JPH10295693A - 超音波による骨粗しょう症の評価方法およびその装置 - Google Patents
超音波による骨粗しょう症の評価方法およびその装置Info
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- JPH10295693A JPH10295693A JP14288797A JP14288797A JPH10295693A JP H10295693 A JPH10295693 A JP H10295693A JP 14288797 A JP14288797 A JP 14288797A JP 14288797 A JP14288797 A JP 14288797A JP H10295693 A JPH10295693 A JP H10295693A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被検者が、自分の骨粗しょう症の進行状態
を、骨内部の海綿骨の弾性係数を算出することで、日常
の生活をするうえでの安全性を力学的に検討し、画像を
見て容易に理解できるようにする。 【構成】 超音波を被検者の踵骨に送波して、その透過
伝播速度を求め、このデータからコンピュータによって
演算処理して、骨内部の海綿骨の骨梁長さ比、骨密度か
ら弾性係数を算出する。次に、この算出された被検者の
弾性係数と予め用意してある骨が破壊しやすい状態の弾
性係数（危険領域）および健常者の平均的な弾性係数と
を比較することで、骨粗しょう症の進行状態を評価す
る。
を、骨内部の海綿骨の弾性係数を算出することで、日常
の生活をするうえでの安全性を力学的に検討し、画像を
見て容易に理解できるようにする。 【構成】 超音波を被検者の踵骨に送波して、その透過
伝播速度を求め、このデータからコンピュータによって
演算処理して、骨内部の海綿骨の骨梁長さ比、骨密度か
ら弾性係数を算出する。次に、この算出された被検者の
弾性係数と予め用意してある骨が破壊しやすい状態の弾
性係数（危険領域）および健常者の平均的な弾性係数と
を比較することで、骨粗しょう症の進行状態を評価す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超音波を利用した骨粗し
ょう症の進行状態を評価する方法およびその装置に関す
るものである。
ょう症の進行状態を評価する方法およびその装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】高齢人口の増加に伴い、通常の生活をし
ていて骨折しやすくなる骨粗しょう症と呼ばれる病気に
なる人の急増は、医療分野において大きな問題となって
いる。骨粗しょう症は、骨のカルシウムなどの成分が少
なくなり骨量減少を生じ、強度低下に起因するひび割れ
や破損が起こりやすくなる病気で、女性で６０歳以上の
約３０％、男性で約１０％の人が該当するといわれてい
る。骨粗しょう症は早い時期に発見されると、種々の治
療により骨粗しょう症の進行を効果的に防ぐことができ
るので、定期的な検診による早期の発見が重要である。
このため従来はレントゲン（Ｘ線）放射、或はガンマ線
放射による骨ミネラル含有量（ＢＭＣ）測定により骨粗
しょう症の進行度を予測、調査していた。
ていて骨折しやすくなる骨粗しょう症と呼ばれる病気に
なる人の急増は、医療分野において大きな問題となって
いる。骨粗しょう症は、骨のカルシウムなどの成分が少
なくなり骨量減少を生じ、強度低下に起因するひび割れ
や破損が起こりやすくなる病気で、女性で６０歳以上の
約３０％、男性で約１０％の人が該当するといわれてい
る。骨粗しょう症は早い時期に発見されると、種々の治
療により骨粗しょう症の進行を効果的に防ぐことができ
るので、定期的な検診による早期の発見が重要である。
このため従来はレントゲン（Ｘ線）放射、或はガンマ線
放射による骨ミネラル含有量（ＢＭＣ）測定により骨粗
しょう症の進行度を予測、調査していた。
【０００３】しかしながら、放射線は生体には大変有害
であり、骨粗しょう症の可能性が大きいと予測される約
５０歳から６０歳以上の人や、閉径後の女性などを対象
に、放射線によるリスクを負いながらの評価であった。
そこで、近年では、人体に無害である超音波を用いて骨
粗しょう症を評価する方法も提案されている。
であり、骨粗しょう症の可能性が大きいと予測される約
５０歳から６０歳以上の人や、閉径後の女性などを対象
に、放射線によるリスクを負いながらの評価であった。
そこで、近年では、人体に無害である超音波を用いて骨
粗しょう症を評価する方法も提案されている。
【０００４】例えば、超音波を患者（被検者）に送波し
て透過した受波信号から骨の内部の音速や減衰率を求
め、これらを骨の症状の評価指標としたものが提案され
ている（例えば特表平１−５０３１９９、特開平２−１
０４３３７、特表平４−５４１５１９等）。或は、超音
波が硬組織中の骨（固体）と骨髄（液体）を伝播すると
きの速度が大きく異なることを利用し、固体、液体の長
さ割合を求め、これを少なくとも２直角方向の計測、或
は同一面の２箇所以上の位置における（アイロンを欠け
る時のように位置を移動させた）計測から骨が占める部
分の面積率を求めていた。即ち、超音波を被検者の踵骨
に送波して、骨内部の透過伝播速度を求める。次いで、
この求められた伝播速度から、所定の計算式によって骨
内部の海綿骨の骨梁線密度から骨梁面積率を算出してい
た（特願平５−１０３４５９）。
て透過した受波信号から骨の内部の音速や減衰率を求
め、これらを骨の症状の評価指標としたものが提案され
ている（例えば特表平１−５０３１９９、特開平２−１
０４３３７、特表平４−５４１５１９等）。或は、超音
波が硬組織中の骨（固体）と骨髄（液体）を伝播すると
きの速度が大きく異なることを利用し、固体、液体の長
さ割合を求め、これを少なくとも２直角方向の計測、或
は同一面の２箇所以上の位置における（アイロンを欠け
る時のように位置を移動させた）計測から骨が占める部
分の面積率を求めていた。即ち、超音波を被検者の踵骨
に送波して、骨内部の透過伝播速度を求める。次いで、
この求められた伝播速度から、所定の計算式によって骨
内部の海綿骨の骨梁線密度から骨梁面積率を算出してい
た（特願平５−１０３４５９）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、コンピュー
タの画面に表示されたものは、確かに健常者の示す画像
に対し、自分がどの程度の進行状態にあるのか理解はで
きても、その時の日常の生活をするうえで、どの程度ま
での運動をしてもよいのか、また、どの程度までの荷重
に耐えられるのかなどについて力学的に安全性を検討す
ることができなかった。そこで、本発明は、骨内部の弾
性係数を超音波を利用して求めることで、その強度（降
伏強度）を推定することが可能となり、医師や保健婦は
患者（被検者）に対し、極めて簡単に力学を用い、骨粗
しょう症の進行度合いを説明することができる。また、
患者（被検者）の安全性を検討したうえで治療およびア
ドバイス（適量の運動、適した運動、的確な日常・食生
活等）ができる骨粗しょう症の評価方法およびその装置
を提供することを目的とするものである。
タの画面に表示されたものは、確かに健常者の示す画像
に対し、自分がどの程度の進行状態にあるのか理解はで
きても、その時の日常の生活をするうえで、どの程度ま
での運動をしてもよいのか、また、どの程度までの荷重
に耐えられるのかなどについて力学的に安全性を検討す
ることができなかった。そこで、本発明は、骨内部の弾
性係数を超音波を利用して求めることで、その強度（降
伏強度）を推定することが可能となり、医師や保健婦は
患者（被検者）に対し、極めて簡単に力学を用い、骨粗
しょう症の進行度合いを説明することができる。また、
患者（被検者）の安全性を検討したうえで治療およびア
ドバイス（適量の運動、適した運動、的確な日常・食生
活等）ができる骨粗しょう症の評価方法およびその装置
を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波が骨
（固体）と骨髄（液体）を伝播する時の速度が大きく異
なることを利用し、固体、液体の長さ割合を求め、３方
向からの計測、或は同一面の３箇所以上の位置における
（アイロンをかける時のように位置を移動させた）計測
から骨の密度を求めるところにある。即ち、超音波を利
用して骨粗しょう症を評価するに際し、超音波を被検者
の踵骨に送波して、骨内部の透過伝播速度を求め、その
伝播速度から所定の計算式を用いて、骨内部の海綿骨の
骨梁長さ比、骨密度および弾性係数をコンピュータによ
って演算処理する。次いで、被検者の弾性係数と予め用
意してある骨が破壊しやすい状態の弾性係数（危険領
域）および健常者の平均的な弾性係数をコンピュータに
よって作図された図（ディスプレイ）中で比較すること
で、前記被検者の骨粗しょう症の進行状態（検査日毎の
弾性係数の変化）および力学計算を用い踵骨の健全性に
ついて評価するようにしたことを特徴とする超音波によ
る骨粗しょう症の評価方法。
（固体）と骨髄（液体）を伝播する時の速度が大きく異
なることを利用し、固体、液体の長さ割合を求め、３方
向からの計測、或は同一面の３箇所以上の位置における
（アイロンをかける時のように位置を移動させた）計測
から骨の密度を求めるところにある。即ち、超音波を利
用して骨粗しょう症を評価するに際し、超音波を被検者
の踵骨に送波して、骨内部の透過伝播速度を求め、その
伝播速度から所定の計算式を用いて、骨内部の海綿骨の
骨梁長さ比、骨密度および弾性係数をコンピュータによ
って演算処理する。次いで、被検者の弾性係数と予め用
意してある骨が破壊しやすい状態の弾性係数（危険領
域）および健常者の平均的な弾性係数をコンピュータに
よって作図された図（ディスプレイ）中で比較すること
で、前記被検者の骨粗しょう症の進行状態（検査日毎の
弾性係数の変化）および力学計算を用い踵骨の健全性に
ついて評価するようにしたことを特徴とする超音波によ
る骨粗しょう症の評価方法。
【０００７】
【作用】先ず、例えば人の骨粗しょう症の進行度合いを
評価する時は、踵骨に発信、受信１組からなる超音波探
触子をあて、骨の内部を透過した伝播時間を計測する。
次いで、測定された伝播時間から伝播速度を算出し、こ
の超音波伝播速度のデータを基に所定の計算式によって
コンピュータ処理して、踵骨内の海綿骨の弾性係数を算
出する。この値が、平均的な健常者の弾性係数および予
め用意してある骨が破壊しやすい状態の弾性係数（危険
領域）と比較して、どの程度の進行状態にあるのか一目
でわかる。一方、骨粗しょう症と評価されてから治療を
開始して、次第にその治療の効果が現れてきた場合も同
様である。患者（被検者）は視覚で自分の踵骨の弾性係
数がどの位置にあるかを認識することにより、病気の進
行状況が把握できる。また、医師や保健婦は前記のこと
から日常・食生活、運動面等に的確なアドバイスおよび
治療をすることができる。
評価する時は、踵骨に発信、受信１組からなる超音波探
触子をあて、骨の内部を透過した伝播時間を計測する。
次いで、測定された伝播時間から伝播速度を算出し、こ
の超音波伝播速度のデータを基に所定の計算式によって
コンピュータ処理して、踵骨内の海綿骨の弾性係数を算
出する。この値が、平均的な健常者の弾性係数および予
め用意してある骨が破壊しやすい状態の弾性係数（危険
領域）と比較して、どの程度の進行状態にあるのか一目
でわかる。一方、骨粗しょう症と評価されてから治療を
開始して、次第にその治療の効果が現れてきた場合も同
様である。患者（被検者）は視覚で自分の踵骨の弾性係
数がどの位置にあるかを認識することにより、病気の進
行状況が把握できる。また、医師や保健婦は前記のこと
から日常・食生活、運動面等に的確なアドバイスおよび
治療をすることができる。
【０００８】
【実施例】本発明を実施する装置の一例を図面に基づい
て具体的に説明すると、図１において、１はコンピュー
タ本体（ＣＰＵ）、２はディスプレイ（ＣＲＴ）、３は
プリンター、４は入力用のＫＥＹボード、５は被検者の
足をのせる足台や超音波送受信器に接続された超音波探
触子を具備した計測部である。
て具体的に説明すると、図１において、１はコンピュー
タ本体（ＣＰＵ）、２はディスプレイ（ＣＲＴ）、３は
プリンター、４は入力用のＫＥＹボード、５は被検者の
足をのせる足台や超音波送受信器に接続された超音波探
触子を具備した計測部である。
【０００９】図２は超音波送受信器７に接続された超音
波探触子を含む計測部とコンピュータとの接続関係の電
気回路構成図を示すもので、超音波探触子５ａ、５ｂは
それぞれリレー基板６を介し超音波送受信器７に接続さ
れている。超音波探触子５ａからの電気パルス信号は圧
電素子によって超音波信号に変換され超音波探触子５ｂ
に向け送波される。超音波探触子５ｂでは再び超音波信
号を圧電素子によって電気信号に変換する。前記超音波
送受信器７は、フィルタ８、増幅器９を介しＡ／Ｄコン
バータ１０に接続されていて、そのうち、フィルタ８は
超音波送受信器７のＲＦ信号から低周波、高周波分を除
去し、増幅器９へ信号を送り、一方、Ａ／Ｄコンバータ
１０は増幅器９からの信号をデジタル信号に変換し、Ｃ
ＰＵ１へデータを送るものである。また、前記ＣＰＵ１
は超音波送受信器７からの信号をもとに、演算処理して
海綿骨の骨密度や弾性係数を推定する。更に又、前記超
音波送受信器７はＣＰＵ１に接続され、一方このＣＰＵ
１はＣＲＴ２やプリンター３にも接続され、演算処理さ
れた結果をそれぞれこれらの装置に出力したり、記憶保
持したりするものである。
波探触子を含む計測部とコンピュータとの接続関係の電
気回路構成図を示すもので、超音波探触子５ａ、５ｂは
それぞれリレー基板６を介し超音波送受信器７に接続さ
れている。超音波探触子５ａからの電気パルス信号は圧
電素子によって超音波信号に変換され超音波探触子５ｂ
に向け送波される。超音波探触子５ｂでは再び超音波信
号を圧電素子によって電気信号に変換する。前記超音波
送受信器７は、フィルタ８、増幅器９を介しＡ／Ｄコン
バータ１０に接続されていて、そのうち、フィルタ８は
超音波送受信器７のＲＦ信号から低周波、高周波分を除
去し、増幅器９へ信号を送り、一方、Ａ／Ｄコンバータ
１０は増幅器９からの信号をデジタル信号に変換し、Ｃ
ＰＵ１へデータを送るものである。また、前記ＣＰＵ１
は超音波送受信器７からの信号をもとに、演算処理して
海綿骨の骨密度や弾性係数を推定する。更に又、前記超
音波送受信器７はＣＰＵ１に接続され、一方このＣＰＵ
１はＣＲＴ２やプリンター３にも接続され、演算処理さ
れた結果をそれぞれこれらの装置に出力したり、記憶保
持したりするものである。
【００１０】図３は超音波送受信器に接続された超音波
探触子を具備した前記計測部５に被検者の足をのせた時
の様相を示す。足台はほぼ直角方向に屈曲していて、足
裏部を支持する面２１ａと、脚部を支持する面２１ｂか
らなっている。また、超音波探触子５ａは側面部２１ｃ
に固定されており、側面部２１ｄに設けられた超音波探
触子５ｂは検査時の脱着をしやすくするために、レバー
２３の操作で横方向に対して移動が可能（基台２２には
溝加工が施されている）となっている。尚、超音波探触
子５ａ、５ｂの先端部外周面は安定に超音波を送受する
ために、合成樹脂製フィルム状の袋（接触袋）５ｃ、５
ｄの中に水等の液体を装填する。
探触子を具備した前記計測部５に被検者の足をのせた時
の様相を示す。足台はほぼ直角方向に屈曲していて、足
裏部を支持する面２１ａと、脚部を支持する面２１ｂか
らなっている。また、超音波探触子５ａは側面部２１ｃ
に固定されており、側面部２１ｄに設けられた超音波探
触子５ｂは検査時の脱着をしやすくするために、レバー
２３の操作で横方向に対して移動が可能（基台２２には
溝加工が施されている）となっている。尚、超音波探触
子５ａ、５ｂの先端部外周面は安定に超音波を送受する
ために、合成樹脂製フィルム状の袋（接触袋）５ｃ、５
ｄの中に水等の液体を装填する。
【００１１】図４には前記計測部５の要部概略を示す。
今、骨粗しょう症を評価するために超音波による計測に
際し、先ず、被検者の足を計測部５の足台２１ａ、２１
ｂにのせ、踵骨（測定する位置）が側面部２１ｃに設け
た超音波探触子５ａを覆った接触袋５ｃに当たるように
する。次いで、もう一方の側面部２１ｄに設けた超音波
探触子５ｂを覆った接触袋５ｄがレバー２３の操作によ
って横方向に移動させることで踵骨のもう一方向の面に
当たり、丁度踵骨を挟む状態となる。ここで、超音波探
触子５ａから超音波を発信し、他方の超音波探触子５ｂ
で受信する。超音波探触子５ｂの信号は図２に示すよう
にリレー基板６を介し超音波送受信器７に送られ、ここ
では、先ず超音波が骨の内部を透過する時間が計測され
る。次いで、超音波送受信器７からの信号は、フィルタ
８、増幅器９及びＡ／Ｄコンバータ１０を介しＣＰＵ１
に送られる。ＣＰＵ１では、予め、超音波探触子５ａ、
５ｂ間の距離がわかっているので、計測された超音波の
透過時間から、超音波が骨の内部を透過する伝播速度が
算出される。
今、骨粗しょう症を評価するために超音波による計測に
際し、先ず、被検者の足を計測部５の足台２１ａ、２１
ｂにのせ、踵骨（測定する位置）が側面部２１ｃに設け
た超音波探触子５ａを覆った接触袋５ｃに当たるように
する。次いで、もう一方の側面部２１ｄに設けた超音波
探触子５ｂを覆った接触袋５ｄがレバー２３の操作によ
って横方向に移動させることで踵骨のもう一方向の面に
当たり、丁度踵骨を挟む状態となる。ここで、超音波探
触子５ａから超音波を発信し、他方の超音波探触子５ｂ
で受信する。超音波探触子５ｂの信号は図２に示すよう
にリレー基板６を介し超音波送受信器７に送られ、ここ
では、先ず超音波が骨の内部を透過する時間が計測され
る。次いで、超音波送受信器７からの信号は、フィルタ
８、増幅器９及びＡ／Ｄコンバータ１０を介しＣＰＵ１
に送られる。ＣＰＵ１では、予め、超音波探触子５ａ、
５ｂ間の距離がわかっているので、計測された超音波の
透過時間から、超音波が骨の内部を透過する伝播速度が
算出される。
【００１２】算出された伝播速度から骨梁長さ比が次の
式によって計算される。
式によって計算される。
【数４】 但し、Ｖｂ：超音波骨内伝播速度 Ｖａ：超音波骨髄伝播速度（１５００ｍ／ｓ） Ｖｃ：超音波骨質伝播速度（３０００ｍ／ｓ） ここに、骨梁長さ比とは、一次元的（長さ方向）にみた
骨髄（液体）と骨質（固体）とに対する骨質（固体）の
含まれる部分の割合をいう。即ち、踵部は、軟組織（皮
や肉の部分）と硬組織（骨の部分）とからなり、そのう
ち、硬組織（骨の部分）は、皮質骨と海綿骨（骨梁と骨
髄が混在したもの）と骨髄（液体）の三者から構成され
ている。超音波は、実際には踵部全体（固体部と液体
部）を透過しているので、ここでは、超音波速度はこれ
らの平均速度を意味する。ところで、踵骨は海綿骨がそ
のほぼ９５％を占めているので、骨粗しょう症は先ず海
綿骨に現れることから、その評価には最適の部位であ
る。次に、求められた骨梁長さ比から骨密度ＢＶＲを求
める。
骨髄（液体）と骨質（固体）とに対する骨質（固体）の
含まれる部分の割合をいう。即ち、踵部は、軟組織（皮
や肉の部分）と硬組織（骨の部分）とからなり、そのう
ち、硬組織（骨の部分）は、皮質骨と海綿骨（骨梁と骨
髄が混在したもの）と骨髄（液体）の三者から構成され
ている。超音波は、実際には踵部全体（固体部と液体
部）を透過しているので、ここでは、超音波速度はこれ
らの平均速度を意味する。ところで、踵骨は海綿骨がそ
のほぼ９５％を占めているので、骨粗しょう症は先ず海
綿骨に現れることから、その評価には最適の部位であ
る。次に、求められた骨梁長さ比から骨密度ＢＶＲを求
める。
【数５】 ここに、骨密度とは、一定体積における骨質（固体）と
骨髄（液体）とに対する骨質（固体）部分の含まれる割
合を言う。これは、超音波によって計測されたデータを
コンピュータで演算処理して、骨の内部情報を表すため
のものである。
骨髄（液体）とに対する骨質（固体）部分の含まれる割
合を言う。これは、超音波によって計測されたデータを
コンピュータで演算処理して、骨の内部情報を表すため
のものである。
【００１３】超音波による計測に際し、一対の超音波探
触子５ａ、５ｂを水平方向に当てて測定する。求められ
た超音波の伝播速度から、上述の第１式によって骨梁長
さ比（Ｃｕ）がＸ方向について求められる。海綿骨の骨
密度ＢＶＲは、３方向の伝播速度を測定できれば推定が
可能である。そこで、３方向の伝播速度がほぼ同様と考
えると、第４式より骨密度ＢＶＲが算出される。 ＢＶＲ（骨密度）＝Ｃｕ（ｘ）＊Ｃｕ（ｙ）＊Ｃｕ（ｚ）―――（第４式） ここで、人体の骨梁構造において踵骨の内外側方向断面
では方向性はみられない。つまり、Ｃｕ（ｘ）＝Ｃｕ
（ｙ）である。しかし、荷重軸方向（ｚ方向）には強い
方向性を持っている。今、Ｃｕの割合はＣｕ（ｘ）：Ｃ
ｕ（ｙ）：Ｃｕ（ｚ）＝１：ａ：ａである（０＜ａ＜
１）とすれば、第４式より ＢＶＲ＝ａ２Ｃｕ（ｚ）３＝１／ａ＊Ｃｕ（ｘ）３―――（第５式） となる。ここで、ａは実験より求められた既知定数であ
る。したがって、超音波の計測に際し、一対の超音波探
触子５ａ、５ｂを１方向に当てて測定することで骨密度
を算出することができる。
触子５ａ、５ｂを水平方向に当てて測定する。求められ
た超音波の伝播速度から、上述の第１式によって骨梁長
さ比（Ｃｕ）がＸ方向について求められる。海綿骨の骨
密度ＢＶＲは、３方向の伝播速度を測定できれば推定が
可能である。そこで、３方向の伝播速度がほぼ同様と考
えると、第４式より骨密度ＢＶＲが算出される。 ＢＶＲ（骨密度）＝Ｃｕ（ｘ）＊Ｃｕ（ｙ）＊Ｃｕ（ｚ）―――（第４式） ここで、人体の骨梁構造において踵骨の内外側方向断面
では方向性はみられない。つまり、Ｃｕ（ｘ）＝Ｃｕ
（ｙ）である。しかし、荷重軸方向（ｚ方向）には強い
方向性を持っている。今、Ｃｕの割合はＣｕ（ｘ）：Ｃ
ｕ（ｙ）：Ｃｕ（ｚ）＝１：ａ：ａである（０＜ａ＜
１）とすれば、第４式より ＢＶＲ＝ａ２Ｃｕ（ｚ）３＝１／ａ＊Ｃｕ（ｘ）３―――（第５式） となる。ここで、ａは実験より求められた既知定数であ
る。したがって、超音波の計測に際し、一対の超音波探
触子５ａ、５ｂを１方向に当てて測定することで骨密度
を算出することができる。
【００１４】予め、自然骨（人骨）の海綿骨の骨梁長さ
比および骨密度を計測したものに対して、圧縮試験を行
ない、弾性係数を求めておく。そこで、縦軸に弾性係数
Ｅを取り、一方横軸に骨密度ＢＶＲを取ると、図５に示
すように骨密度（骨量）の増加と共に弾性係数も上昇し
ている。また、図中に示した関係はこれらの値が原点を
通る曲線で近似したものであり、第３式で表すことがで
きた。
比および骨密度を計測したものに対して、圧縮試験を行
ない、弾性係数を求めておく。そこで、縦軸に弾性係数
Ｅを取り、一方横軸に骨密度ＢＶＲを取ると、図５に示
すように骨密度（骨量）の増加と共に弾性係数も上昇し
ている。また、図中に示した関係はこれらの値が原点を
通る曲線で近似したものであり、第３式で表すことがで
きた。
【数６】
【００１５】次いで、予め用意されている骨が破壊しや
すい状態の弾性係数（危険領域）および健常者の平均的
な弾性係数をコンピュータによって作図した図（ディス
プレイ）中に、前記関係式より算出された被検者の弾性
係数の値を表示させ、骨粗しょう症がどの程度進行して
いるか評価することができる。また、その計測したデー
タは検査毎に蓄積しておき、前記被検者の年齢・検査毎
に計測した弾性係数の推移を一目でわかるようになって
いる（図６）。次に、前記被検者が超音波の計測で得ら
れた弾性係数と、これから行なおうとしている運動（日
常生活など）の質および量によって決定される許容（耐
えうる）弾性係数とを比較することで、どの程度の運動
まで耐えうるかわかり、踵骨の健全性（安全であるか、
危険であるか）について評価することができる。
すい状態の弾性係数（危険領域）および健常者の平均的
な弾性係数をコンピュータによって作図した図（ディス
プレイ）中に、前記関係式より算出された被検者の弾性
係数の値を表示させ、骨粗しょう症がどの程度進行して
いるか評価することができる。また、その計測したデー
タは検査毎に蓄積しておき、前記被検者の年齢・検査毎
に計測した弾性係数の推移を一目でわかるようになって
いる（図６）。次に、前記被検者が超音波の計測で得ら
れた弾性係数と、これから行なおうとしている運動（日
常生活など）の質および量によって決定される許容（耐
えうる）弾性係数とを比較することで、どの程度の運動
まで耐えうるかわかり、踵骨の健全性（安全であるか、
危険であるか）について評価することができる。
【００１６】評価例１ 数年前の超音波検査で弾性係数が健常者の値（安全領
域）であった患者（被検者）が、昨年の検査で骨粗しょ
う症（危険領域）と評価された。その後、治療を開始し
て一年経過した場合の例を図７に示す。この図から今年
度の検査で超音波により計測された弾性係数は上昇して
おり、この一年間での治療による効果が表れていること
が図７からすぐに判別できる。 評価例２ 被検者の年齢４０歳代、女性、体重５０ｋｇｆがマラソ
ン（文献によると足にかかる負荷最大で体重の４倍であ
る）した時に踵骨が破壊しないか検討する。 踵骨にかかる応力σを求める。被検者の踵骨断面の
大きさは、２５＊３５ｍｍ（断面積Ａ＝８７５ｍｍ２）
であった。よって、踵骨にかかる応力σ＝Ｐ／Ａ＝２．
２４ＭＰａである。 破壊時のひずみを決定し、生じる応力に耐えうる弾
性係数Ｅｃを求める。人間の骨は約０．３〜０．４％の
ひずみを与えると弾性限に達するので、安全をみて０．
３％とした。よって、この運動（マラソン）に耐えうる
弾性係数Ｅｃ＝σ／ε＝７４７ＭＰａである。 踵骨の伝播速度を測定し、骨梁長さ比Ｃｕを求め
る。踵骨内部の伝播速度Ｖｂは２０００ｍ／ｓを得た。
ここで、骨髄伝播速度Ｖａ＝１５００ｍ／ｓ、超音波骨
質伝播速度Ｖｃ＝３０００ｍ／ｓであった。よって、骨
梁長さ比Ｃｕ＝０．５００である。 骨梁長さ比Ｃｕから骨密度ＢＶＲを求める。実験結
果から既知の定数ａ＝０．７であるので、ＢＶＲ＝ａ２
Ｃｕ（ｚ）３＝１／ａ＊Ｃｕ（ｘ）３＝０．２５であ
る。 骨密度ＢＶＲから弾性係数Ｅを求める。弾性係数Ｅ
（弾性係数）＝４２３７＊ＢＶＲ０．６９４５＝１６１
８ＭＰａである。 耐えうる弾性係数Ｅｃと超音波計測より求まった弾
性係数Ｅを比較する。ＥｃとＥを比較し、Ｅｃ＜Ｅであ
れば安全、Ｅｃ＞Ｅであれば危険であると判断する。し
たがって、この被検者の場合、マラソンをしても安全で
あると評価する。
域）であった患者（被検者）が、昨年の検査で骨粗しょ
う症（危険領域）と評価された。その後、治療を開始し
て一年経過した場合の例を図７に示す。この図から今年
度の検査で超音波により計測された弾性係数は上昇して
おり、この一年間での治療による効果が表れていること
が図７からすぐに判別できる。 評価例２ 被検者の年齢４０歳代、女性、体重５０ｋｇｆがマラソ
ン（文献によると足にかかる負荷最大で体重の４倍であ
る）した時に踵骨が破壊しないか検討する。 踵骨にかかる応力σを求める。被検者の踵骨断面の
大きさは、２５＊３５ｍｍ（断面積Ａ＝８７５ｍｍ２）
であった。よって、踵骨にかかる応力σ＝Ｐ／Ａ＝２．
２４ＭＰａである。 破壊時のひずみを決定し、生じる応力に耐えうる弾
性係数Ｅｃを求める。人間の骨は約０．３〜０．４％の
ひずみを与えると弾性限に達するので、安全をみて０．
３％とした。よって、この運動（マラソン）に耐えうる
弾性係数Ｅｃ＝σ／ε＝７４７ＭＰａである。 踵骨の伝播速度を測定し、骨梁長さ比Ｃｕを求め
る。踵骨内部の伝播速度Ｖｂは２０００ｍ／ｓを得た。
ここで、骨髄伝播速度Ｖａ＝１５００ｍ／ｓ、超音波骨
質伝播速度Ｖｃ＝３０００ｍ／ｓであった。よって、骨
梁長さ比Ｃｕ＝０．５００である。 骨梁長さ比Ｃｕから骨密度ＢＶＲを求める。実験結
果から既知の定数ａ＝０．７であるので、ＢＶＲ＝ａ２
Ｃｕ（ｚ）３＝１／ａ＊Ｃｕ（ｘ）３＝０．２５であ
る。 骨密度ＢＶＲから弾性係数Ｅを求める。弾性係数Ｅ
（弾性係数）＝４２３７＊ＢＶＲ０．６９４５＝１６１
８ＭＰａである。 耐えうる弾性係数Ｅｃと超音波計測より求まった弾
性係数Ｅを比較する。ＥｃとＥを比較し、Ｅｃ＜Ｅであ
れば安全、Ｅｃ＞Ｅであれば危険であると判断する。し
たがって、この被検者の場合、マラソンをしても安全で
あると評価する。
【００１７】
【発明の効果】本発明は上述のように、被検者は、超音
波計測によるデータからコンピュータによって演算処理
された自分の骨の海綿骨の弾性係数と予め用意してある
骨が破壊しやすくなる弾性係数（危険領域）および健常
者の平均弾性係数をコンピュータによって作図された図
（ディスプレイ）中で比較することで、前記被検者の骨
粗しょう症の進行状態（検査日毎の弾性係数の変化）お
よび力学計算を用い踵骨の健全性について具体的に把握
でき、また、骨粗しょう症と評価された人が、治療を開
始し、その経時変化による弾性係数の値（変化量）が表
示されるので、治療の効果が一目瞭然に認識できる効果
を奏する。
波計測によるデータからコンピュータによって演算処理
された自分の骨の海綿骨の弾性係数と予め用意してある
骨が破壊しやすくなる弾性係数（危険領域）および健常
者の平均弾性係数をコンピュータによって作図された図
（ディスプレイ）中で比較することで、前記被検者の骨
粗しょう症の進行状態（検査日毎の弾性係数の変化）お
よび力学計算を用い踵骨の健全性について具体的に把握
でき、また、骨粗しょう症と評価された人が、治療を開
始し、その経時変化による弾性係数の値（変化量）が表
示されるので、治療の効果が一目瞭然に認識できる効果
を奏する。
【図１】本発明を実施する骨粗しょう症を評価する装置
の概略構成を示す斜視図である。
の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す装置の電気回路の構成を示す説明図
である。
である。
【図３】被検者が計測部に足をのせた時の様相を示す図
である。
である。
【図４】超音波探触子を具えた計測部の要部概略図であ
る。
る。
【図５】骨密度ＢＶＲと弾性係数Ｅの関係を示した説明
図である。
図である。
【図６】骨粗しょう症の進行状態を示した説明図であ
る。
る。
【図７】超音波による骨粗しょう症の評価結果（進行状
態、治療）の説明図である。
態、治療）の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 光司 石川県金沢市車町ニ−171番地甲 (72)発明者 室石 和宏 石川県河北郡七塚町木津ニ−93
Claims (3)
- 【請求項１】 超音波を利用して骨粗しょう症を評価す
るに際し、超音波を被検者の踵骨に送波して、骨内部の
透過伝播速度を求め、下記の計算式によって骨内部の海
綿骨の骨梁長さ比、骨密度および弾性係数をコンピュー
タによって演算処理する。次いで、求められた前記被検
者の弾性係数と予め用意してある骨が破壊しやすい状態
の弾性係数（危険領域）および健常者の平均的な弾性係
数とを比較することで、骨粗しょう症の進行状態を評価
するようにしたことを特徴とする超音波による骨粗しょ
う症の評価方法。 【数１】 但し、Ｖｂ：超音波骨内伝播速度 Ｖａ：超音波骨髄伝播速度（１５００ｍ／ｓ） Ｖｃ：超音波骨質伝播速度（３０００ｍ／ｓ） 【数２】 【数３】 - 【請求項２】 被検者の踵骨に超音波を送波する超音波
送受信手段と、この超音波送受信手段によって骨内部を
透過した超音波の伝播速度情報から骨内部の海綿骨の骨
梁長さ比、骨密度および弾性係数を演算する手段と、別
に、予め用意した踵骨内の海綿骨における弾性係数の標
準データ（骨が破壊しやすい状態の弾性係数および健常
者の平均的な弾性係数）から、コンピュータによって作
図された図（ディスプレイ）中に、前記被検者の弾性係
数の値を表示させて、骨粗しょう症の進行状態（検査日
毎の弾性係数の変化）および力学計算を用い踵骨の健全
性について評価する手段を備えたことを特徴とする超音
波による骨粗しょう症の評価装置。 - 【請求項３】 コンピュータによって骨粗しょう症を評
価するためのプログラムを記録した記録媒体であって、
プログラムはコンピュータで骨内部を透過した超音波の
伝播速度情報から骨内部の海綿骨の骨梁長さ比、骨密度
を算出し、その骨密度から被検者の骨の弾性係数を算出
させ、力学的に骨粗しょう症がどの程度進行しているの
か評価することを特徴とする骨粗しょう症の評価プログ
ラムを記録した記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14288797A JPH10295693A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 超音波による骨粗しょう症の評価方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14288797A JPH10295693A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 超音波による骨粗しょう症の評価方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10295693A true JPH10295693A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=15325913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14288797A Pending JPH10295693A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 超音波による骨粗しょう症の評価方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10295693A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003094737A1 (fr) * | 2002-05-10 | 2003-11-20 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Systeme d'evaluation de la fonction du muscle cardiaque |
| JP2008073343A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Gifu Univ | 超音波位置合わせ装置 |
| US9375199B2 (en) | 2013-05-07 | 2016-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ultrasonic imaging apparatus and image display method thereof |
| RU2750976C1 (ru) * | 2020-10-16 | 2021-07-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Способ определения плотности костной ткани на основе выделения стоячих волн из микросейсм периферического скелета |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP14288797A patent/JPH10295693A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003094737A1 (fr) * | 2002-05-10 | 2003-11-20 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Systeme d'evaluation de la fonction du muscle cardiaque |
| JP2008073343A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Gifu Univ | 超音波位置合わせ装置 |
| US9375199B2 (en) | 2013-05-07 | 2016-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ultrasonic imaging apparatus and image display method thereof |
| RU2750976C1 (ru) * | 2020-10-16 | 2021-07-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Способ определения плотности костной ткани на основе выделения стоячих волн из микросейсм периферического скелета |
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