JPS6249834A - 生体の骨性検査法及びその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は超音波を利用して生きた馬や人間などの脚部
等の骨強度等の骨性状態を検査する生体の骨性検査法及
びその装置に関する。

〔発明の技術的背景との問題点〕

最近、人間の子供達もさることながら、競走馬の骨折の
発生が年々増加をたどり、関係者の間でその原因の究明
と対策が叫ばれている。例えば競走馬の骨折は、骨強度
の低下、走行中のミスステップ、馬場状態の問題など種
々の要因が複雑にからみあって発症しているため、原因
追及が困難であるか、この中には予知が可能と思われる
ものもある。例えば疲労骨折と言われるものでは発症前
に骨強度が低下すると考えられ、事前に骨強度を／１ｌ
ｌｌ定して異常を発見することが可能になればこれを未
然に防ぐことができる。しかしながら現在付強度の測定
に用いられている方法は破壊試験であり、活馬である生
体に対する侵襲なくして外部から骨強度を測定する方法
は未だ確立されていない。

また、競走馬の骨折をはじめとする各種の運動器疾患の
発生を防ぐには、成熟度に合った適切な育成並びに調教
が必要である。特に骨の成熟度は多くの運動器疾患と密
接なかかわりがあるが、その判定法としてはＸ線撮影に
よる化性検査しかないのが現状である。従って化性検査
の需要は多く、他の骨疾患のＸ線診断と合せると診療施
設でのＸ線撮影枚数は増加の一途にあり、当然のことな
がら担当職員等の生体のＸ線被曝の機会も増える一方で
危険性があり、これに代わる検査手法の開発が望まれて
いる。

〔発明の目的〕

この発明は上記事情に鑑みなされたもので、活馬等の生
体に危害を全く及ぼすことのない非破壊検査手法にて、
非常に簡便に且つかなりの高い信頼性をもって該生体の
骨性状態即ち、骨強度や骨成熟度等の骨性を測定検査で
きて、骨折をはじめとする骨の異常に起因する各種故障
の予知・診断に大いに役立て得るようになる生体の骨性
検査法及びその装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明の生体の管検査法は、上記目的を達成すべく、
生体には適用不可或いは危害を及ぼす恐れのある従来の
破壊試験やＸ線撮影等と全く異なる超に波を利用した非
破壊検査法で、競走馬等の生体の脚等の被検査部の両外
側に一対のトランジューサを相対向させて挟み付ける状
態に当てかい、その両［・ランジューサを超音波伝播時
間測定装置本体に電気的に接続して、その一方のトラン
ジューサから超音波を発振させてこれを他方のトランジ
ューサで受信するまでの超音波伝播時間を測定し、その
伝播時間と両トランジューサの相互間距離とから上記被
検査部中の超音波伝播速度を算出して、この伝播速度か
ら」二足生体の被検査部の骨強度や骨成熟度等を推定し
て骨性状態を検査するようにしたものである。

また、この発明の生体の骨性検査装置は、上記方法を実
施するのに好都示去すべく、作業員が手で持って競走馬
などの生体の脚等の被検査部の外周に間隔を存してその
略半周に亘り取り囲む状態となせるコ字形或いはＣ字形
状の支持アームの両端にホルダー部を互いに同一軸線」
二に相対向して設け、Ｒつそれぞれ超音波伝播時間をデ
ジタル表示する超音波伝播時間測定装置本体と電気コー
ドにより接続する一対のトランジューサの一方を上記一
端側ホルダー部に固定的に設けると共に、他方を他端側
ホルダー部にスライドシャフトを介してこれと一体的に
上記軸線上に沿って移動操作可能に設け、更にそのスラ
イドシャフトに上記両トランスジューサの相互間距離を
表示する目盛りを設けた構成で、このスライドシャフト
の移動操作で上記両トランジューサ間に上記被検査部を
挟み付けた状態での該両トランジューサ相互間距離と、
超音波伝播時間測定装置本体により一方のトランジュー
サから発振した超音波を他方のトランジューサで受信す
るまでの超音波伝播時間とを簡単且つ正確に測定して、
該被検査部中の超音波伝播速度を算出し得るようにした
ものである。

〔発明の実施例〕

以下この発明の一実施例を説明する。

なお、ここでは生体として骨折等の骨の異常に起因する
各種故障の予知・診断が強く要望されている競走馬の脚
部の骨性検査法及びその装置を例示するか、その他人間
等にも同様に適用可であることは無論である。

まず、この発明の基本原理は、従来から各種金属やコン
クリートの品質検査に利用されている公知の非破壊検査
法である超音波伝播速度検査法を応用したものであり、
その原理とは被測定物に挟み付けるように対向して密着
させた一方の発振子から他方の受信子に向けて超音波パ
ルスを発射し、その時の発受信子の相互間距離（彼測定
物内の超音波パルスの透過距離Ｌ）と、その間を該パル
スが透過するのに要した時間（超音波パルス伝播時１１
１　Ｔ　）とをａｌｌ＋定して、その彼測定物中におけ
るＲ連部ち、超音波伝播速度Ｖを、 Ｖ＝Ｌ／Ｔ の式により算出し、この値から彼ａｌｌｌ定物の強度等
の動的特性の推定や探傷の有無の検査などの平均的品質
の判定を行なう方法である。

こうした被破壊式超音波伝播速度法を上記競走Ｉらの骨
性検査に適用するためには、透過距離り及び伝播時間Ｔ
を出来るたけ簡便に且つ高い精度で測定することが必要
であることから、まず本発明の装置としは、超音波伝播
時間測定装置本体（図示せず）と、第１図乃至第３図に
示した測定用冶具とを用いている。

上記超音波伝播時間測定装置本体はイギリス製の携帯用
で且つデジタル式のもので、一般にＰ　Ｕ　Ｎ　Ｄ　Ｉ
　Ｔ　　（Ｐ　ｏｒｔａｂｌｃ　　Ｕ　１ｔｒａｓｏｎ
ｉｅＮ　ｏｎｄｃｓｔｒｕｃｔＩｖｃ　　Ｄ　１ｇ１ｔ
ａｌ　　Ｉ　ｎｄｉｃａｔｉｎｇＴ　ｅｓｔｅｒの略Ｃ
，Ｎ、　　Ｓ、　　ＥＩＣｃｔｒｏｎｉｃｓ　　Ｌｔｄ
、　）と称されているもので、本機は後述する発振子か
ら超音波パルスを発振させてそれを受信子て受信して、
その受信波によってタイマーをトリガーし、該発受信子
間の超音波伝播時間を０．１μｓｅｃ単位まで正確に測
定してデジタル表示するものである。

一方、直接競走馬の彼鑑査部に発受信子を当てかうだめ
の測定用治具は、非常に手軽に取扱えでき、且つ最も高
感度でしかも伝播距離の決定が容易な対称法即ち、被検
査部の両性側にこれを挟み付ける如く発振子と受信子を
互いに同一軸線上にて対向配置して超音波の発受信を行
なうのに好都合となるように、今回開発した第１図乃至
第３図に示す如き１７．ｙ成のものである。即ち、作業
員が手で持って競走馬などの生体の脚部の被検査部の外
周に間隔を存してその略゛１′−周に亘り取り囲む状態
となせる支持アーム１を主体としている。この支持アー
ム１はアルミニウム製の適当肉厚で内周゛１（径が８６
門程度の略Ｃ字形帯板状をなしている。

この支持アーム１の両端にホルダー部２．３が一体的に
固若するようにして設けられている。これら両端側のホ
ルダー部２．３はそれぞれ中心に発受信子用装着穴２ａ
、３ａを貫通した筒形状のもので、両者互いに同一軸線
上にて相対向している。

そしてこの一端側のホルダー部２の装着穴２ａにゴム或
いはナイロン製のプロテクター４を介して発振子として
のトランスジューサ５か先端部を突出する状態に脈石し
て固定されている。また他端側のホルダー部３の装着穴
３ａには受信子としてのトランスジューサ６がスライド
シャフト７を介して往復移動操作可能に設けられている
。つまり上記スライドシャフト７は長尺な円筒状の中空
棒のもので、このスライドシャフト７に上記トランスジ
ューサ６が先端部を突出する状態で嵌着固定され、この
状態で該スライドシャフト７が上記他端側ホルダー部３
の装着穴３ａに摺動可能に貫通されて、トランスジュー
サ６と一体的に移動操作可能とされている。これにて上
記両トランスシュ〜す５，６は常に同一軸線上にて相対
向する状態を保ち即ち、両者の中心軸が常に一致する状
態を保ち、且つスライドシャフト７の往復スライド岸作
によりに両トランスジューサ５．６の先端ｔｌＪ　’Ｉ
Ｌ間距離を増減できるようになっている。

なお、その両トランスジューサ５，６は被検査部である
馬の脚部にぴったり密着状態で当てかうのに大きさが適
当（小形小径のもの）で且つ最も安定した値が得られる
ＩＭＨｚの発受信子を用いている。またこの両トランス
ジューサ５，６はそれぞれ−に記超音波伝播時間測定装
置本体に電気コード８，９により接続されている。その
一端側の固定のトランスジューサ５の後端から引出した
電気コード８は、上記支持アーム１の外周に形成した凹
満１ａ内にゴム製のンム１０とアルミニウム製の押えプ
レート１１により押え付けられて、該支持アーム１の他
端側に導通され、また他端側の移動１．ｌＪ能なトラン
スジューサ６の後端から引き出した電気コード９は上記
スライドシャフト７内を通ってその後端に押えプレート
１２により止め付けられて導出されて、両電気コード８
，９いずれも測定作業中に邪魔にならないようにされて
いる。

また、上記スライドシャフト７は、この両側面（−に下
面）にこの長手方向に亘り」二記両トランスジューサ５
，６の先端相互間距離（透過距離Ｌ）を表示する目盛り
１３が設けられて、これが上記他端側ホルダー部３に形
成した表示窓３ｂから表出して読取れるようになってい
ると共に、その表示窓３ｂには副尺目盛り１４が付され
ていて、これと上記スライドシャフト７の目盛り１３と
により一ト記透過距離りを０．０５ｍＩｎ単位まで正確
に測定できるようになっている。

史に、」−配信端側ホルダー部３の両側面（」二下面）
には水平器１５が取付られて、測定作業中における冶具
全体の水平度（馬の脚部に対する両トランスジューサ５
，６の中心軸線の直行度合い）を容易に確認できるよう
になっている。

而して、上述した検査装置を用いて競走馬の脚部の骨性
検査を行なう方法を考察を入れなから述べると、まずそ
の競走馬の脚の骨性の被検査部Ａの選定であるが、上記
対称法による測定の利点を生かすために、両トランスジ
ューサ５，６を同一軸線上にて互いの先端表面を平行に
保って創外側から挟み付ける状態に密接して当てがいで
きること、また生体の筋肉等の軟部組織部は超音波伝播
速度が遅く減衰も大きいので該軟部組織部に厚く覆われ
ていないこと、更には骨折多発箇所、並びに活馬を測定
する際の作業性などを考慮して、前脚の第三中手骨の骨
幹の上下関節相互間中間部位を被検査部Ａと定める。

そして、その被検査部Ａに上記測定用治具をセットする
際には、まず両トランスジューサ５．６の先端面と被検
査部Ａ表面との間のカップリング効果を１５？るために
、予めグリス或いはワセリン等を〆ｐ布する。その状態
で作業者が手で支持アーム１を１．１ｊっで、この支持
アーム１を第１図に示す如く活馬である競走馬の前脚の
第三中手骨の骨幹中間部（以下被検査部Ａと略称する）
の外周略半周を取囲むように位置させる。この状態で水
平器１５を見て水平状態を保ちながら、スライドシャフ
ト７をスライド操作して、他端側のトランスジューサ６
を押出すことにより、一端側の固定のトランスジューサ
５の先端面と該他端側トランスジューサ６の先端面とを
被検査部Ａの創外側面に適度に圧接して、該被検査部Ａ
を挟み付ける状態となす。

これでセット完了し、この状態でスライドシャフト７の
目盛り１３と副尺目盛り１４とを表示窓３ｂから見て、
上記両トランスジューサ５．６の先端面相互間距離即ち
、被検査部Ａに対する超音波伝播距離りを正確に測定す
る。また−万両トランスジューサ５，６が電気コド８，
９により接続する途超音波伝播時間測定装置本体を別置
きし、これに電源をつないでスイッチ操作して該本体を
作動せしめる。これにて超音波パルスを一端側のトラン
スジューサ５から発振させ、これを被検査部Ａを挟んで
対向する他端側トランスジューサ６で受信し、その間の
超音波パルスの伝播時間Ｔを該本体に測定させてデジタ
ル表示する。こうして検査測定した上記伝播距離りと超
音波伝播時間Ｔを読み取って、これらの値から被検査部
Ａの断面中の超音波伝播速度ＶをＶ−Ｌ／Ｔにより計算
して求め、この伝播速度Ｖの値を予め実験の積重ねより
取得した各種骨性データと比較検討して、当該活馬の前
脚である被検査部Ａの骨強度や骨成熟度等の各種骨性状
態を推定する。

ここで、上記各種骨性データの取得にあたって実験の結
果判明した事柄から、上記被破壊による超音波伝播速度
検査法がいかに高い信頼性を有して骨性検査に有用であ
るかを述べる。

まず瀕死馬子数頭の前脚第三手付から試験＋〕ト［とし
て多数のサンプルを鋸断し、その各サンプルに付いて様
々な実験を行なった。

まずは、超音波パルスの伝播経路であるが、サンプルの
骨中央の骨髄或いは海綿質を除去する前と除去した後で
の超音波伝播速度Ｖには変化がＪｊｊ（く、骨のち密質
に切り込みや切欠を入れると該伝播速度Ｖが著しく遅延
した。巳の事は超音波パルスが骨髄や海綿質中よりも骨
のち密質を速く伝わるためてあり、−上述の検査法の如
く活馬の脚の外部から１ｌｌｌｌｌ定した得た伝播速度
Ｖは超音波パルスが骨のち密質を伝わって来る速度と見
てい良い。

こうしたことを踏まえて、上記伝播速度Ｖと骨強度との
関係を調べた。既に伝播速度はコンクリート製品の主と
して圧縮強度を推定するのに適用していることから両者
間には正の相関があることが知られているが、これを更
に詳しく分析して細かいデータを取るべく、上記各サン
プルの骨のち密質から試験片を採取して最初に超音波伝
播速度の測定を行い、次に圧縮試験を行なって各試験片
の静的圧縮弾性率及び静的圧縮強さを測定した結果、そ
の両者間のデータにはまさしく正の相関関係がみられた
。このことから」二記超音波パルス伝播速度Ｖは骨強度
と密接に関係しており、該伝播速度Ｖが速いほど圧縮強
度が高く骨強度が大であることが判明できた。

また、最近骨性状の一つの要素である骨塩量を知るのに
ボーンミネラルアナライザーを導入して括礎データの収
集を行なっているが、この骨塩量と超音波パルスの伝播
速度Ｖとの関係も実験結果から強い相関があることが判
明できた。

またその他の各種実験で伝播速度■は、Ｘ線写真濃度（
Ｘ線写真上で最もＸ線減衰の大きい部分即ち、ち密度が
最も高い部分の濃度）とも相関関係があり、更には骨構
造の面から見て断面内周長及び介在層板面積率（骨単位
に比しち密度が高く、骨ち密度の一指標となる）とも相
関関係があることが判明した。

こうした事から本検査法により測定した伝播速度Ｖは、
骨のち密質部のち密度即ち、骨強度を表わしており、こ
のために該伝播速度Ｖの速い遅いにより活馬の骨強度を
程度が推定検査できるのである。

ある。

次に、競走馬の年齢別に上記検査を行なって各年１゛ｈ
９ごとの超音波伝播速度Ｖの標桑値を検討してみたら、
１歳から３歳までは加齢とともに確実に伝播速度Ｖが速
くなる相関関係が判明し、その後は安定する傾向が見ら
れた。この４１ｔは成長に１′ｌ！う体重の増加及び運
動量の増加等に対応した骨の成熟過程を反映しているの
であり、これから年齢と伝播速度Ｖとにより当該馬の骨
の成熟度の推定ができるのである。

史には、骨折を含む故障馬や運動を全くしていない休養
肋間の長い馬を検査して超音波伝播速度Ｖを検討して見
たら、健康、因のそれよりを為に遅いことが判明でき、
このことは成長不足や休養による骨の吸収により骨強度
が低下しているのであり、運動再開後における運動強化
決定の指標なる。

以」二の検知から、本検査法により超音波伝播速度Ｖを
測定することで、被検馬の脚の平均的付強度、骨塩量、
骨の断面内層構造を推定でき、また成長過程にある馬に
おいては骨の成熟度の１１１定ができ、更には骨の異常
に起因する故障馬の診断・予知に利用できるなど、様々
な骨性状の検査が可能となる。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されることなく、
上記競走馬以外に人間等に付いても実諭データを取得す
れば本検査法及び装置は上記同様に適用できる。

〔発明の効果〕

この発明の上述した如くなしたから、活馬等の生体に危
害を全く及ぼすことのない非破懐検査乎法にて、非常に
簡便に且つかなりの高い信頼性をもって該生体の骨性状
態即ち、骨強度や骨成熟度等の骨性を測定検査できて、
骨折をはじめとする骨の異常に起因する各種故障の予知
・診断に大いに役立て得るようになる優れた生体の骨性
検査法となる。またその検査法を実施するのに好都合な
生体の骨性検査装置となる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の方法に使用する生体の骨性検面図、第
３図は第１図の■−■線に沿う断面図である。 １・・・支持アーム、１ａ・・・凹溝、２，３・・・ホ
ルダー部、２ａ、３ａ・・・装着穴、４・・・プロテク
ター、５．６・・・トランスジューサ、７・・・スライ
ドシャフト、ｇ、９・・・電気コード、１０・・・シム
、１１゜１２・・・押えプレート、１３・・目盛り、１
４・・・副尺目盛り、１５・・・水平器、Ａ・・・被検
査部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）競走馬等の生体の脚等の被検査部の両外側に一対
   のトランジューサを相対向させて挟み付ける状態に当て
   がい、その両トランジューサを超音波伝播時間測定装置
   本体に電気的に接続して、その一方のトランジューサか
   ら超音波を発振させてこれを他方のトランジューサで受
   信するまでの超音波伝播時間を測定し、その伝播時間と
   両トランジューサの相互間距離とから上記被検査部中の
   超音波伝播速度を算出して、この伝播速度から上記生体
   の被検査部の骨強度や骨成熟度等を推定して骨性状態を
   検査することを特徴とする生体の骨性検査法。
2. （２）作業員が手で持って競走馬などの生体の脚等の被
   検査部の外周に間隔を存してその略半周に亘り取り囲む
   状態となせるコ字形或いはＣ字形状の支持アームの両端
   にホルダー部を互いに同一軸線上に相対向して設け、且
   つそれぞれ超音波伝播時間をデジタル表示する超音波伝
   播時間測定装置本体と電気コードにより接続する一対の
   トランジューサの一方を上記一端側ホルダー部に固定的
   に設けると共に、他方を他端側ホルダー部にスライドシ
   ャフトを介してこれと一体的に上記軸線上に沿って移動
   操作可能に設け、更にそのスライドシャフトに上記両ト
   ランスジューサの相互間距離を表示する目盛りを設けて
   、このスライドシャフトの移動操作で上記両トランジュ
   ーサ間に上記被検査部を挟み付けた状態での該両トラン
   ジューサ相互間距離と、超音波伝播時間測定装置本体に
   より一方のトランジューサから発振した超音波を他方の
   トランジューサで受信するまでの超音波伝播時間とを測
   定して、該被検査部中の超音波伝播速度を算出し得る構
   成としたことを特徴とする生体の骨性検査装置。