depends on the angle of the surface (on the ultrasonic wave incident side) of the subject, so the checking means compares this with a predetermined reference, and if the difference from the reference is greater than a predetermined value, Check if there is. As a result, as in the case of the reflected wave, the surface angle of the subject at the ultrasonic wave incident position can be made substantially constant.

【0008】[0008]

【実施例】本発明の一実施例である超音波骨塩定量装置
を図1〜図6により説明する。本装置は図2に示す通
り、測定部10、整合液制御部11、超音波発生制御部
12、超音波検出部13、周波数制御部14、時間差測
定部15、強度測定部16、及び主制御部17から成
る。主制御部17はCPU、ROM、RAM等(図示せ
ず)を備えたマイクロコンピュータにより構成され、予
めROMに格納されたプログラムに従って後述するよう
な骨塩定量処理を行なう。測定部10には図1に示す通
り、被検体である踵(足)を入れる測定槽20、及び、
測定槽20の内壁に対向して設けられた1対の超音波ト
ランスデューサアレイ21、22が含まれる。超音波ト
ランスデューサアレイ21、22はいずれも多数の超音
波トランスデューサが2次元的に配列されたものであ
り、各トランスデューサは超音波を発生するとともに、
検出することもできる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ultrasonic bone mineral quantifying device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the apparatus includes a measurement unit 10, a matching liquid control unit 11, an ultrasonic wave generation control unit 12, an ultrasonic wave detection unit 13, a frequency control unit 14, a time difference measurement unit 15, an intensity measurement unit 16, and a main control. It consists of part 17. The main control unit 17 is composed of a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM and the like (not shown), and performs a bone mineral quantification process described below according to a program stored in the ROM in advance. As shown in FIG. 1, the measurement unit 10 includes a measurement tank 20 for receiving a heel (foot) that is a subject, and
A pair of ultrasonic transducer arrays 21 and 22 provided to face the inner wall of the measuring tank 20 is included. Each of the ultrasonic transducer arrays 21 and 22 has a large number of ultrasonic transducers two-dimensionally arranged, and each transducer generates ultrasonic waves and
It can also be detected.

【0009】本超音波骨塩量測定装置による骨塩量測定
の手順を図3のフローチャート及び図4〜図6により説
明する。まず、整合液制御部11より所定温度に制御さ
れた超音波整合液(例えば、水)を所定量だけ測定槽2
0内に注入し、被検体である足を測定槽20内に入れて
測定準備を整える(ステップS1)。
The procedure for measuring the amount of bone mineral with this ultrasonic bone mineral amount measuring apparatus will be described with reference to the flow chart of FIG. 3 and FIGS. First, a predetermined amount of ultrasonic matching liquid (for example, water) whose temperature is controlled by the matching liquid control unit 11 to a predetermined temperature is measured in the measuring tank 2
0 is injected into the measurement tank 20, and the foot of the subject is put into the measurement tank 20 to prepare for measurement (step S1).

【0010】次に、被検体が予め定められた基準位置及
び向きに正しく置かれているか否かをチェックする。そ
のため、一方のトランスデューサアレイ21の中の予め
定められたトランスデューサ211(例えば、トランス
デューサアレイ21の中央のトランスデューサ等)から
超音波パルスを発射させる。そして、トランスデューサ
アレイ21の全てのトランスデューサ212(発射した
トランスデューサ211も含む)により、そのトランス
デューサ21のほぼ正面の被検体表面で反射された超音
波を検出する。主制御部17はこれらのデータを集め、
反射波の2次元強度分布を得る(ステップS2)。な
お、ここではできるだけ空間分解能の高い超音波を使用
することが望ましい。そのため、ここで発射する超音波
の周波数は後述の減衰度測定の際に使用する超音波の周
波数よりも高いもの(例えば3MHz程度のもの)を使
用する。発射超音波の周波数の設定は、周波数制御部1
4が行なう。
Next, it is checked whether or not the subject is correctly placed at a predetermined reference position and orientation. Therefore, an ultrasonic pulse is emitted from a predetermined transducer 211 in one transducer array 21 (for example, the transducer in the center of the transducer array 21). Then, all the transducers 212 (including the emitted transducer 211) of the transducer array 21 detect the ultrasonic waves reflected on the surface of the subject almost in front of the transducer 21. The main controller 17 collects these data,
A two-dimensional intensity distribution of the reflected wave is obtained (step S2). Here, it is desirable to use ultrasonic waves having a spatial resolution as high as possible. Therefore, the frequency of the ultrasonic wave emitted here is higher than the frequency of the ultrasonic wave used in the later-described attenuation measurement (for example, about 3 MHz). The frequency of the emitted ultrasonic waves is set by the frequency control unit 1
4 does.

【0011】被検体の表面が測定槽20の内壁面に対し
てほぼ平行に近い場合には、超音波を発射したトランス
デューサ211において強度が最も高くなる2次元検出
強度分布(図4の左側の図)が得られるが、被検体の表
面が内壁面に対して傾斜している場合には、2次元検出
強度分布のピーク位置は発射したトランスデューサ21
1とは別の所となる。従って、図6(a)に示すよう
に、所定位置のトランスデューサ211から発射された
超音波の反射波の2次元検出強度分布31が所定の範囲
(下限値32、上限値33、中央値34)内に入るか否
かを判断する(ステップS3)ことにより、そのトラン
スデューサの正面に被検体の平面部分が来ているか否か
(或いは、所定の角度となっているか否か)をチェック
することができる。なお、2次元検出強度分布31に対
するチェックは、この他にも、分布のピーク高さが所定
の範囲内に入っているか否か(図6(b))、ピーク位
置が発射したトランスデューサの位置から所定の近傍内
にあるか否か(図6(c))、或いは、分布に複数のピ
ークが存在したり、形状が異常でないか否か(図6
(d))等を判断するようにしてもよい。
When the surface of the subject is almost parallel to the inner wall surface of the measuring tank 20, the intensity of the ultrasonic wave emitted by the transducer 211 is the highest. ) Is obtained, but when the surface of the subject is inclined with respect to the inner wall surface, the peak position of the two-dimensional detected intensity distribution is the transducer 21
It is a different place from 1. Therefore, as shown in FIG. 6A, the two-dimensional detected intensity distribution 31 of the reflected wave of the ultrasonic wave emitted from the transducer 211 at a predetermined position has a predetermined range (lower limit value 32, upper limit value 33, median value 34). It is possible to check whether or not the flat surface portion of the subject is in front of the transducer (or whether or not the angle is a predetermined angle) by determining whether or not the inside of the transducer enters (step S3). it can. In addition to the above, the two-dimensional detection intensity distribution 31 is checked by checking whether the peak height of the distribution is within a predetermined range (FIG. 6 (b)). Whether it is within a predetermined neighborhood (FIG. 6C), or whether there are multiple peaks in the distribution or whether the shape is abnormal (FIG. 6C).
(D)) or the like may be determined.

【0012】このようなチェックをトランスデューサア
レイ21の複数のトランスデューサについて行なうこと
により、被検体の位置及び角度が所定の基準位置、基準
角度となっているか否かを判断することができる。図6
に示すように、検出された2次元強度分布31が所定範
囲32〜33内に入っていなければ、操作者或いは被検
者に対して警報を発し、再測定を行なったり、被検体
(足)の置き方を変えてもらうようにする。この場合
は、ステップS1から上記の過程を繰り返す。
By performing such a check with respect to a plurality of transducers of the transducer array 21, it is possible to determine whether or not the position and angle of the subject are the predetermined reference position and reference angle. Figure 6
If the detected two-dimensional intensity distribution 31 does not fall within the predetermined range 32 to 33, an alarm is issued to the operator or the subject, remeasurement is performed, or the subject (foot) is Ask them to change the way they are placed. In this case, the above process is repeated from step S1.

【0013】被検体の位置及び向きが一定の許容範囲内
にあることが確認された後、各トランスデューサアレイ
21、22により、測定槽20の各内壁から被検体まで
の距離を測定する(ステップS4)。一方のトランスデ
ューサアレイ21によりその側の距離を測定する手順を
図4により説明する。まず、超音波発生制御部12を用
いて、トランスデューサアレイ21の中の1個のトラン
スデューサ211から超音波パルスを発射させる。そし
て、上記同様、トランスデューサアレイ21の全てのト
ランスデューサ(発射したトランスデューサ211も含
む)により、被検体18の表面で反射された超音波を検
出する。なお、ここにおいてもできるだけ空間分解能の
高い超音波を使用することが望ましいため、後述の減衰
度測定の際に使用する超音波の周波数よりも高い周波数
(例えば3MHz程度)の超音波を使用する。
After it is confirmed that the position and orientation of the subject are within a certain allowable range, the distance from each inner wall of the measuring tank 20 to the subject is measured by each transducer array 21, 22 (step S4). ). A procedure for measuring the distance on that side by one transducer array 21 will be described with reference to FIG. First, the ultrasonic wave generation control unit 12 is used to emit an ultrasonic wave pulse from one transducer 211 in the transducer array 21. Then, similarly to the above, all the transducers of the transducer array 21 (including the emitted transducer 211) detect the ultrasonic waves reflected on the surface of the subject 18. Since it is desirable to use an ultrasonic wave having a spatial resolution as high as possible, an ultrasonic wave having a frequency (for example, about 3 MHz) higher than the frequency of the ultrasonic wave used in the attenuation measurement described later is used.

【0014】時間差測定部15では、トランスデューサ
211で超音波パルスが発射されてから各トランスデュ
ーサ212で反射パルスが検出されるまでの時間差を測
定し、その時間差を基に、発射トランスデューサ211
−被検体18の表面−検出トランスデューサ212の間
の距離L1+L11を算出する(超音波整合液における超
音波の速度は後述するように別途検出する)。発射トラ
ンスデューサ211と検出トランスデューサ212との
間の距離dは既知であるため、この側の壁面と被検体1
8の表面との間の距離L1は測定値L1+L11から算出す
ることができる。同様にして、反対側の内壁のトランス
デューサアレイ22についても各トランスデューサと被
検体18との間の距離L2を測定する。測定槽20の両
内壁の間の距離Lは既知であるため、対応するトランス
デューサによる測定値L1、L2をこの距離Lから引くこ
とにより、被検体18の(超音波透過方向の)厚さLb
をトランスデューサアレイ21、22の各点について検
出することができる。
The time difference measuring unit 15 measures the time difference between the ultrasonic pulse being emitted by the transducer 211 and the reflected pulse being detected by each transducer 212, and the emission transducer 211 is measured based on the time difference.
-The distance L1 + L11 between the surface of the subject 18 and the detection transducer 212 is calculated (the speed of the ultrasonic wave in the ultrasonic matching liquid is separately detected as described later). Since the distance d between the firing transducer 211 and the detection transducer 212 is known, the wall on this side and the subject 1
The distance L1 from the surface of 8 can be calculated from the measured value L1 + L11. Similarly, for the transducer array 22 on the inner wall on the opposite side, the distance L2 between each transducer and the subject 18 is measured. Since the distance L between both inner walls of the measuring tank 20 is known, the thickness Lb (in the ultrasonic wave transmitting direction) of the subject 18 is subtracted by subtracting the measured values L1 and L2 by the corresponding transducers from this distance L.
Can be detected for each point of the transducer arrays 21, 22.

【0015】この距離データを基に、所定の基準によ
り、超音波透過測定を行なう点或いは領域を決定する
(ステップS5)。例えば、被検体18の厚さLbが最
も大きい点、或いは、その点の周辺の所定数のトランス
デューサの領域、等として定めることができる。
Based on the distance data, a point or a region for ultrasonic transmission measurement is determined according to a predetermined standard (step S5). For example, it can be defined as a point having the largest thickness Lb of the subject 18 or a region of a predetermined number of transducers around the point.

【0016】被検体18が足(踵)である場合には、ト
ランスデューサアレイ21に戻ってくる超音波には、足
の表面(皮膚)で反射されるものと、足の内部の軟組織
と骨組織との境界で反射されるものがある。すなわち、
上記「被検体18の表面」とは、皮膚である場合と骨組
織の表面である場合とがある。しかし、これらの表面で
反射され、戻ってくる超音波パルスの到達時刻には時間
的なズレがあるため、両者は区別して検出することがで
きる。いずれを採用するかは測定目的に応じて選択する
ことができるが、骨塩定量を行なう場合には、骨組織の
表面までの距離を測定する。
When the subject 18 is a foot (heel), the ultrasonic waves returning to the transducer array 21 are those reflected on the surface (skin) of the foot, and the soft tissue and bone tissue inside the foot. Some are reflected at the boundary with. That is,
The “surface of the subject 18” may be skin or the surface of bone tissue. However, the arrival time of the ultrasonic pulse that is reflected by these surfaces and returns is different from each other in time, so that they can be detected separately. Which one is adopted can be selected according to the purpose of measurement, but when quantifying bone mineral, the distance to the surface of the bone tissue is measured.

【0017】トランスデューサアレイ21の各トランス
デューサで検出される超音波の強度の分布は、反射面
(足18の表面或いは足18の内部の軟組織と骨組織と
の境界)がトランスデューサ211の表面に平行である
場合には図4に示すように発射した箇所で最も高いピー
クを有するようになるが、反射面が傾いている場合には
必ずしもそうはならず、発射したトランスデューサ21
1では僅かの量の超音波しか検出されないこともあり得
る。本実施例の超音波骨塩定量装置では、このような場
合でも確実に距離を測定することができるという利点が
ある。
The intensity distribution of the ultrasonic waves detected by each transducer of the transducer array 21 is such that the reflecting surface (the surface of the foot 18 or the boundary between the soft tissue and the bone tissue inside the foot 18) is parallel to the surface of the transducer 211. In some cases, as shown in FIG. 4, it has the highest peak at the location where it is fired, but this is not always the case when the reflecting surface is tilted, and the emitted transducer 21
It is possible that 1 may detect only a small amount of ultrasonic waves. The ultrasonic bone mineral quantification device of this embodiment has an advantage that the distance can be reliably measured even in such a case.

【0018】次に、上記の距離測定で選択された点又は
領域のトランスデューサを用いて、超音波透過測定を行
なう。これを図5により説明する。まず、被検体18中
での超音波の減衰を少なくするため、周波数制御部14
により使用超音波の周波数を距離測定の際に用いたもの
よりは低い周波数(例えば500kHz程度)に設定す
る。そして超音波発生制御部12により一方のトランス
デューサアレイ21の中の選択されたトランスデューサ
213から超音波を発射し(ステップS6)、対向する
トランスデューサアレイ22の各トランスデューサ21
4でそれを検出する(ステップS7)。トランスデュー
サ213から発射された超音波は被検体18(踵骨)の
表面で屈折して広がるため、対向するトランスデューサ
アレイ22では広い範囲のトランスデューサ214で超
音波が検出される。検出された超音波の強度値は超音波
検出部13から強度測定部16に送られ、そこで全て加
算される(ステップS8)。この加算値(総和)をSt
とする(透過成分量)。
Next, ultrasonic transmission measurement is performed using the transducer of the point or area selected in the above distance measurement. This will be described with reference to FIG. First, in order to reduce the attenuation of ultrasonic waves in the subject 18, the frequency control unit 14
Thus, the frequency of the ultrasonic wave used is set to a lower frequency (for example, about 500 kHz) than that used for distance measurement. Then, the ultrasonic wave generation control unit 12 emits ultrasonic waves from the selected transducer 213 in the one transducer array 21 (step S6), and each transducer 21 of the opposing transducer array 22.
It is detected in step 4 (step S7). Since the ultrasonic waves emitted from the transducer 213 are refracted and spread on the surface of the subject 18 (calcaneus), the ultrasonic waves are detected by the transducer 214 in a wide range in the opposing transducer array 22. The intensity values of the detected ultrasonic waves are sent from the ultrasonic wave detection unit 13 to the intensity measurement unit 16 where they are all added (step S8). This added value (sum) is St
And (amount of transmitted component).

【0019】次に、被検体18を測定槽20から出し
(ステップS9)、被検体が介在しない状態で同じトラ
ンスデューサ213から超音波を発射し(ステップS1
0)、トランスデューサアレイ22の全てのトランスデ
ューサ214でそれを検出する(ステップS11)。こ
のときの全超音波検出量の加算値(総和)をWtとする
(基準量。ステップS12)。なお、このとき、超音波
整合液(水)中における超音波の速度も測定する。
Next, the subject 18 is taken out of the measuring tank 20 (step S9), and ultrasonic waves are emitted from the same transducer 213 without the subject being interposed (step S1).
0), all the transducers 214 of the transducer array 22 detect it (step S11). The added value (sum) of all the ultrasonic detection amounts at this time is set to Wt (reference amount, step S12). At this time, the speed of ultrasonic waves in the ultrasonic matching liquid (water) is also measured.

【0020】簡単な検査であれば、St/Wtを被検体
18による超音波減衰度として検査値として用いること
ができる。ここでいう減衰度St/Wtは次のようにし
て求められる。いま、ステップS6、S10でトランス
デューサ213から発射された超音波の強度をI0とす
ると、それぞれの超音波検出量の総和St、Wtは次の
ように表わされる。 St=I0・exp{−μw・(L−Lb)−μb・Lb} Wt=I0・exp{−μw・L} ここで、μw、μbはそれぞれ超音波整合液(水)及び被
検体18の減衰率(係数)、Lはトランスデューサ間の
距離、Lbは被検体18の厚さである。これらの式よ
り、減衰度St/Wtは St/Wt=exp{(μw−μb)・Lb} となる。
In the case of a simple inspection, St / Wt can be used as the inspection value as the ultrasonic attenuation by the subject 18. The attenuation degree St / Wt here is obtained as follows. Now, assuming that the intensity of the ultrasonic wave emitted from the transducer 213 in steps S6 and S10 is I0, the sum St, Wt of the respective ultrasonic wave detection amounts is expressed as follows. St = I0 · exp {−μw · (L−Lb) −μb · Lb} Wt = I0 · exp {−μw · L} where μw and μb are the ultrasonic matching liquid (water) and the object 18 respectively. Attenuation rate (coefficient), L is the distance between the transducers, and Lb is the thickness of the subject 18. From these equations, the attenuation degree St / Wt is St / Wt = exp {(μw−μb) · Lb}.

【0021】しかし、ここで測定されたWtには、被検
体18の表面で反射される分も含まれているため、更に
厳密な測定を行なうためには、被検体18の表面で反射
される超音波成分SrをWtから除いておかなければな
らない。そのため、本実施例の超音波骨塩定量装置で
は、超音波を発射する側のトランスデューサアレイ21
においても、各トランスデューサ215(発射トランス
デューサ213を含む)で、被検体18の表面(ここで
は、踵骨の表面の他、足の表面(皮膚)も含む)で反射
され、戻ってくる超音波を検出する(ステップS7)。
そして、各トランスデューサ215により検出される超
音波の量の総和をとる(ステップS8)ことにより、反
射成分量Srを求めることができる。こうして、被検体
(踵骨)18の超音波減衰度は、St/(Wt−Sr)
より求めることができる(ステップS13)。被検体で
ある踵骨の骨塩量は、この減衰度を予め求められている
関係式(或いは変換テーブル)に代入することにより求
める。
However, since the Wt measured here includes the amount of light reflected by the surface of the object 18, the more accurate measurement is reflected by the surface of the object 18. The ultrasonic component Sr must be removed from Wt. Therefore, in the ultrasonic bone mineral quantification device of this embodiment, the transducer array 21 on the side that emits ultrasonic waves is used.
Also, in each of the transducers 215 (including the firing transducer 213), ultrasonic waves reflected by the surface of the subject 18 (here, including the surface of the calcaneus as well as the surface of the foot (skin)) and returning are returned. It is detected (step S7).
Then, the reflection component amount Sr can be obtained by obtaining the sum of the amounts of ultrasonic waves detected by the respective transducers 215 (step S8). In this way, the ultrasonic attenuation of the subject (calcaneus) 18 is St / (Wt-Sr)
It can be obtained more (step S13). The bone mineral content of the calcaneus, which is the subject, is obtained by substituting this attenuation degree into a relational expression (or conversion table) that has been obtained in advance.

【0022】以上で被検体18の超音波透過特性の検査
を一応終了するが、同様の手順を逆方向に行ない、すな
わち、トランスデューサアレイ22からトランスデュー
サアレイ21の方に超音波を透過させて同じように減衰
度を測定し、両測定によって得られた減衰度を平均した
値を被検体18の減衰度とするようにしてもよい。ま
た、先に求めた被検体18の厚さの値Lbを用いて、単
位距離当たりの減衰度を求めるようにしてもよい。
Although the inspection of the ultrasonic transmission characteristics of the subject 18 is completed for the time being, the same procedure is performed in the opposite direction, that is, ultrasonic waves are transmitted from the transducer array 22 to the transducer array 21 and the same procedure is performed. Alternatively, the attenuation may be measured, and the value obtained by averaging the attenuations obtained by the both measurements may be used as the attenuation of the subject 18. Further, the attenuation value per unit distance may be calculated using the value Lb of the thickness of the subject 18 calculated in advance.

【0023】減衰度測定については、ある範囲(例えば
200kHz〜1MHz)の各周波数について減衰度を
測定し、周波数に対する減衰度の変化の傾きにより骨の
物理的特性の評価を行なってもよい。上記実施例では、
被検体18の厚さを測定するために被検体の表面で反射
させる超音波の周波数を高くし、被検体18の超音波透
過特性を検査するために被検体を透過させる超音波の周
波数を低くしているが、このように発射する超音波の周
波数を切り替えるのではなく、広帯域周波数の超音波を
発射して、受信側(超音波検出部13)で目的とする周
波数(反射波を測定するのであれば高周波側、透過波を
測定するのであれば低周波側)だけをフィルタで取り出
すようにしてもよい。また、被検体表面の角度(すなわ
ち、被検体の位置及び向き)が所定の通りになっている
か否かをチェックするために上記実施例では反射波を使
用したが、図5に示されるように、透過波の2次元強度
分布を所定の基準分布と比較してチェックするようにし
てもよい。
For the attenuation measurement, the attenuation may be measured for each frequency in a certain range (for example, 200 kHz to 1 MHz), and the physical characteristics of bone may be evaluated by the slope of the change in the attenuation with respect to the frequency. In the above example,
The frequency of the ultrasonic wave reflected on the surface of the object 18 is increased to measure the thickness of the object 18, and the frequency of the ultrasonic wave transmitted to the object 18 is decreased to inspect the ultrasonic transmission characteristics of the object 18. However, instead of switching the frequency of the ultrasonic wave to be emitted in this way, an ultrasonic wave of a wide band frequency is emitted and the target frequency (the reflected wave is measured) on the receiving side (ultrasonic wave detecting section 13). In this case, only the high frequency side and the low frequency side when the transmitted wave is measured may be taken out by the filter. In addition, the reflected wave is used in the above-described embodiment to check whether or not the angle of the surface of the subject (that is, the position and the orientation of the subject) is predetermined, but as shown in FIG. Alternatively, the two-dimensional intensity distribution of the transmitted wave may be checked by comparing it with a predetermined reference distribution.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の超音波透過検査装置では、被検
体の表面で反射されてきた超音波、或いは被検体を透過
してきた超音波の2次元分布を、チェック手段が所定の
基準と比較し、その差が所定以上離れているか否かをチ
ェックする。このため、測定条件を常にほぼ一定とする
ことができ、再現性のある、相互に厳密に比較すること
の可能な測定データを得ることができる。
In the ultrasonic transmission inspection apparatus of the present invention, the checking means compares the two-dimensional distribution of the ultrasonic waves reflected on the surface of the subject or the ultrasonic waves transmitted through the subject with a predetermined reference. Then, it is checked whether or not the difference is more than a predetermined value. Therefore, the measurement conditions can be kept almost constant at all times, and reproducible measurement data that can be strictly compared with each other can be obtained.

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

【図1】 本発明の一実施例である超音波骨塩定量装置
の測定部の斜視図。
FIG. 1 is a perspective view of a measurement unit of an ultrasonic bone mineral quantification device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 実施例の超音波骨塩定量装置の構成を示すブ
ロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic bone mineral quantification device according to an embodiment.

【図3】 骨塩定量の際に主制御部が行なう処理を示す
フローチャート。
FIG. 3 is a flowchart showing a process performed by a main control unit when quantifying bone mineral.

【図4】 一方の内壁面のトランスデューサアレイによ
り被検体までの距離を測定する際の原理を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of measuring a distance to a subject by a transducer array on one inner wall surface.

【図5】 被検体の超音波透過特性を測定する際の原理
を示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the principle when measuring the ultrasonic transmission characteristics of a subject.

【図6】 2次元検出強度分布とチェック基準との関係
を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a two-dimensional detected intensity distribution and a check standard.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…測定部 11…整合液制
御部 12…超音波発生制御部 13…超音波検
出部 14…周波数制御部 15…時間差測
定部 16…強度測定部 17…主制御部 18…被検体(足) 20…測定槽 21、22…トランスデューサアレイ 211、213…発射トランスデューサ 212、214、215…検出トランスデューサ 31…2次元検出強度分布 32、33、34…基準分布範囲の下限、上限、中央値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Measurement part 11 ... Matching liquid control part 12 ... Ultrasonic wave generation control part 13 ... Ultrasonic wave detection part 14 ... Frequency control part 15 ... Time difference measurement part 16 ... Intensity measurement part 17 ... Main control part 18 ... Subject (foot) 20 ... Measuring tank 21, 22 ... Transducer array 211, 213 ... Emitting transducer 212, 214, 215 ... Detection transducer 31 ... Two-dimensional detection intensity distribution 32, 33, 34 ... Lower limit, upper limit, median of standard distribution range

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検体の表面で反射する超音波及び被検
体を透過する超音波を測定することにより被検体の超音
波透過特性を検査する超音波透過検査装置において、 a)内部に被検体及び超音波整合液を入れる測定槽と、 b)測定槽の一方の内壁において2次元的に配置された
複数の超音波検出素子から成る検出素子アレイと、 c)被検体により反射され、或いは、被検体を透過し
て、上記検出素子アレイに到達し、各超音波検出素子で
検出された超音波の2次元分布を所定の基準と比較する
チェック手段とを備えることを特徴とする超音波透過検
査装置。
1. An ultrasonic transmission inspection apparatus for inspecting ultrasonic transmission characteristics of a subject by measuring ultrasonic waves reflected on the surface of the subject and ultrasonic waves transmitted through the subject, wherein: a) the subject inside And a measurement tank containing an ultrasonic matching liquid, b) a detection element array including a plurality of ultrasonic detection elements arranged two-dimensionally on one inner wall of the measurement tank, and c) reflected by a subject, or An ultrasonic wave transmitting device, comprising: a check means for transmitting a two-dimensional distribution of ultrasonic waves that have passed through a subject to reach the detection element array and detected by each ultrasonic detection element and a predetermined reference. Inspection equipment.
JP4078687A 1992-02-27 1992-02-27 Ultrasonic transmission inspecting instrument Pending JPH05237108A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4078687A JPH05237108A (en) 1992-02-27 1992-02-27 Ultrasonic transmission inspecting instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4078687A JPH05237108A (en) 1992-02-27 1992-02-27 Ultrasonic transmission inspecting instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05237108A true JPH05237108A (en) 1993-09-17

Family

ID=13668785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4078687A Pending JPH05237108A (en) 1992-02-27 1992-02-27 Ultrasonic transmission inspecting instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05237108A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996018342A1 (en) * 1994-12-14 1996-06-20 Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya Osteoporosis diagnosing apparatus and method
WO1997019641A1 (en) * 1995-11-29 1997-06-05 Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya Apparatus and method for diagnosing osteoporosis
JP2008180523A (en) * 2007-01-23 2008-08-07 Hitachi Engineering & Services Co Ltd Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection device
KR100873565B1 (en) * 2001-07-20 2008-12-12 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨 Multi-zone transmitter for quantitative ultrasound and image measurement
JP2009119275A (en) * 2007-11-14 2009-06-04 Medison Co Ltd Ultrasound diagnostic device having transducers facing each other
JP2010029679A (en) * 1998-03-20 2010-02-12 Barbara Ann Karmanos Cancer Inst Apparatus and method for multidimensional detection of pathologic tissue

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996018342A1 (en) * 1994-12-14 1996-06-20 Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisya Osteoporosis diagnosing apparatus and method
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
JP2010029679A (en) * 1998-03-20 2010-02-12 Barbara Ann Karmanos Cancer Inst Apparatus and method for multidimensional detection of pathologic tissue
KR100873565B1 (en) * 2001-07-20 2008-12-12 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨 Multi-zone transmitter for quantitative ultrasound and image measurement
JP2008180523A (en) * 2007-01-23 2008-08-07 Hitachi Engineering & Services Co Ltd Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection device
JP2009119275A (en) * 2007-11-14 2009-06-04 Medison Co Ltd Ultrasound diagnostic device having transducers facing each other

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0076168B1 (en) Medium characterization system using ultrasonic waves
US6925870B2 (en) Ultrasonic fill level device and method
US4830015A (en) Method and system for measuring an ultrasound tissue characterization
EP0066343B1 (en) Method and apparatus for measuring ultrasonic attenuation characteristics
US6328695B1 (en) Method and an apparatus for investigating material properties of bone using ultrasound
EP0120886A1 (en) Measurement of ultrasound velocity in tissue
JPH0219786A (en) Phase coherence controllable ultrasonic echograph
US7679375B2 (en) System and method for detecting foreign objects in a product
EP0053034B1 (en) Method of determining stress distribution in a solid body
JPH05237108A (en) Ultrasonic transmission inspecting instrument
JP3019580B2 (en) Ultrasonic transmission inspection equipment
JP3052532B2 (en) Ultrasonic transmission inspection equipment
JPH021273B2 (en)
JPH05228148A (en) Ultrasonic transmission inspecting system
JPH05220146A (en) Ultrasonic transmission inspecting device
JPH05220147A (en) Ultrasonic transmission inspecting device
US20180372688A1 (en) Method for ultrasonic testing of an object
JPH0716224A (en) Ultrasonic transmission inspection device
JP4112526B2 (en) Ultrasonic flaw detection method and apparatus
Kazys et al. Online profiling of nonplanar objects by high-resolution air-coupled ultrasonic distance measurements
JP3834669B2 (en) Ultrasound bone diagnostic device
JP2824488B2 (en) Method of measuring plate thickness of concrete structure by ultrasonic pulse reflection method
JPH06217977A (en) Ultrasonic transmission examination device
JPH0713630B2 (en) Method and apparatus for inspecting object by ultrasonic echography
JPH05184569A (en) Ultrasonic wave transmission inspection device