(57)【要約】  【課題】  比較的広範囲で位置精度の高い優れた骨情報を得ることができる骨診断装置を提供する。  【解決手段】  脛骨１４のプラトウ部１６に置かれた振動子１５が、信号発生器２０からのドライブ信号を受けて脛骨１４を振動させる。超音波探触子１および送受信器３は、脛骨を伝搬してきた振動に対して超音波を送信し、戻ってきた超音波を受信する。位相比較部４が受信信号を位相比較し、相関演算部６が位相比較信号の相関演算を行い、相関演算の結果である、脛骨の各部位における振動の強度が、表示部７に表示される。【選択図】  図１
2005102716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可聴周波数の電気信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生器からの電気信号を音に変換して骨に伝える振動子と、
前記振動子により骨を伝搬されてきた振動に対して超音波を送受信する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段で受信した信号を位相検波する位相検波手段と、
前記位相検波手段からの位相検波信号に対して相関演算を行なう相関演算手段と、
前記相関演算手段による相関演算の結果を表示する表示手段とを備えた骨診断装置。
【請求項２】
前記信号発生手段によって前記可聴周波数の電気信号の周波数を変化させながら、各周波数における前記相関演算の結果を平均化する平均演算手段を備えた請求項１記載の骨診断装置。
【請求項３】
可聴周波数の電気信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生器からの電気信号を音に変換して骨に伝える振動子と、
前記振動子により骨を伝搬されてきた振動に対して超音波を送受信する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段で受信した信号を位相検波する位相検波手段と、
前記位相検波手段からの位相検波信号の周波数変換を行なう高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算手段と、
前記ＦＦＴ演算手段によるＦＦＴ演算の結果であるスペクトラムを表示する表示手段とを備えた骨診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて骨の状態を診断する診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
骨を加振し、センサで振動を検出し解析することで、骨折の治癒状態や骨粗鬆症の進行程度などを調べる骨振動解析装置としては、図４に示す構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４を用いて従来例の動作を説明する。
【０００４】
コンピュータ装置１８の制御により、ドライバモジュール１７は、正弦波を周波数２０Ｈｚ〜２ｋＨｚの範囲でスイープし、この信号は振動装置１５により音響エネルギに変換され、クッション１０に置いた下腿９の脛骨１４上端のプラトウ部１６を振動させる。この振動は脛骨１４を伝達し、脛骨下端の内側踝１３に到達する。内側踝１３には、ストラップ１２により加速度計１１が取り付けられており、加速度計１１は音響エネルギを検出し、電気信号に変換する。変換された信号はチャージ増幅器１９により増幅された後、コンピュータ装置１８に取り込まれ、解析される。コンピュータ装置１８では、周波数解析がなされ、伝搬信号の周波数特性、伝搬強度などから骨折の状態などの骨の情報が得られる。
【０００５】
また、音響的励振により骨粗鬆症の進行程度を知る試みとしては、例えば、脊椎をハンマーで叩打し、加速度ピックアップにより伝搬する振動波を受信して、周波数解析を行なうことで、骨粗鬆症の進行度の解析を行なうものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特表平５−５０１２１３号公報
【非特許文献１】井出隆俊ほか、「骨粗鬆症に対する音響診断法」、病態生理、１９９４年、第１３巻、第１号、ｐ．５３−５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の骨振動解析方法では、以下のような問題点があった。
【０００７】
まず、第一に、従来の方法では、信号を受信する位置を、骨が皮下の比較的浅いところにある位置に設定しなければならず、測定できる点が限られることである。
【０００８】
第二に、加速度計による振動検出では、検出している位置範囲を特定できず、精度にも問題があった。
【０００９】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波の送受信により、比較的広範囲の部位の信号を検出し、また信号検出位置を明確にすることにより、位置精度、信頼性の高い優れた骨情報を得ることができる骨診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の骨診断装置は、可聴周波数の電気信号を発生する信号発生手段と、信号発生器からの電気信号を音に変換して骨に伝える振動子と、振動子により骨を伝搬されてきた振動に対して超音波を送受信する超音波送受信手段と、超音波送受信手段で受信した信号を位相検波する位相検波手段と、位相検波手段からの位相検波信号に対して相関演算を行なう相関演算手段と、相関演算手段による相関演算の結果を表示する表示手段とを備えたものである。
【００１１】
この構成によれば、骨を伝搬してきた音（振動）に対して超音波を用いて位相解析し、相関演算を行うことで、骨の振動状態を高い位置精度でかつ振動周波数などのパラメータを精度よく測定、解析することができ、骨粗鬆症の進行程度や骨折などにおける治癒状況の診断を行うことができる。
【００１２】
また、第１の骨診断装置は、信号発生手段によって可聴周波数の電気信号の周波数を変化させながら、各周波数における相関演算の結果を平均化する平均演算手段を備えることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、超音波による骨の振動を検出する過程において、振動させる周波数を変えることで、骨の共振により一定部位が強く振動して定在波が発生することによる測定誤差を防ぎ、振動の振幅などの精度のよい計測を行なうことができる。
【００１４】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の骨診断装置は、可聴周波数の電気信号を発生する信号発生手段と、信号発生器からの電気信号を音に変換して骨に伝える振動子と、骨に対して超音波を送受信する超音波送受信手段と、超音波送受信手段で受信した信号を位相検波する位相検波手段と、位相検波手段からの位相検波信号の周波数変換を行なう高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算手段と、ＦＦＴ演算手段によるＦＦＴ演算の結果であるスペクトラムを表示する表示手段とを備えたものである。
【００１５】
この構成によれば、超音波による骨の振動を検出する過程において、周波数解析を行なうことで、精度のよい骨の強度などの構造解析を精度良く行なうことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の骨診断装置によれば、超音波の送受信により、比較的広範囲の部位の信号を検出し、また信号検出位置を明確にすることにより、位置精度、信頼性の高い優れた骨情報を得ることができる、という格別な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る骨診断装置の一構成例を示す図である。図１において、診断装置本体２は、超音波の送受信を行なう送受信器３と、送受信器３で受信した信号を位相検波する位相検波部４と、位相検波部４からの位相検波信号の相関演算を行なう相関演算部６と、相関演算の結果を表示する表示部７と、可聴周波数の電気信号であるドライブ信号を発生する信号発生器２０と、前記各部を制御する制御部５とから構成されている。下腿部９にある内側脛骨１４のプラトウ部１６に振動子１５が体表に密着して設置され、下腿部９上には超音波の送受信を行なうための超音波探触子１が置かれている。ここで、超音波探触子１と送受信器３とで、超音波送受信手段が構成される。
【００１９】
次に、このように構成された骨診断装置の動作について説明する。
【００２０】
脛骨１４のプラトウ部１６に置かれた振動子１５は、信号発生器２０からのドライブ信号を受けて、脛骨１４を振動させる。超音波探触子１および診断装置本体２は、超音波血流映像装置（パワーモード表示）としての振動強度情報の算出機能を果たす。パワーモード表示では、相関演算部６の出力信号から強度が算出され、診断装置本体２は脛骨１４の各部位における振動の強度を表示部７に表示する。
【００２１】
以上のように、本実施形態によれば、骨を伝搬してきた音（振動）に対して超音波を用いて位相解析し、相関演算を行うことで、骨の振動の振幅を精度よく測定、解析することができ、脛骨の強度（折れやすさ）分布を間接的に知ることができ、骨粗鬆症の進行程度を知ることができる。また、骨折などにおける治癒状況も骨を伝わる振動の分布により診断が可能である。
【００２２】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る骨診断装置の一構成例を示す図である。図２において、本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、相関演算部６と表示部７との間に平均演算部８を設けた点にある。また、動作上では、信号発生器２０が発生するドライブ信号の周波数を変化させる点が異なっている。
【００２３】
本実施形態では、測定を行ないつつ、図示されない制御器により自動で信号発生器２０から発生するドライブ信号の周波数を変える。変化させる方法は連続的でもよいし、また、いくつかの周波数を切り替える方法でもよい。さらに、複数の周波数を混在させた波形で振動子１５をドライブしてもよい。
【００２４】
このようにして、複数の周波数を用いて測定した結果を平均演算部８において、平均化し、表示部７に表示する。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態の利点に加えて、脛骨１４の共振により一定部位が強く振動して定在波が発生することによる測定誤差を防ぎ、より精度の高い計測が可能になる。
【００２６】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る骨診断装置の一構成例を示す図である。図３において、本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、相関演算部６に代えて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算部２１を設けた点にある。本実施形態では、超音波探触子１と診断装置本体２は、超音波ドプラ血流計と同様の動作を行なう。超音波ドプラ血流計の動作についてはすでに公知であるからここでの説明は省略する。
【００２７】
振動子１５から出力される振動が正弦波であるとすると、骨の構造により高調波を発生する部位がある。位相検波した信号をＦＦＴ演算部２１で周波数解析すると、この高調波の発生部位がわかるため、骨の構造、例えばある部分で骨が脆くなっていることなどがわかる。
【００２８】
なお、上記の各実施形態においては、脛骨の状態解析について説明したが、身体の他の部位の骨についても、本発明を適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る骨診断装置は、超音波の送受信により、比較的広範囲の部位の信号を検出し、また信号検出位置を明確にすることにより、位置精度、信頼性の高い優れた骨情報を得ることができるという利点を有し、骨粗鬆症の進行程度や骨折などにおける治癒状況の診断、骨の構造解析等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る骨診断装置の一構成例を示す図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る骨診断装置の一構成例を示す図
【図３】本発明の第３の実施形態に係る骨診断装置の一構成例を示す図
【図４】従来の骨振動解析装置の一構成例を示す図
【符号の説明】
【００３１】
１  超音波探触子（超音波送受信手段）
２  診断装置本体
３  送受信器（超音波送受信手段）
４  位相検波部
５  制御部
６  相関演算部
７  表示部
８  平均演算部
９  下腿部
１４  脛骨
１５  振動子
１６  プラトウ部
２０  信号発生器
２１  ＦＦＴ演算部
【図１】
2005102716.tif 000003
【図２】
2005102716.tif 000004
【図３】
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【図４】
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