(57)【要約】対象の体（１５０）に音響エネルギーを送信し（１２０）；送信音響エネルギーに応答する、年齢で変わる骨化進行骨格構造又は頭蓋構造を含む一つ又はそれ以上の構造からの音響信号を受信し（１２２）；音響信号を分析して（１４２）前記信号での前記構造の少なくとも一つの影響を決定し；及び前記決定された影響から構造の年齢を推定する、ことを有する骨年齢を測定する方法。
2004535882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の体に音響エネルギーを送信し；
前記送信音響エネルギーに応答する、年齢で変わる骨化進行骨格構造又は頭蓋構造を含む一つ又はそれ以上の構造からの音響信号を受信し；
前記音響信号を分析して、前記構造の、前記信号に対する少なくとも一つの影響を決定し；そして
前記決定された影響から前記構造の年齢を推定する、
ことを有する骨年齢を測定する方法。
【請求項２】
前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の骨化を受けるエリアを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の骨を含む請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の軟骨の領域を含む先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の非軟骨の柔らかい組織の領域を含む先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の繊維軟骨の領域を含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の一次骨化中心を有する領域を含む先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の手首の骨、手の平の骨、足根の骨、下顎骨を含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の二次骨化中心を有する領域を含む先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記骨化進行骨格構造は、骨端を含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の尺骨、橈骨、大腿骨、手足のレイの骨の領域を含む請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記受信は、２つ又はそれ以上の異なる音響信号を用いて骨年齢の測定値を与えることを含む先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記２つ又はそれ以上の音響信号が、同じ骨に関係がある請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記２つ又はそれ以上の音響信号が、異なる骨に関係がある請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記２つ又はそれ以上の音響信号は、同じ方向から受信される請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記２つ又はそれ以上の音響信号は、異なる方向から受信される請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記信号は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造を通る先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記信号は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造から反響する請求項１から請求項１６のいずれか一項記載の方法。
【請求項１９】
前記信号の前記分析は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造からの音速に応答する先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２０】
前記信号の前記分析は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造からのブロードバンド超音波減衰に応答する先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２１】
前記信号の前記分析は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造からの超音波の分散に応答する先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２２】
前記信号の前記分析は、周波数ドメインにおいて少なくとも部分的に行われる先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２３】
前記信号の前記分析は、時間ドメインにおいて少なくとも部分的に行われる先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２４】
前記信号の前記分析は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造における超音波信号の減衰に応答する先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２５】
前記分析は、大人の背丈のために使用される先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２６】
骨年齢の推定値を与えるために、前記分析は、従来のＸ線写真、ＣＴ画像、ＭＲＩ画像及び核医学スキャンの一つ又はそれ以上と相関を有するデータベースと比較する先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２７】
前記受信は、スキャニング音響信号送信機からである先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２８】
前記受信は、マルチビーム音響信号送信機からである先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項２９】
前記受信は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造の軸に沿う２つ又はそれ以上の音響信号測定値を与える先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項３０】
前記受信は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造の放射状にある２つ又はそれ以上の音響信号測定値を与える先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項３１】
前記分析は、既知の骨年齢測定システムと相互に関連する請求項１から請求項２９のいずれか一項記載の方法。
【請求項３２】
前記分析は、既知の骨年齢測定システムとの相関関係を与える式に応答する先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項３３】
前記式は、骨化進行骨格構造を通る又はからの音速、ブロードバンド超音波減衰、音響信号の散乱及び分散の少なくとも一つに応答する請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
骨年齢の推定値は、骨化進行骨格構造がトランスデューサの中間に配置された、２つのトランスデューサ間での音響信号の飛翔時間に応答する請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
既知の骨年齢と男子及び女子からの音響信号とが相関するように別々の式が使用される請求項２６から請求項３４のいずれか一項記載の方法。
【請求項３６】
前記音響情報が骨年齢測定のデータベースに構築される先行する請求項のいずれか一項記載の方法。
【請求項３７】
前記データベースは、性別、人種グループ、地理的位置、栄養及び遺伝的の一つ又はそれ以上により配置される請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記データベースは、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造の２つ又はそれ以上の測定値を含む請求項３６又は請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記データベースは、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造から２つ又はそれ以上の成長ステージの一つ又はそれ以上の測定値を含む請求項３６から請求項３８のいずれか一項記載の方法。
【請求項４０】
前記データベースは、２つ又はそれ以上の母集団において骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造の一つ又はそれ以上の測定値を含む請求項３６から請求項３９のいずれか一項記載の方法。
【請求項４１】
前記受信信号は、大人の骨の長さ、密度、厚さ及び弾力性並びに大人の背丈の一つ又はそれ以上を予測するために、データベースにおける同種の信号と比較される請求項３６から請求項４０のいずれかに記載の方法。
【請求項４２】
前記受信信号は、骨成長に関連する障害を示すために、データベースにおける同種の信号と比較される請求項３６から請求項４１のいずれかに記載の方法。
【請求項４３】
前記受信信号は、骨成長に関連する障害の進行を追跡するために、データベースにおける同種の信号と比較される請求項３６から請求項４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
前記受信信号は、成長背丈障害におけるホルモンセラピーを追跡するために、データベースにおける同種の信号と比較される請求項３６から請求項４３のいずれかに記載の方法。
【請求項４５】
前記受信信号は、骨肉腫、すべり成長プレート、成長プレート成長の早期停止及び成長プレートの炎症を含む一つ又はそれ以上の成長プレートに関連する疾患状態を示すために、データベースにおける同種の信号と比較される請求項３６から請求項４４のいずれかに記載の方法。
【請求項４６】
前記２つ又はそれ以上の音響測定値が、単一対象に対してなされ、前記データベースに入力される請求項３６から請求項４５のいずれかに記載の方法。
【請求項４７】
前記２つ又はそれ以上の音響測定値は、早発思春期、遅延思春期、くる病、低たんぱく栄養失調症、上皮小体機能低下症、下垂体性小人症及び糖尿病を含む一つ又はそれ以上の成長関連障害を追跡するために比較される請求項３６から請求項４６のいずれかに記載の方法。
【請求項４８】
前記２つ又はそれ以上の音響測定値は、早発思春期、遅延思春期、くる病、低たんぱく栄養失調症、上皮小体機能低下症、下垂体性小人症及び糖尿病を含む一つ又はそれ以上の成長関連障害の処置を追跡するために比較される請求項３６から請求項４７のいずれかに記載の方法。
【請求項４９】
骨化進行骨格構造を含む一つ又はそれ以上の構造の両側に配置された音響送信機及び音響受信機；
前記骨化進行構造に関して前記音響送信機及び前記音響受信機の位置を調整する電子的に移動可能なガントリー；並びに
前記移動可能なガントリーを位置合わせすること、前記音響送信機により送信された音響信号を制御すること、前記送信信号に応答する前記受信機からの音響信号を受信すること、前記受信信号に応答して前記骨年齢を推定することのうち一つ又はそれ以上の機能を行うコンピュータシステム
を有する骨年齢を推定する装置。
【請求項５０】
前記装置は、前記骨化進行構造を通して軸に沿って直線的に一つ又はそれ以上の音響信号を送信し及び受信する請求項４９記載の装置。
【請求項５１】
前記装置は、前記骨化進行構造を通して軸の回りを放射状に一つ又はそれ以上の音響信号を送信し又は受信する請求項４９又は請求項５０記載の装置。
【請求項５２】
前記コンピュータシステムは、前記音響信号送信機を制御して、前記骨化進行構造に適する音響信号を与える請求項４９から請求項５１のいずれかに記載の装置。
【請求項５３】
前記コンピュータシステムは、前記骨化進行構造におけるブロードバンド超音波減衰、音響後方散乱、音響信号の分散及び音速の一つ又はそれ以上に応答して前記骨年齢を推定する請求項４９から請求項５２のいずれかに記載の装置。
【請求項５４】
前記コンピュータシステムは、イメージャを使用して、前記音響信号受信機及び前記音響信号送信機の位置を制御する請求項４９から請求項５３のいずれかに記載の装置。
【請求項５５】
前記コンピュータシステムは、視覚的ディスプレイを含み、前記骨年齢の情報を与える請求項４９から請求項５４のいずれかに記載の装置。
【請求項５６】
前記視覚的ディスプレイはグラフを含む請求項５５記載の装置。
【請求項５７】
前記コンピュータシステムは、コンピュータネットワークで構成される請求項４９から請求項５６のいずれかに記載の装置。
【請求項５８】
前記コンピュータシステムは、ニューラルネットワークを含む請求項４９から請求項５７のいずれかに記載の装置。
【請求項５９】
前記コンピュータシステムは、骨化進行骨格構造を含む一つ又はそれ以上の構造からの一つ又はそれ以上の音響信号の情報を含むデータベースと前記受信音響信号とを比較して骨年齢の推定値を与える請求項４９から請求項５８のいずれかに記載の装置。
【請求項６０】
前記コンピュータシステムは、骨化進行骨格構造を含む一つ又はそれ以上の構造からの一つ又はそれ以上の音響信号の情報を含むデータベースと前記受信音響信号とを比較して背丈を予測する請求項４９から請求項５９のいずれかに記載の装置。
【請求項６１】
前記コンピュータシステムは、骨化進行骨格構造を含む一つ又はそれ以上の構造からの一つ又はそれ以上の音響信号の情報を含むデータベースと前記受信音響信号とを比較して、骨成長に関連する障害、成長プレート障害及び成長に関連する障害の一つ又はそれ以上の処置を示し、追跡し、又は従う請求項４９から請求項６０のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて骨年齢を評価することに関する。
【背景技術】
【０００２】
成長する対象における骨年齢評価はよく知られた診断ツールであり、特に、子供、ティーンエージャー及び大人における成長及び／又は発育の問題を予測する際に有用である。
【０００３】
骨年齢を評価する多くの方法は、ゲリュリッヒ−パイル（Greulich and Pyle(GP)）法（Greulich WW, Pyle SI, Radiographic atlas of skeletal development of the hand and wrist, 2nd ed. Stanford California, Stanford University Press, 1959）及びタナー−ホワイトハウス（Tanner and Whitehouse(TW2)）法［Tanner, JM, Whitehouse, RH, Marshall, WA, et al. “Assessment of skeletal maturity and prediction of adult height” (TW2 method). NY, Academic Press］のような、Ｘ線写真分析に基づいており、両者は共に、手首及び手の骨のＸ線写真画像により骨年齢を評価する。ゲリュリッヒ−パイル法においては、子供のＸ線写真とグリューリッチ−パイルアトラスの対応する標準のものとの間での比較がなされる。ＴＷ２法においては、手及び手首の２０の骨がそれらのステージにしたがって採点されて総得点がもたらされる。その総得点に対する骨格年齢を表から直接読み出すことができる。
【０００４】
多くの場合、Ｘ線ユニットが病院のような二次的なケアセンター(secondary care center)においてのみ利用可能であるので、これらの方法は利用のし易さという点で問題がある。さらに、電離放射線は、任意の処置において、特に子供に対して望ましくない。
【０００５】
“Skeletal age assessment in children and young adults: Comparison between a newly developed sonographic method and conventional methods,” Skeletal Radiology 1998 27:271-277において、アレサンドロ・カストリオータ−スキャンダーベッグ他（Allessandro Castriota-Scanderbeg et al）は、大腿部の骨頭関節軟骨の厚さの超音波画像測定を用いた、骨年齢の評価方法を提案している。この方法では、超音波画像中の非軟骨構造、すなわち骨端は、骨密度のような構造的な側面に関係なく、断面に沿って直線的に測定される。さらに、この方法は、不正確であり、たいていその実施のために画像専門家を必要として、コスト効果を低下させる。
【０００６】
キャラナ他（Chalana et al）の米国特許第５，６０５，１５５号は超音波画像を使用して、胎児の頭のサイズを予測するために胎児の頭の構造を測定する。ヘチャード・パトリック（Hechard Patrick）の仏国特許第２７６８３２２号は、「残留成長の割合」を評価に使用されるインデックスを確立するため、Ｘ線や超音波を使用して、骨の骨端及び骨幹端の厚さを測定する。ホルムベルグ（Holmberg）の米国特許第６，１３５，９６０号は、体内で目標物を特徴づけるためにカーテシアン（Cartesian）座標系に置かれた超音波トランスデューサを用いることを提案する。上記の公報は、骨密度のような構造的な側面に関係なく寸法超音波画像技術(dimensional ultrasound imaging techniques)を用いて目標物の境界を推定する。
【０００７】
超音波を利用した骨密度測定の方法が知られている。例えば、従来の超音波測定システム（例えば、ＷＯ００／２８３１６及び米国特許第５，５６４，４２３号、それらの開示は参照によりここに含まれる）によれば、非軟骨の骨構造の密度を決定するために超音波が使用される。
【０００８】
このような、骨密度を決定するための後方散乱減衰の使用は、ウィア・ケイ・エイ（Wear, KA）及びガーラ・ビー・エス（Garra, BS）の”Assessment of bone density using ultrasonic backscatter”, Ultrasound Med Biol, 1998 Jun; 25(5): 689-95には、に記載されている。
【０００９】
“Quantitative Ultrasound” Chapter 17, p.311-312においてラントン他（Langton et al）は、踵骨後部の中心を用いて子供における骨の音速及びブロードバンド超音波減衰を測定する。この測定を行うのは、特に、超音波信号が踵骨成長プレートを通らないからである。この測定エリアは出生前に骨化が始まるので、この方法では、非軟骨の特性に基づいて骨の音速及びブロードバンド超音波減衰を推定する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のいくつかの実施の形態の態様は、骨化構造の音響信号から骨年齢を推定することに関する。
【００１１】
本発明の例示的な実施の形態において、骨年齢は、骨化プロセスにある軟骨構造において音響速度を測定することにより推定される。その速度は、人の成熟過程中は、骨化の関数として、増加することが見込まれる。そのような音響信号速度は、例えば、手首の骨のような第一骨化中心、又は、尺骨及び橈骨の末端領域のような第二骨化中心で測定される。
【００１２】
追加として、骨年齢を決定するために、一つ又はそれ以上の骨化中心の２つ又はそれ以上の音響信号が測定される。追加として、又は代替として、骨年齢を測定するために、２つ又はそれ以上の骨化中心間の音響信号の比が使用される。追加として又は代替として、骨化構造に関連する構造からの音響信号は、骨年齢、例えば恥骨結合の繊維軟骨、頭蓋縫合靭帯及び歯、並びに下顎の変化を測定するために使用される。
【００１３】
骨年齢は、大人の背丈又は成熟過程の他の様子を予測するために使用され得る。そのような予測は、当該技術において知られた他の方法により導出された骨年齢に基づく。代わりに又はさらに、骨における骨化の追跡は、例えば、その非イオン化の性質のためにＸ線評価よりもより正確なプロファイルで、傷つけることなく頻繁にモニタリングを可能にして、種々の疾患状態及び／又は障害の進行を検出及び／又は追跡するために使用される。
【００１４】
例示的な実施の形態において、ブロードバンド超音波減衰（ＢＵＡ）及び超音波信号の分散のような音響速度以外のパラメータは、例えば子供の集団の既知のＢＡ評価とこれらのパラメータとの相関をとることにより、骨年齢を推定するために使用される。さらに又は代わりに、骨から反射された信号は、例えば超音波信号の後方散乱強度の減衰を測定することにより骨年齢を測定するために使用される。
【００１５】
任意に、特にいくつかのタイプの測定値のために及び／又は目標物の境界が不明確であるときに、スキャニング又はマルチビーム測定システムが使用され得る。任意に、音響信号は、例えば骨軸に沿う速度のプロファイル又は骨化中心の放射状プロファイルを示す空間的測定値を与える。
【００１６】
種々の骨、種々の測定値及び／又は種々の測定システムが、種々の状況のために及び／又は種々の骨年齢又は疾患状態を分析するために使用され得る。
【００１７】
本発明のいくつかの実施の形態の態様は、できる限り最小の変更で、既存の骨粗しょう症測定デバイスを使用して骨年齢を評価することに関する。一つの例において、指における骨粗しょう症を測定するために設計されたデバイスは、骨粗しょう症の状態ではなく骨年齢と音響速度とを関連づけるテーブルで再プログラムされる。
【００１８】
さらに、音響信号を測定するためのトランスデューサは、成長中心に適用するために特別に改良される。非成長中心エリアから測定値を得るために、骨粗しょう症測定デバイスで使用される速度制限が設計されることに留意されたい。
【００１９】
本発明の例示的な実施の形態によれば、
対象の体に音響エネルギーを送信し；
前記送信音響エネルギーに応答する、年齢で変わる骨化進行骨格構造又は頭蓋構造を含む一つ又はそれ以上の構造からの音響信号を受信し；
前記音響信号を分析して前記信号に対する、前記構造の少なくとも一つの影響を決定し；及び
前記決定された影響から前記構造の前記年齢を推定する、
ことを有する骨年齢を測定する方法を提供する。
【００２０】
任意に、前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の骨化を受けるエリアを含む。任意に、前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の骨を含む。任意に、前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の軟骨の領域を含む。任意に、前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の非軟骨の柔らかい組織の領域を含む。任意に、前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の繊維軟骨の領域を含む。
【００２１】
本発明の実施の形態において、前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の一次骨化中心を有する領域を含む。任意に、前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の手首の骨、手の平の骨、足根の骨、下顎骨を含む。
【００２２】
本発明の実施の形態において、前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の二次骨化中心を有する領域を含む。任意に、前記骨化進行骨格構造は、骨端を含む。任意に、前記骨化進行骨格構造は、一つ又はそれ以上の尺骨、橈骨、大腿骨、手足のレイの骨の領域を含む。
【００２３】
任意に、前記受信は、２つ又はそれ以上の異なる音響信号を用いて骨年齢の測定値を与えることを含む。任意に、前記２つ又はそれ以上の音響信号が、同じ骨に関係がある。任意に、前記２つ又はそれ以上の音響信号が、異なる骨に関係がある。任意に、前記２つ又はそれ以上の音響信号は、同じ方向から受信される。任意に、前記２つ又はそれ以上の音響信号は、異なる方向から受信される。
【００２４】
本発明の実施の形態において、前記信号は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造を通る。
【００２５】
本発明の実施の形態において、前記信号は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造から反響する。
【００２６】
任意に、前記信号の前記分析は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造からの音速に応答する。
【００２７】
任意に、前記信号の前記分析は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造からのブロードバンド超音波減衰に応答する。
【００２８】
任意に、前記信号の前記分析は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造からの超音波の分散に応答する。
【００２９】
任意に、前記信号の前記分析は、周波数ドメインにおいて少なくとも部分的に行われる。任意に、前記信号の前記分析は、時間ドメインにおいて少なくとも部分的に行われる。
【００３０】
本発明の実施の形態において、前記信号の前記分析は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造における超音波信号の減衰に応答する。
【００３１】
任意に、前記分析は、大人の背丈のために使用される。
【００３２】
本発明の実施の形態において、骨年齢の推定値を与えるために、前記分析は、従来のＸ線写真、ＣＴ画像、ＭＲＩ画像及び核医学スキャンの一つ又はそれ以上と相関を有するデータベースと比較する。
【００３３】
本発明の実施の形態において、前記送信は、スキャニング音響信号送信機によるものである。
【００３４】
本発明の実施の形態において、前記送信は、マルチビーム音響信号送信機によるものである。
【００３５】
任意に、前記受信は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造の軸に沿う２つ又はそれ以上の音響信号測定値を与える。
【００３６】
任意に、前記受信は、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造の放射状にある２つ又はそれ以上の音響信号測定値を与える。
【００３７】
本発明の実施の形態において、前記分析は、既知の骨年齢測定システムと相互に関連する。
【００３８】
本発明の実施の形態において、前記分析は、既知の骨年齢測定システムとの相関関係を与える式に応答する。任意に、前記式は、骨化進行骨格構造を通る又はからの音速、ブロードバンド超音波減衰、音響信号の散乱及び分散の少なくとも一つに応答する。任意に、骨年齢の推定値は、骨化進行骨格構造がトランスデューサの中間に配置された、２つのトランスデューサ間での音響信号の飛翔時間に応答する。
【００３９】
任意に、既知の骨年齢と男子及び女子からの音響信号とが相関するように別々の式が使用される。
【００４０】
本発明の実施の形態において、前記音響情報が骨年齢測定のデータベースに構築される。任意に、前記データベースは、性別、人種グループ、地理的位置、栄養及び遺伝的の一つ又はそれ以上により配置される。任意に、前記データベースは、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造の２つ又はそれ以上の測定値を含む。任意に、前記データベースは、骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造から２つ又はそれ以上の成長ステージの一つ又はそれ以上の測定値を含む。任意に、前記データベースは、２つ又はそれ以上の母集団において骨化進行骨格構造を含む前記一つ又はそれ以上の構造の一つ又はそれ以上の測定値を含む。
【００４１】
任意に、前記受信信号は、大人の骨の長さ、密度、厚さ及び弾力性並びに大人の背丈の一つ又はそれ以上を予測するために、データベースにおける同種の信号と比較される。任意に、前記受信信号は、骨成長に関連する障害を示すために、データベースにおける同種の信号と比較される。任意に、前記受信信号は、骨成長に関連する障害の進行を追跡するために、データベースにおける同種の信号と比較される。任意に、前記受信信号は、成長背丈障害におけるホルモンセラピーを追跡するために、データベースにおける同種の信号と比較される。任意に、前記受信信号は、骨肉腫、すべり成長プレート、成長プレート成長の早期停止及び成長プレートの炎症を含む一つ又はそれ以上の成長プレートに関連する疾患状態を示すために、データベースにおける同種の信号と比較される。
【００４２】
任意に、前記２つ又はそれ以上の音響測定値が、単一対象に対してなされ、前記データベースに入力される。任意に、前記２つ又はそれ以上の音響測定値は、早発思春期、遅延思春期、くる病、低たんぱく栄養失調症、上皮小体機能低下症、下垂体性小人症及び糖尿病を含む一つ又はそれ以上の成長関連障害を追跡するために比較される。
【００４３】
任意に、前記２つ又はそれ以上の音響測定値は、早発思春期、遅延思春期、くる病、低たんぱく栄養失調症、上皮小体機能低下症、下垂体性小人症及び糖尿病を含む一つ又はそれ以上の成長関連障害の処置を追跡するために比較される。
【００４４】
本発明の例示的な実施の形態によれば、骨化進行骨格構造を含む一つ又はそれ以上の構造の両側に配置された音響送信機及び音響受信機；
前記骨化進行構造に関して前記音響送信機及び前記音響受信機の位置を調整する電子的に移動可能なガントリー；並びに
前記移動可能なガントリーを位置合わせすること、前記音響送信機により送信された音響信号を制御すること、前記送信信号に応答する前記受信機からの音響信号を受信すること、前記受信信号に応答して前記骨年齢を推定することのうち一つ又はそれ以上の機能を行うコンピュータシステム
を有する骨年齢を推定する装置を提供する。
【００４５】
本発明の実施の形態において、前記装置は、前記骨化進行構造を通して軸に沿って直線的に一つ又はそれ以上の音響信号を送信し及び受信する。
【００４６】
本発明の実施の形態において、前記装置は、前記骨化進行構造を通して軸の回りを放射状に一つ又はそれ以上の音響信号を送信し又は受信する
【００４７】
任意に、前記コンピュータシステムは、前記音響信号送信機を制御して、前記骨化進行構造に適する音響信号を与える。
【００４８】
任意に、前記コンピュータシステムは、前記骨化進行構造におけるブロードバンド超音波減衰、音響後方散乱、音響信号の分散及び音速の一つ又はそれ以上に応答して前記骨年齢を推定する。
【００４９】
任意に、前記コンピュータシステムは、イメージャを使用して、前記音響信号受信機及び前記音響信号送信機の位置を制御する。
【００５０】
任意に、前記コンピュータシステムは、視覚的ディスプレイを含み、前記骨年齢の情報を与える。任意に、前記視覚的ディスプレイはグラフを含む。
【００５１】
任意に、前記コンピュータシステムは、コンピュータネットワークで構成される。
【００５２】
任意に、前記コンピュータシステムは、ニューラルネットワークを含む。
【００５３】
任意に、前記コンピュータシステムは、骨化進行骨格構造を含む一つ又はそれ以上の構造からの一つ又はそれ以上の音響信号の情報を含むデータベースと前記受信音響信号とを比較して骨年齢の推定値を与える。
【００５４】
任意に、前記コンピュータシステムは、骨化進行骨格構造を含む一つ又はそれ以上の構造からの一つ又はそれ以上の音響信号の情報を含むデータベースと前記受信音響信号とを比較して背丈を予測する。任意に、前記コンピュータシステムは、骨化進行骨格構造を含む一つ又はそれ以上の構造からの一つ又はそれ以上の音響信号の情報を含むデータベースと前記受信音響信号とを比較して、骨成長に関連する障害、成長プレート障害及び成長に関連する障害の一つ又はそれ以上の処置を示し、追跡し、又は従う。
【００５５】
以下の説明に記載される本発明の例示的で限定されない実施の形態は、ここに添付された図面に関して解釈される。図面において、２以上の図面で現れる同じ及び同種の構造、構成要素又はそれらの部分は、それらが現れる図面において同じ又は同種の参照符号で概して表示される。図面に示される部品及び形態の寸法は、便宜上及び表示の明瞭さを主として選択され、必ずしも共通の尺度を持たない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
図１は、本発明の例示的な実施の形態に係る、６．５歳の男子の腕１５０及び手首１００の部分の超音波測定を示す。手首１００のそれぞれの骨は、中央部分から始まり周辺に向って進む「一次骨化中心」と呼ばれる斜線エリアにより表された骨化中心を示す。一次骨化中心のみを有する骨は、骨化の増加、骨サイズの増加及び／又は第１５から第１９年を通しての骨形状の変化、による音響信号の変化を示し続ける。いくつかの骨は、「二次骨化中心」と呼ばれる骨化された骨部分間で軟骨の細片として現れるさらなる骨化中心を有する。
【００５７】
例えば、橈骨２３２は、それぞれ骨化された骨端２３２ｂ及び骨幹端２３２ａの間に位置する軟骨性成長プレート２４２からなる二次骨化中心を含む。成長プレート２４２はまず、生後の年に現れ、女子では１７歳で、男子では１９歳で骨化する。それ以後の歳で二次骨化中心が骨化するとき、骨端２３２ｂ及び骨幹端２３２ａは、同様に骨化する成長プレート２４２と融合する。融合が起こるステージの後、骨２３２は、軟骨のバンドがなくなって十分に骨化され、それゆえ全体を通して電波を通さない。
【００５８】
尺骨２４４は同様に、女子では５歳で、男子では６歳で現れる成長プレート２４４ａを含む。尺骨成長プレート２４４ａは、女子では１７歳で、男子では１８歳で骨化する。
【００５９】
例示的な実施の形態において、受信機１２２及び送信機１２０のような２つのトランスデューサは、ガントリー（gantry）１７４に保持され、それらが尺骨２４４及び橈骨２３２上の皮膚と接触するように置かれる。骨を覆っている柔らかい組織の厚さを測定するか、又は柔らかい組織の効果を随意に無視する。トランスデューサ１２２，１２０が領域２７６に沿って送信するように、トランスデューサ１２２，１２０が位置合わせされて、尺骨２４４及び橈骨２３２並びにそれらのそれぞれの骨化中心からの音響信号を得る。超音波伝送のこの方法は、ここでは「スルー」法と呼ばれる。例示的な実施の形態において、トランスデューサ１２２，１２０の周波数は、３００ｋＨｚから２ＭＨｚの間である。トランスデューサ１２２，１２０間の距離はルーラーを用いて測定され、その距離はディジタル表示１８２により示される。
【００６０】
通常、ディスプレイ１４０及び／又はプリンタ１４４を任意に含むコントローラ１４２（例えば、コンピュータ）により、トランスデューサが制御され、受信信号が処理される。
【００６１】
尺骨成長プレート２４４ａのような成長プレートからの音響信号は、骨２４４のような骨のものと著しく異なる。得られた音響信号から測定され得る一つのパラメータは音速である。トランスデューサ間の距離は、トランスデューサ１２０，１２２に接続されたディジタルルーラー１８２により測定され、伝送時間でトランスデューサ間の距離を割ることにより音の平均速度が算出される。あるいは又はさらに、トランスデューサ間の距離は、光又は音響距離測定デバイスを用いて測定され得る。プローブの位置及び年齢により、尺骨軟骨２４４ａにおける音速は秒速約１７００メートル（ｍ／ｓ）であり、骨２４４における音速は約２０００−４５００ｍ／ｓである。信号の伝送時間は、パスにおける、年齢で変化する構造の組成に基づいて変わる。
【００６２】
領域２７６を通る超音波信号は、骨化された尺骨２４４、尺骨成長プレート軟骨２４４ａ及び骨化された尺骨骨端２４８を通る。それは、骨化した橈骨骨端２３２ｂ、橈骨成長プレート軟骨２４２及び骨化した橈骨２３２を通って進む。
【００６３】
例えば、音速の測定における音響パスは、受信機に到達する最初の音響信号の飛翔時間に基づく。骨が最も速い音響信号伝送時間を与えるので、最初に受信した超音波信号は所与のエリアで最も骨化しているパスを示す。領域２７６を通る最初の超音波信号は、例えば、エリア２７６におけるより多い骨化量のために、軸１５２に沿うエリアに伝送された最初の超音波信号よりも著しく速い。
【００６４】
領域２７６に沿って取られたトランスデューサ１２２，１２０からの音響信号は、制御ユニット１４２に送られ、ＰＣを使用してその場所で又はコンピュータネットワークを通して遠隔的に分析され得る。そのような分析はすぐに行われるか、又は情報が格納され、後で分析される。さらに、分析は、例えば生物学的組織を特徴づけるためのものとして知られている、スペクトル分析（周波数ドメイン）及び／又は時間分析（時間ドメイン）に基づいてなされ得る。
【００６５】
音響信号から得られ得る他のパラメータは、分散及びブロードバンド超音波減衰を含む。分散は、音速が周波数で変わる勾配である。分散は、信号のそれぞれのフーリエ成分の位相及び距離を用いて算出された、音速−周波数曲線である分散グラフから算出される。直線的なグラフにおいて、分散値は、グラフの傾きであり、ｍｓ-1ＭＨｚ-1の単位で与えられる。
【００６６】
ブロードバンド超音波減衰は、減衰が周波数で変化する勾配の値である。ブロードバンド超音波減衰は、信号のそれぞれのフーリエ成分の振幅及び距離を用いて算出された、超音波信号の振幅に対する周波数の対数曲線である減衰グラフから算出される。減衰グラフが直線的であれば、ブロードバンド超音波減衰はｄｂｃｍｓ-1ＭＨｚ-1の単位のグラフの勾配である。
【００６７】
本発明の例示的な実施の形態において、データベースは、従来のＸ写真により評価された子供の超音波パラメータ及びそれらの骨年齢を含む種々の年齢の子供で確立される。超音波パラメータと骨年齢との相関をとるために、例えば、統計的アルゴリズムが使用され得る。
【００６８】
例示的な実施の形態において、そのようなアルゴリズムは、ゲリュリッヒ・アンド・パイル（上述のGreulich and Pyleの文献参照）により読まれるように、骨幹端及び骨端を含む橈骨−尺骨サイトから測定された音速と、手首及び手のひらのＸ線骨年齢との間の相関をとり、それにより、音響信号は、以下のような式を使用して骨年齢（ＢＡ）を与える：
ＢＡ＝（ＳＯＳ−１５６６）／２７．９    女子      ［式１］
ＢＡ＝（ＳＯＳ−１６５５）／１５．６    男子      ［式２］
【００６９】
ここで、音速（ＳＯＳ）はｍ／ｓの単位であり、骨年齢（ＢＡ）は年で与えられる。これらの式は、例えば４から１８年の年齢範囲に対して有効である。
【００７０】
マルチパラメータ骨年齢評価
本発明の例示的な実施の形態において、２つ又はそれ以上の以下のパラメータは、超音波信号から得られ、骨年齢の推定値を与えるために使用される：送信プローブ及び受信プローブ間の距離（Ｄ）（ｍｍ）、以下に説明するように、零信号レベルに直線近似を外挿(extrapolating)することにより計算されたパルスの到着時間（Ｔ１）及び信号半振幅レベルにＴ１と同じような直線近似を内挿(interpolating)することにより計算されたパルスフロントの受信時間（Ｔ２）。
【００７１】
直線近似は、超音波パルスの最初の半波の最初の半振幅レベルの回りのいくつかのデータポイントに対して算出される。このタイプの処理は、超音波信号の最初の半波が飽和しないことを必要とする。
【００７２】
例示的な実施の形態において、すべての３つのパラメータは、２つの新しいパラメータを算出するために定式化され（Ｃ１＝Ｄ／Ｔ１及びＣ２＝Ｄ／Ｔ２）、骨年齢に対する推定量としてＴ１，Ｔ２，Ｃ１及びＣ２の一次結合を用いる：
BA=a1・C1+a2・C2+a3・T1+a4・T2+b      ［式３］
ここで、ａ１，ａ２，ａ３，ａ４及びｂは、このモデルにおいて定数である。任意に、このモデルは、男及び女用の個々の定数のセットを用いる。
男用:a1=0.35;a2=-0.32;a3=22.7;a4=-22.5;b=-56.8
女用:a1=0.14;a2=-0.13;a3=10.1;a4=-9.8;b=-31.0
【００７３】
図４は、四角のマークにより表された女子の母集団及び三角のマークにより表された男子の母集団について、標準的なＸ線のものと比較した超音波マルチパラメータモデルにより評価された手２００の骨年齢のグラフ４１０の例示的な実施の形態である。ｙ軸４２０はグラフ４４０でマルチパラメータモデルにより計算された骨年齢を表し、ｘ軸４２２はグラフ４４０でＸ線を用いて算出された骨年齢を表す。線４２４はその結果に対する最も良い直線近似を示す。グラフ４１０は、この相関で得られた０．９２のＲ2を示す。なお、Ｒ2はピアソン相関係数（Pearson Correlation Coefficient）の二乗である。
【００７４】
他のサイトから推定された骨年齢
手首の骨１００は、月状骨１０２、舟状骨１０４、有頭骨１０６、大菱形骨１０８、小菱形骨１１０、有鈎骨１１２、三角骨１１４及び豆状骨１１６を含む。
【００７５】
手首の骨１００は、生まれたときは軟骨性である。軟骨が骨に変わるプロセスである骨化は、有頭骨１０６で生後すぐ始まる。骨化中心が一定のパターンで骨に現れ、十代後半に骨格が成熟するまで予測されるように大きさが増加する。６．５歳で、手首１００のほとんどの骨は、斜線エリアで表された骨化の領域を含む。一方、斜線のないエリアは、いまだ軟骨からなる領域を表す。骨化した領域は、Ｘ線に対して相対的に不伝導性であるカルシウムを含むのに対して、軟骨はカルシウムを含まず、Ｘ線画像で体における他の柔らかい組織と良く見分けられない。したがって、斜線エリアは、Ｘ線画像で完全に一様な濃さの背景上により薄い濃さで現れる。
【００７６】
６．５歳男子の手首１００の骨化エリアは、月状骨１０２ａ、舟状骨１０４ａ、有頭骨１０６ａ、大菱形骨１０８ａ、小菱形骨１１０ａ、有鈎骨１１２ａ及び三角骨１１４ａである。豆状骨１１６は第９年から第１２年まで骨化が始まらない。
【００７７】
本発明の例示的な実施の形態において、トランスデューサが軸１５２に沿って送受信するので、トランスデューサ１２０，１２２が移動してトランスデューサ１２０からトランスデューサ１２２まで超音波信号を伝送することにより、手首１００における速度が測定される。本発明の例示的な実施の形態において、トランスデューサ１２０，１２２間の距離は固定されているか、既知である。例えば、超音波トランスデューサ１２０，１２２に接続されたディジタル読出し器を有するルーラー１８２によりその距離が測定されるので、手首１００を通る平均速度が決定され得る。
【００７８】
示されたように、測定された平均速度は、柔らかい組織（軟骨を含む）と骨化された又は部分的に骨化された組織との間の比の関数になるとみなされる。したがって、音響信号の速度は骨年齢の指標である。測定の位置を変えることにより、より正確な推定、例えば特定のどの骨が骨化されたかどの骨が骨化されていないかを示すことが提供され得る。
【００７９】
代わりに又はさらに、速度の統計値は、例えば手首１００における特定の線に沿う最大、平均若しくは最小速度、又はいかなる百分数の速度のような骨年齢推定のために使用され得る。例示的な実施の形態において、これらは、一つ又はそれ以上のこれらの統計値を用いた骨年齢式Ａと比較される。あるいは、これらの統計値の組み合わせは、グリュリッヒ及びパイル法を用いるような標準の年齢決定法により評価された骨年齢と相互に関連づけられる。結局、最も良い相関式が用いられて、骨年齢評価に基づく標準参照値を与える。
【００８０】
上記に規定された方法は、上述した骨の音速及びブロードバンド超音波減衰を測定するためにベースとして非軟骨踵骨の部分を用いるラントン他（Langton et al）（”Quantitative Ultrasound” Chapter 17, p.311-312）とは明確に異なる。この文献における骨年齢測定には言及しない。
【００８１】
規定されたパスに沿う超音波を用いた骨年齢の推定
以下に記載するように、種々の方法を使用して、骨年齢は、未熟児、生後から幼児期まで、幼児期、思春期、並びに十代及びそれより後において測定され得る。例えば、生後第２月において、有頭骨１０６の骨化中心は１０６ａで記されたエリア内に現れ、有頭骨１０６を進む音響信号は、有頭骨１０６及びすべての手首１００の骨が軟骨性である生後すぐに伝送された信号よりも早く進む。有頭骨骨化中心１０６ａが現れる第２月の前であっても、生後かかった時間の量を示す、有頭骨１０６の部分の密度は増加し得る。そのような増加は他の骨についても同様に起こる。したがって、幼児の手首１００の骨化に関する音響速度を決定することにより、骨年齢が推定され得る。
【００８２】
有頭骨骨化中心１０６ａは寸法が増加し続ける。第３月の終わりで有鈎骨１１２ａの骨化中心が現れ、どちらか一方の骨又は同時に両方の骨における骨化量に基づいて骨年齢が測定され得る。有鈎骨１１２及び有頭骨１０６は骨化し続ける。そのため、音響信号が破線１６２に沿って進む位置にトランスデューサ１２０，１２２が置かれたとき、音響信号は第９月でより早い速度を、第２年でさらに早い速度を有し、骨年齢の基準を与える。
【００８３】
生後すぐのそのような測定は、例えば産まれた未熟児の妊娠の月に係る胎児骨構造を有して生まれる未熟児の非常に重要な成熟進行を決定するアプリケーションを有する。例えば、妊娠４．５月後で生まれた未熟児は、９月の妊娠プラス１月に相当するまで有頭骨１０６ａの骨化した骨を有しない。未熟児の骨年齢を測定することにより、赤ちゃんが分娩後５．５月であるけれども、有頭骨１０６ａにおける骨化の現れは、本当の年齢が一月であることを意味する。Ｘ線ビームのような非イオン化である超音波は、小児科でこれらの測定値を作るために、特に多数の測定がなされるときにより好適である。
【００８４】
時間と共に、他の骨は骨化中心を発達させる。例えば、三角骨骨化中心１１４ａは第３年で現れるが、月状骨骨化中心１０２ａは第４年中に現れ、これらの構造を含むパスに沿って骨年齢を測定するための増加した骨化密度及びより早い音速を与える。
【００８５】
舟状骨（１０４ａ）、大菱形骨（１０８ａ）及び小菱形骨（１１０ａ）における骨化中心は、女子では第４年で、男子では第５年で現れ、寸法が増加し続け、骨年齢を測定するための音響信号の加速度を与える。豆状骨１１６骨化中心１１６ａは、女子では第９年又は第１０年で、男子では第１２年で現れ、寸法が増加し続け、骨年齢を測定するための音響信号の加速度を与える。
【００８６】
親指１２４、人差し指１２６、中指１２８、薬指１３０及び小指１３２が連結された中手骨底が骨化なしで、参照としてのみ示される。
【００８７】
本発明の一つの実施の形態において、超音波送信機１２０及び超音波受信機１２２は、手首１００の二つ又はそれ以上の骨を通る超音波信号の送信及び受信中で静止したままである。両方のトランスデューサが一つ又はそれ以上の骨の上の皮膚と接触するように、超音波トランスデューサ１２０，１２２は、手首１００に対して特定の関係に位置合わせされる。このセットアップにおいて、例えば、超音波送信機１２０は、豆状骨１１６であって中手骨底１３２の近くの位置にセットされ、超音波受信機１２２は、舟状骨１０４上であって中手骨１２４の近くの位置にセットされる。この位置は、信号を軸１５２に沿って、非骨化豆状骨１１６、三角骨１１４の骨化部１１４ａ及び非骨化部、有頭骨非骨化部１０６、並びに舟状骨１０４の骨化部１０４ａ及び非骨化部を通して進ませる。これらの構造上の皮膚及び筋肉の量は少なく、そのため軸１５２に沿って送信された音響信号は、そのパスに沿った骨化量に反映する速度を有する。
【００８８】
さらに又は代わりに、測定は一人の手首の骨でなされる。例えば、超音波送信機１２０は、小菱形骨１０８の上であって直に手の背面に配置される。超音波受信機１２２は、小菱形骨１０８の下であって直に手の腹面に配置される。骨における骨化量は、骨年齢の測定値を与える特定の音響速度をもたらす。
【００８９】
超音波送信機１２０及び超音波受信機１２２は、年齢を測定するためにいろいろな個々の手首構造について配置され得る。例えば、第２月においては、有頭骨１０６の背面及び腹面上に、第３月においては、有鈎骨１１２の背面及び腹面上である。さらに、両方の個々の骨及びマルチ骨パスは、統計的分析を用いて骨年齢の単一の推定値を決定するために測定され得る。統計的分析は、判別分析、バイナリロジスティック回帰、マルチノミナルロジスティック回帰又はニューラルネットワーク法を用いて行われ得る。
【００９０】
代わりに、２つの骨化骨（又はパス）の音響信号速度間の比が、骨年齢を測定するために使用される。例えば、第４月末であって、有鈎骨１１２が骨化をはじめた後一月で、超音波トランスデューサ１２０，１２２は、有鈎骨１１２上の背面及び腹面上に配置され、音響速度の一つの測定値を与える。その後、トランスデューサ１２０，１２２は、有頭骨１０６背面及び腹面上に置かれ、音響速度の第２の測定値を与える。これらの２つの音響信号速度は、骨年齢の測定値としての比を与える。あるいは、２つ又はそれ以上のトランスデューサのセットが使用される。
【００９１】
例示的な実施の形態において、トランスデューサの形は、例えば手首の骨１００の寸法及び形に適合する寸法及び形であるように、トランスデューサ１２０，１２２は、手首から測定値を得るために特別に改良される。任意に、ガントリーは、皮膚に対してトランスデューサを自動的に又は手動的に置くように設計される。例えば、一つのトランスデューサがある位置に固定されたままであり、他のトランスデューサが手に関して移動され、皮膚に対して標準の圧力を加える。そのようなトランスデューサは、ヘッド内でキャリブレートされた圧力感知センサを組み込んで、最適で正確な圧力を与えても良い。任意に、手は、トランスデューサ１２０，１２２の位置に関して上下に移動可能なベッドに置かれ、そのため標準音響パスが手首１００を通ってトレースされる。イメージャーは、トランスデューサ１２０，１２２に関して手首１００の位置調整をオペレータに知らせて又は任意にそのような調整を自動的にさせて、音響信号のパス２７６を良好に探すために与えられる。
【００９２】
任意に、超音波トランスデューサ１２０，１２２を用いた測定は、複数の位置、例えば参照線１４６に沿う位置又は参照番号１４８による放射状の態様で、繰り返される。そのような測定は、複数の受信及び送信ポイントの一つ又はそれ以上から複数の骨化中心の一つ又はそれ以上の空間音響情報を与える。そのような音響速度は、骨年齢を測定する手首１００の音響マップを与える。さらに又は代わりに、２つ又はそれ以上のそのような音響速度は、骨年齢の測定値としての比を与えるために使用され得る。さらに又は代わりに、２つ又はそれ以上のそのような音響速度は、骨年齢の測定値を与えるために平均化される。
【００９３】
本発明の例示的な実施の形態において、空間情報が速度のプロファイルとして与えられる。そのようなプロファイルは、例えば最小又は最大速度のエリアを見つけるため、骨化された又は部分的に骨化されたエリアを見つけるため、及び／又は異常な骨化パターンの検出及び／又は同定するために使用され得る。そのようなプロファイルは、例えば音響信号測定値と共にプローブの座標のレコードを保持するコンピュータシステムを用いて生成され得る。このデータは、例えば２つの空間軸及び一つの音速軸を有する３Ｄグラフとしてコンピュータシステムにより表示される。さらに又は代わりに、データは、さらなる位置の指示、信号周波数のずれ若しくは変化、又はプローブ１２２，１２０からの信号分析のための基準を与える。例示的な実施の形態においては、コンピュータシステム１４２は、ガントリー１７４及びトランスデューサ１２０，１２２を自動的に制御する。
【００９４】
さらに又は代わりに、第１の音響速度は、線１４６のように一つの軸に沿って測定され、第２の音響速度は、線１５４のように別の軸に沿って測定される。これらの値は、平均化され又は比に置換されて、骨年齢の測定値を与える。
【００９５】
トランスデューサの移動に加えて又はその代わりに、トランスデューサ１２０及び／又はトランスデューサ１２２（例えば、受信機及び／又は送信機）は、特定時間／空間間隔で多数の信号を送信する音響送信グリッドを有する。多くの入力及び出力ポイントは、骨速度、したがって骨化及び骨化中心の程度及び位置の空間的測定値を与える。さらに又は代わりに、トランスデューサ１２０，１２２の一つ又は両方は、フェーズドアレイビーム走査トランスデューサである。
【００９６】
図２Ａは、本発明の例示的な実施の形態に係る１１歳女子の腕２５０、手首２５２及び指構造２５４の部分の超音波測定を示す。手首２５２の骨化部分は、舟状骨１０４ａ、有頭骨１０６ａ、大菱形骨１０８ａ、小菱形骨１１０ａ、有鈎骨１１２ａ及び三角骨１１４ａを含み、それらは図１の６．５歳男子の手首１００における場合よりも多い骨化を示す。さらに、豆状骨１１６は、領域１１６ａで骨化し始めている。これらの変化に対応して、これらの骨のそれぞれからの音響信号は、図１に示す６．５歳男子の手首１００のそれらに対して速度の増加を示す。
【００９７】
第２成長プレートはまたそれぞれの指のレイ（ray）の骨に見られる。レイ２７０は、例えば第２成長プレート２１６及び骨端２２６ａを有する末端節骨２２６；第２成長プレート２１４及び骨端２２４ａを有する中間節骨２２４；第２成長プレート２１２及び骨端２２２ａを有する近接節骨２２２；並びに第２成長プレート２１０及び骨端２２０ａを有する中手骨２２０を含む。中手骨並びに関連するレイの親指１２４、中指１２８、薬指１３０及び小指１３２は骨化パターンなしで参照のために示される。
【００９８】
例示的な実施の形態において、超音波送信機２５６及び超音波受信機２５８は軸２７０に沿って動く。トランスデューサ２５６，２５８は所定の位置を動き、それらの間の信号が橈骨２３２、舟状骨１０４、小菱形骨１１０の部分の背面から腹面に通り、指構造２５４の第２のレイ２１８を通る。図２Ｂは、軸２７０に沿って取られたそのような超音波測定値の例示的なグラフ２６０を示す。ｙ軸は音速を表し、ｘ軸はレイ２１８に沿う距離（ｃｍ）を表す。
【００９９】
超音波トランスデューサ２５６，２５８が橈骨２３２の端部を通るので、グラフ部分２６２で示される音響信号の速度は減少する。トランスデューサ２５６，２５８が骨端２３２ｂを通るので、グラフ部分２６４に示すように、音響速度は軟骨内での増加した骨化の存在に反映して増加する。しかしながら、骨化は完全でないので、信号２６４は、信号エリア２６２前と同じぐらいの高い速度を表さない。
【０１００】
トランスデューサ２５６，２５８は軸２７０に沿って舟状骨１０４及び小菱形骨１１０を通るので、グラフエリア２６６は、舟状骨底１０４における骨化の減少を反映して速度の減少を示す。トランスデューサ２５６，２５８は、指構造２５４の第２のレイ２１８を通り、中手骨２２０を通る。それらは成長プレート２１０を通るので、グラフ領域２１０ａにより示されたように速度が減少する。トランスデューサ２５６，２５８は、増加した速度を示す近接節骨２２２を通る。それらは成長プレート２１２を通るので、グラフ領域２１２ａにより示されたように速度が減少する。トランスデューサ２５６，２５８は、骨化のために速度増加する中間節骨２２４を通る。それらは成長プレート２１４を通るので、グラフ領域２１４ａにより示されたように速度が減少する。トランスデューサ２５６，２５８は、音響速度が増加する末端節骨２２６を通る。それらは成長プレート２１６を通るので、グラフ領域２１６ａにより示されるように音響信号がスローダウンする。
【０１０１】
成長プレート位置に対応して減少する速度は、成長プレートが骨化する融合まで変わる。通常、骨の長さ及び形は、融合が完了するまでリモデル及び寸法成長が続く。
【０１０２】
本発明の例示的な実施の形態において、骨年齢は、グラフ２６０に含まれたそれらの値のような多くの骨化構造に伴う速度変化のプロファイルと、データベースの標準化されたプロファイルとを比較することにより推定される。代わりに又はさらに、骨年齢は、一つ又はそれ以上の特定の解剖学上のポイント（例えば、中手骨２２０）での速度と、データベースの標準化された速度とを比較することにより推定される。任意に、最終的な骨年齢は、複数のそのような骨年齢の平均である。あるいは、骨年齢は、複数のポイントでの速度の平均に基づく。さらに又は代わりに、骨年齢は、中手骨２２０のような骨と、近接節骨２２２のような第２の骨との平均音響速度間の比に基づく。
【０１０３】
別の例において、中手骨２２０のような骨の幅を横切る平均音響速度と、同じ骨２２０の長さを通る音響速度とが除算され、骨年齢の測定値を与える。骨の長さに沿って測定値を与えるために、例えば指が曲げられる場合に、測定値は、それぞれ別々に又は同じ軸に沿って２つ又はそれ以上を通して、近接、中間及び末端節骨の長さに沿ってとられる。
【０１０４】
例示的な実施の形態において、データベースは骨測定値で構成される。データベースは、音響信号を分析するために使用される。データベースからの情報の抽出は、例えば受信信号と、データベースに含まれる同種の信号及び値とのマッチングを経て、又は内挿によりなされ得る。
【０１０５】
例示的な実施の形態において、データベースから抽出された情報は、例えば骨年齢又は疾患の状態を推定するような診断における補助として使用される。さらに又は代わりに、抽出された情報は、大人の身長の予測、例えば最終的な背丈のために使用される。例示的な実施の形態において、身長予測は、上記の既知の式及び表のいずれかを用いてなされ得る。そのような誘導は、例えばＸ線フィルムにより得られた骨年齢に代えて定量的な超音波により得られた超音波骨年齢に置き換えることにより達成され得る。
【０１０６】
例示的な実施の形態において、データベースは、以下の情報アイテムの一つ又はそれ以上と、音響速度又は音響信号パラメータ；性別、人種グループ、地理的位置、栄養、遺伝的体質とを関連づける。例示的な実施の形態において、データベースは、複数の対象において、複数の骨において、複数の成長ステージで、複数の母集団において音響信号測定値を取得することにより作成される。任意に、骨年齢は、Ｘ線、ＣＴ、ＭＲＩ及び核医学に基づくもののような既知の骨年齢測定値と音響信号とを比較することにより推定される。データベースを作成する代わりに、測定値は、ニューラルネットワークを訓練するために使用され得る。
【０１０７】
例示的な実施の形態において、データベースは、医療診断における補助として、及びモニタリングのために使用される。例えば、繰り返された骨年齢測定値と共に、データベースは、身長の低い子供にしばしば適用される成長ホルモン治療を監視する。あるいは、データベースは、早熟の思春期又は遅れた思春期のような状態を診断するために使用され得るので、適切なホルモン治療が適用され得る。例示的な実施の形態において、単一の対象の多くの測定値は、個人のデータベースに格納される。そのような個人のデータベースは、例えば、時間経過による骨年齢の変化の追跡又は骨年齢に関する障害の診断のために使用され得る。そのような障害は、例えば、骨軟化症及び低たんぱく栄養失調症のような栄養失調症候群に関係し得る。さらに又は代わりに、そのような個人のデータベースは、糖尿病のような代謝疾患の処置の追跡に使用され得る。さらに又は代わりに、そのような個人のデータベースは、予備的な上皮小体亢進症又は下垂体萎縮のような内分泌腺に関する成長障害の診断及び／又は処置に使用され得る。
【０１０８】
代わりに又はさらに、測定値又は複数の測定値は、そのような測定値と、大人の骨の長さ、密度、厚さ及び弾力性の一つ又はそれ以上とを比較するデータベースにおけるデータと比較され、大人の骨の長さ、密度、厚さ及び弾力性の一つ又はそれ以上を予測する。
【０１０９】
例示的な実施の形態において、トランスデューサの周波数は、３００ｋＨｚから５ＭＨｚの間である。測定される構造が指構造２５４のようなより皮下であるとき、信号の品質を改善するような低い超音波信号の減衰及び高い信号対ノイズ比であるので、５ＭＨｚに近い周波数が使用され得る。大腿骨の中間幹に沿うとき、より高い周波数は、数センチメートルの組織を通して進むが、過度に減衰され得るので、例えば、２００ｋＨｚ近傍の周波数が使用される。
【０１１０】
骨成長中心の空間的放射状測定においてのように微細構造をより明瞭にすることを望む際には、１０ＭＨｚ又はさらに５０ＭＨｚ若しくはそれ以上のようなより高い超音波周波数が使用され得る。別のトランスデューサデザインでは、より高い又はより低い周波数が使用され得る。
【０１１１】
例示的な実施の形態において、イタリアのカルピ（Carpi）(Mo)のIGEAによるDBM Sonic 1200 ultrasound systemのような既存の骨粗しょう症測定デバイスは、骨年齢推定を与えるために改良される。例示的な実施の形態において、データベースは、骨粗しょう症の状態よりも、骨年齢と音響速度とを関連づけたテーブルを有して再プログラムされる。さらに又は代わりに、ガントリー２７４及び超音波トランスデューサ２５６，２５８は、コンピュータシステム１４２により電子制御される。例示的な実施の形態において、トランスデューサの位置的変化のようなパラメータ及び音響信号は、レイ２１８から最適な骨年齢データを得るために、超音波骨年齢データベースに対する音響信号のコンピュータシステム分析により自動的にもたらされる。
【０１１２】
成長プレート２１２のような成長プレートは、骨２２２の隣接エリアとの嵌合パターンを示し、この嵌合は、身長、代謝骨健康状態及び年齢を予測するために使用され得る変化を示し得る。例示的な実施の形態において、トランスデューサ２５６，２５８での多くの測定値は、骨２２２の成長プレート２１２の回りをトランスデューサを回転させながら放射状にとられ、成長プレート２２２の嵌合の空間的マップを与える。
【０１１３】
さらに又は代わりに、嵌合の音響信号は、骨の成長に関連する疾患のサインを検出するために使用され得る。例えば骨肉腫は、例えば膝で、たいていの場合成長プレートから始まる癌である。骨肉腫により影響される成長プレートにおける骨化パターンは、一般的に、普通の成長プレートに比べて違いを示す。その違いは、超音波を用いて早期の検出をサポートすることができる。任意に、超音波測定は、種々の状態の選別用に使用される。
【０１１４】
トランスデューサ２５６，２５８の放射状移動（線２７０に沿う移動）からの音響信号は、計算手段１４２に入力され、例えばグラフ２６０として、視覚的ディスプレイ１４０で見られ得る。さらに又は代わりに、ディスプレイ１４０は、骨の画像及び付随データ、又は性別、人種及び／又は他の因子に基づく情報のデータベースを備える。そのような情報は、プリンタ１４４で印刷され得る。
【０１１５】
図３Ａは、本発明の実施の形態に係るトランスデューサ測定のエコー方法を用いた１４歳男子の大腿骨３１０及び骨盤３００の超音波測定を示す。図３Ａにおいて、骨化を示すために影にした腸骨３２０、仙骨３２２及び坐骨３２４を示す。超音波トランスデューサ３４４は、例えばグリッドパターンに配置された音響信号の一つ又はそれ以上の受信機及び送信機を含む。プローブ３４４は、大腿骨３１０に音響信号を送り及び受信して、大腿部の頭３１２及び大腿部の転子３１４をスキャンする。大腿部の頭３１２は、生後６月で二次骨化中心３１２ａに成長し、女子では１４歳で、男子では１７歳で大腿骨と融合する。後方散乱減衰測定において、骨で反射する超音波信号は、後方散乱を生成して、エコー方法で受信機によりピックアップされる。後方散乱は信号が受信される材料の密度により減衰し、そのため特定の組織の骨含有量が評価される。したがって、トランスデューサ３４４は、後方散乱減衰を測定するために使用され、大腿骨３１０における成長プレートの位置の骨化レベルを決定する。例えば、より大きい転子３１４は、第４年で二次骨化中心３１４ａに成長し、女子では１４歳で、男子では１７歳で大腿骨３１０と融合する。超音波プローブ３４４は、年齢を決定するために、一つ又はそれ以上のこれらの構造において音響信号の後方散乱減衰に基づく骨年齢を測定する。
【０１１６】
さらに又は代わりに、プローブ３４４は、アーク３４０に沿って回転して、後方散乱減衰を用いて大腿骨３１０及び骨盤３００の骨化比を、例えば骨年齢の測定値として与える。任意に、そのような測定は、恥骨結合３２８の音響信号情報を含む。さらに又は代わりに、受信機及び送信機の両方を含むプローブ３４４は、エコー方法の測定を用いて骨盤３００の回りを完全に回転し、超音波信号の後方散乱減衰から情報を得る。
【０１１７】
さらに又は代わりに、受信機プローブが線IIIに沿って恥骨結合３２８の一方の側に置かれ、送信機プローブが線IIIの反対の側に置かれ、そのためブロードバンド超音波減衰が恥骨結合３２８から測定され得る。他の測定として、それぞれの構造内での２つ又はそれ以上のブロードバンド超音波減衰測定値及び／又はブロードバンド超音波減衰の平均値を用いた、これらの構造のブロードバンド超音波減衰速度間の比は、骨年齢を測定するために使用され得る。
【０１１８】
例示的な実施の形態において、プローブ３４４は、大腿骨の頭３１２が大腿骨３１０に移動する、すべりカピタスフェモリス（slipped capitus femoris）のような疾患状態を指摘し及び／又は追跡する。さらに又は代わりに、超音波プローブ３４４は、恥骨結合３２８上に配置され、音響速度情報を与える。ＳＯＳを決定するために、２つ又はそれ以上のトランスデューサがプローブ内に含まれるか、２つ又はそれ以上の別々のトランスデューサが使用される。
【０１１９】
図３Ｂは、成人男子の線III-IIIに沿う恥骨結合３２８の断面図及び音響後方散乱減衰の関連グラフ３７０を示す。恥骨結合３２８は、繊維軟骨性ヒアリン軟骨である恥骨間円盤３５２からなる。どちらのサイドも、ヒアリン軟骨３５０，３５０ａ及び恥骨結節３５６，３５６ａである。恥骨結節３５６は１４歳で骨化される。
【０１２０】
グラフ３７０において、音響信号が恥骨結節３５６を測定するとき、音響後方散乱が骨の骨化含有量のために高く、それはグラフ３７０の領域３７２に対応する。ヒアリン軟骨３５０で、音響後方散乱は、この構造の骨化不足のためにグラフ３７０の領域３７４に見られるように減少する。恥骨間円盤３５２で、信号後方散乱は、この構造が軟骨に点在されたより密度の低い繊維を持つ繊維軟骨であるので、グラフ３７０の領域３７６に見られるようにさらに減少する。
【０１２１】
ヒアリン軟骨３５０ａで、信号後方散乱は、グラフ３７０のエリア３７８に示されるように、ヒアリン軟骨のより高い密度を象徴して増加する。恥骨結節３５６ａで、信号後方散乱は、グラフ３７０のエリア３８０により表されるように、骨のより高い密度を象徴してさらに増加する。
【０１２２】
T.W. ToddによるAm. J. Phys. Anthropology, 3:285-334の”Age changes in the pubic bones”及びT.W. McKern and T.D. StewartによるTech Rep. EP 45. Environmental Protection Research Div. Natick, Massachusettsの”Skeletal age changes in young American males”によれば、骨表面の変化のような恥骨結合内での変化は、十代後半から五十代及びそれ以降にかけて起こる。同様に、骨格年齢は、２５歳より上で頭蓋の縫合における外観及び変化により測定される（T.W. Todd and D.W. Lyonの”Endocranial suture closure, its progress and age relationship. Am. J. Phys. Anthropol. 7:325-384）。このように、骨成長が体の長い骨で終わった後に変化を示す一つ又はそれ以上の構造において音響信号を用いて、骨年齢の測定を続けることができる。そのような測定はまた、先端巨大症のような疾患の存在の指標、血液における成長ホルモンの生成量を測定することにより確認され得る診断のために使用され得る。
【０１２３】
本発明は、制限された数の実施の形態に関して記載されており、本発明の多くの変形、改良及び他の適用がなされ得ることが理解されるべきである。また、変形から構成要素の組み合わせが合わされても良く、単一の構成要素が使用されても良い。当業者に明らかになり得るいずれかの及びすべてのそのような変形及び改良その他のものは、添付請求項により規定されるように、本発明の範囲に含まれることを意図する。
【０１２４】
ここで使用される用語”include”、”comprise”及び”have”並びにそれらの活用形は、「含むが、必ずしもそれに限定されない」ことを意味する。
【０１２５】
本発明がこのように記載されていることにより限定されないことは当業者により理解されるべきである。むしろ、本発明の範囲は、請求項によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る、６．５歳の男子の手首及び腕の骨を骨化する超音波測定を概略的に示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態に係る１１歳女子の骨化した腕、手首及び手の骨の部分の超音波測定を概略的に示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る図２Ａの骨に沿うパスに関連する超音波測定の典型的なグラフを概略的に示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態に係るＸ線表示に示される１４歳男子の骨化した大腿骨及び骨盤の超音波測定を概略的に示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施の形態に係る断面で示す恥骨結合及びその超音波測定の典型的なグラフを概略的に示す。
【図４】図４は、標準Ｘ線と比較して超音波マルチパラメータモデルにより評価された手の骨年齢のグラフである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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