JPH09140703A - Method for diagnosing osteoporosis and device therefor - Google Patents
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- JPH09140703A JPH09140703A JP31134095A JP31134095A JPH09140703A JP H09140703 A JPH09140703 A JP H09140703A JP 31134095 A JP31134095 A JP 31134095A JP 31134095 A JP31134095 A JP 31134095A JP H09140703 A JPH09140703 A JP H09140703A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、超音波インパルスを
被験者の所定の皮質骨に向けて放射し、該皮質骨表面か
らのエコーレベルを測定することにより、骨粗鬆症を診
断する骨粗鬆症診断方法及び骨粗鬆症診断装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an osteoporosis diagnosing method and osteoporosis for diagnosing osteoporosis by radiating an ultrasonic impulse toward a predetermined cortical bone of a subject and measuring an echo level from the surface of the cortical bone. Regarding diagnostic equipment.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、高齢化社会の到来に伴って、骨粗
鬆症と呼ばれる骨の疾患が問題となっている。これは、
骨からカルシウムが抜け出してスカスカになり、少しの
ショックで折れ易くなる病気で、高齢者をいわゆる寝た
きりにさせる原因の一つにもなっている。骨粗鬆症の物
理的診断は、主として、DXA等に代表されるX線を使
用する診断装置により、骨の密度を精密に測定すること
によって行われるが、X線による物理的診断では、装置
が大がかりになる上、使用にあたっては、放射線被爆障
害防止の見地から、いろいろな制約を受ける、という煩
わしい問題を抱えている。2. Description of the Related Art In recent years, with the advent of an aging society, a bone disease called osteoporosis has become a problem. this is,
It is a disease that causes calcium to escape from bones and becomes scuffed and easily broken with a slight shock, which is one of the causes of so-called bedridden elderly people. The physical diagnosis of osteoporosis is mainly performed by precisely measuring the bone density with a diagnostic device using X-rays such as DXA, but the physical diagnosis with X-rays requires a large-scale device. In addition, there is a troublesome problem in that it is subject to various restrictions from the viewpoint of preventing radiation exposure damage.
【0003】そこで、このような不都合が全く起きない
簡易な装置として、超音波を利用する診断装置が普及し
始めてきている。超音波を利用する診断装置では、超音
波が骨組織中を伝搬するときの音速や減衰を計測して、
骨密度や骨の弾性率(弾性的強度)を推定し、低い推定
値が得られれば、それは、骨からカルシウムが抜け出し
たためであると考えることができるので、骨粗鬆症と診
断する。例えば、特開平2−104337号公報に記載
の診断装置では、一方の超音波トランスデューサから測
定部位である被験者の骨組織に向けて超音波インパルス
を発射し、骨組織を透過してきた超音波パルスを他方の
超音波トランスデューサで受波することにより、骨組織
中での音速を測定し、骨組織内での音速が遅い程、骨粗
鬆症が進行していると診断する。これは、同診断装置
が、経験上骨組織中では音速は骨密度に比例する、とい
う前提に立って動作するからである。[0003] As a simple device that does not cause such inconveniences at all, diagnostic devices using ultrasonic waves have begun to spread. A diagnostic device that uses ultrasonic waves measures the speed of sound and attenuation when the ultrasonic waves propagate through bone tissue,
The bone density and the elastic modulus (elastic strength) of the bone are estimated, and if a low estimated value is obtained, it can be considered that calcium has escaped from the bone, so that osteoporosis is diagnosed. For example, in the diagnostic device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-104337, one ultrasonic transducer emits an ultrasonic impulse toward the bone tissue of the subject, which is the measurement site, and the ultrasonic pulse transmitted through the bone tissue is detected. The ultrasonic wave is received by the other ultrasonic transducer to measure the speed of sound in the bone tissue, and the slower the speed of sound in the bone tissue is, the more it is diagnosed that osteoporosis is progressing. This is because the diagnostic apparatus operates on the assumption that the speed of sound is proportional to the bone density in bone tissue.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、骨密度
と音速等を結び付ける理論的根拠は不確かで、厳密に言
うと、骨組織中での音速は、骨密度に比例するのではな
く、[骨の弾性率/骨密度]の平方根で与えられる。し
かも、骨の弾性率と骨密度とは、骨密度が増加すれば骨
の弾性率も上昇するという互いに相殺する形で音速に寄
与するために、骨組織中での音速は骨密度の増加に敏感
には応答できず、骨組織中での音速と骨密度との相関係
数は、けっして高くはない。したがって、骨組織中での
音速や超音波の減衰についての計測結果から、骨密度や
骨の弾性率を推定するという従来の診断装置に信頼性の
高い診断を求めることには無理があった。However, the theoretical basis for linking the bone density with the speed of sound is uncertain. Strictly speaking, the speed of sound in bone tissue is not proportional to the bone density, Elastic modulus / bone density]. Moreover, since the elastic modulus of bone and the bone density contribute to the speed of sound in such a way that the elastic modulus of bone increases as the bone density increases, the speed of sound in the bone tissue increases as the bone density increases. It cannot respond sensitively, and the correlation coefficient between sound speed and bone density in bone tissue is never high. Therefore, it has been impossible to obtain a highly reliable diagnosis from a conventional diagnostic device that estimates the bone density and the elastic modulus of the bone from the measurement results of the sound velocity and the attenuation of the ultrasonic wave in the bone tissue.
【0005】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、放射線被爆の心配のない簡易型であるにもかか
わらず、骨密度を従来よりも一段と正確に推定でき、信
頼性の高い診断を行うことのできる超音波反射式の骨粗
鬆症診断装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and despite the fact that it is a simple type without fear of radiation exposure, it can estimate the bone density much more accurately than in the past and has a highly reliable diagnosis. An object of the present invention is to provide an ultrasonic reflex-type osteoporosis diagnostic device capable of performing the following.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明に係る骨粗鬆症診断方法は、超
音波トランスデューサを被験者の脛骨下部を覆う皮膚表
面に当て、超音波インパルスを上記脛骨下部の皮質骨に
向けて繰り返し発射し、該皮質骨表面から戻ってくるエ
コーを受波してエコーレベルを測定し、さらに、測定さ
れた上記エコーレベルの中から最大エコーレベルを抽出
し、抽出された最大エコーレベルに基づいて、所定の演
算処理を行って骨粗鬆症を診断することを特徴としてい
る。In order to solve the above problems, the osteoporosis diagnosing method according to the invention of claim 1 applies an ultrasonic transducer to the skin surface covering the lower part of the tibia of the subject, and the ultrasonic impulse is applied to the skin surface. Emitted repeatedly to the cortical bone of the lower tibia, receives the echo returning from the surface of the cortical bone to measure the echo level, and further extracts the maximum echo level from the measured echo levels, A feature of the present invention is that osteoporosis is diagnosed by performing a predetermined arithmetic processing based on the extracted maximum echo level.
【0007】また、請求項2記載の発明は、超音波トラ
ンスデューサを被験者の脛骨下部を覆う皮膚表面に当
て、超音波インパルスを上記脛骨下部の皮質骨に向けて
繰り返し発射し、該脛骨下部の皮質骨表面から戻ってく
るエコーを受波してエコーレベルを測定することによ
り、骨粗鬆症を診断する超音波反射式の骨粗鬆症診断装
置であって、測定された上記エコーレベルの中から最大
エコーレベルを抽出するための最大エコーレベル抽出手
段と、上記最大エコーレベルに基づいて上記被験者の軟
組織と上記脛骨下部の皮質骨との界面での超音波反射係
数を算出するための処理手順を記述した反射係数算出プ
ログラムと、皮質骨の密度の上記超音波反射係数に関す
る所定の回帰式を用いて被験者の皮質骨の密度を算出す
るための処理手順を記述した骨密度算出プログラムと、
上記反射係数算出プログラム、上記骨密度算出プログラ
ムを含む各種処理プログラムを格納すると共に、測定さ
れた上記エコーレベル及び抽出された上記最大エコーレ
ベルを含む各種データを一時記憶するメモリと、上記反
射係数算出プログラムと上記骨密度算出プログラムとを
実行することにより、上記最大エコーレベル抽出手段に
よって抽出された上記最大エコーレベルに基づいて上記
超音波反射係数を算出し、次いで、算出された上記超音
波反射係数に基づいて上記被験者の皮質骨の密度を算出
する骨密度演算手段とを備えてなることを特徴としてい
る。Further, in the invention according to claim 2, the ultrasonic transducer is applied to the skin surface covering the lower part of the tibia of the subject, and ultrasonic impulses are repeatedly emitted toward the cortical bone of the lower part of the tibia to generate a cortex of the lower part of the tibia. An ultrasonic reflex-type osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis by receiving the echo returning from the bone surface and measuring the echo level, and extracting the maximum echo level from the measured echo levels. Maximum echo level extraction means for performing, and a reflection coefficient calculation describing a processing procedure for calculating an ultrasonic reflection coefficient at the interface between the soft tissue of the subject and the cortical bone of the lower tibia based on the maximum echo level. A program and a processing procedure for calculating the density of the cortical bone of the subject by using a predetermined regression equation regarding the ultrasonic reflection coefficient of the density of the cortical bone are described. And bone density calculating program,
A memory for storing various processing programs including the reflection coefficient calculation program and the bone density calculation program, and temporarily storing various data including the measured echo level and the extracted maximum echo level, and the reflection coefficient calculation By executing a program and the bone density calculation program, the ultrasonic reflection coefficient is calculated based on the maximum echo level extracted by the maximum echo level extraction means, and then the calculated ultrasonic reflection coefficient is calculated. And a bone density calculating means for calculating the density of the cortical bone of the subject based on the above.
【0008】また、請求項3記載の発明は、超音波トラ
ンスデューサを被験者の脛骨下部を覆う皮膚表面に当
て、超音波インパルスを上記脛骨下部の皮質骨に向けて
繰り返し発射し、該脛骨下部の皮質骨表面から戻ってく
るエコーを受波してエコーレベルを測定することによ
り、骨粗鬆症を診断する超音波反射式の骨粗鬆症診断装
置であって、測定された上記エコーレベルの中から最大
エコーレベルを抽出するための最大エコーレベル抽出手
段と、上記最大エコーレベルに基づいて上記被験者の軟
組織と上記脛骨下部の皮質骨との界面での超音波反射係
数を算出するための処理手順を記述した反射係数算出プ
ログラムと、上記超音波反射係数に基づいて上記皮質骨
の音響インピーダンスを算出するための処理手順を記述
した音響インピーダンス算出プログラムと、皮質骨の密
度の上記音響インピーダンスに関する所定の回帰式を用
いて上記被験者の皮質骨の密度を算出するための処理手
順を記述した骨密度算出プログラムと、上記反射係数算
出プログラム、上記音響インピーダンス算出プログラ
ム、上記骨密度算出プログラムを含む各種処理プログラ
ムを格納すると共に、測定された上記エコーレベル及び
抽出された上記最大エコーレベルを含む各種データを一
時記憶するメモリと、上記反射係数算出プログラムと上
記音響インピーダンス算出プログラムと上記骨密度算出
プログラムとを実行することにより、上記最大エコーレ
ベル抽出手段によって抽出された上記最大エコーレベル
に基づいて上記超音波反射係数を算出し、次いで、算出
された上記超音波反射係数に基づいて上記皮質骨の音響
インピーダンスを算出し、次いで、算出された上記音響
インピーダンスに基づいて上記被験者の皮質骨の密度を
算出する骨密度演算手段とを備えてなることを特徴とし
ている。According to the invention of claim 3, the ultrasonic transducer is applied to the skin surface covering the lower tibia of the subject, and ultrasonic impulses are repeatedly emitted toward the cortical bone of the lower tibia, and the cortex of the lower tibia. An ultrasonic reflex-type osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis by receiving the echo returning from the bone surface and measuring the echo level, and extracting the maximum echo level from the measured echo levels. Maximum echo level extraction means for performing, and a reflection coefficient calculation describing a processing procedure for calculating an ultrasonic reflection coefficient at the interface between the soft tissue of the subject and the cortical bone of the lower tibia based on the maximum echo level. A program and an acoustic impedance that describes a processing procedure for calculating the acoustic impedance of the cortical bone based on the ultrasonic reflection coefficient A calculation program, a bone density calculation program describing a processing procedure for calculating the density of the cortical bone of the subject using a predetermined regression equation relating to the acoustic impedance of the density of the cortical bone, the reflection coefficient calculation program, and the above. A memory for storing various processing programs including the acoustic impedance calculation program and the bone density calculation program, and temporarily storing various data including the measured echo level and the extracted maximum echo level, and the reflection coefficient calculation program By executing the acoustic impedance calculation program and the bone density calculation program, the ultrasonic reflection coefficient is calculated based on the maximum echo level extracted by the maximum echo level extraction means, and then calculated. Based on the ultrasonic reflection coefficient Calculates the acoustic impedance of quality bone, then it is characterized by comprising a bone density calculation means for calculating the density of the cortical bone of said subject based on the calculated the acoustic impedance.
【0009】[0009]
【作用】この発明の構成では、皮質骨の音響インピーダ
ンスは、皮質骨の[弾性率×密度]の平方根で表される
ので、骨密度の増加に伴って弾性率が上昇するという、
相乗効果を受けるために、音速以上に敏感に応答して顕
著に増加する。逆に、骨密度が減少して、弾性率が低下
すると、音響インピーダンスは、これらの相乗効果を受
けて、音速以上に敏感に応答して顕著に減少する。ま
た、測定部位をノイズの混入の少ない脛骨下部の皮質骨
に限定したので、再現性の良い安定したエコーレベルの
測定が可能となり、これに伴って、最大エコーレベルを
一段と正確に抽出できるようになった。それゆえ、脛骨
下部の皮質骨の音響インピーダンスは、骨密度を判断す
る上で、良い指標となる。例えば、脛骨下部の音響イン
ピーダンスが、その年齢層の平均値から著しく小さい場
合には、皮質骨の骨粗鬆症が悪化していることが判る。
なお、実験によれば、脛骨下部の皮質骨の中でも、特
に、くるぶしの上方40mm〜100mmの範囲で、ノ
イズの混入が著しく少なくなる。したがって、脛骨下部
の皮質骨のうち、くるぶしの上方40mm〜100mm
の範囲が、測定部位として最も好適である。In the configuration of the present invention, the acoustic impedance of cortical bone is represented by the square root of [elastic modulus × density] of cortical bone, so that the elastic modulus increases with increasing bone density.
Since it receives a synergistic effect, it responds sensitively above the speed of sound and significantly increases. On the contrary, when the bone density is decreased and the elastic modulus is decreased, the acoustic impedance undergoes these synergistic effects, and the acoustic impedance significantly decreases in response to the sound velocity and higher. In addition, since the measurement site is limited to the cortical bone of the lower tibia where there is less noise, it is possible to measure the echo level with good reproducibility, and along with this, the maximum echo level can be extracted more accurately. became. Therefore, the acoustic impedance of the cortical bone below the tibia is a good index for determining the bone density. For example, when the acoustic impedance of the lower tibia is significantly smaller than the average value of the age group, it can be seen that cortical osteoporosis is aggravated.
It should be noted that, according to the experiment, even in the cortical bone of the lower tibia, noise is significantly reduced particularly in the range of 40 mm to 100 mm above the ankle. Therefore, of the cortical bone under the tibia, 40 mm to 100 mm above the ankle
The range of is most suitable as the measurement site.
【0010】また、脛骨下部の皮質骨の音響インピーダ
ンスを骨密度の指標とする代わりに、皮質骨の音響イン
ピーダンスの単調増加関数である軟組織と脛骨下部の皮
質骨との界面での超音波反射係数を骨密度の指標として
も、上述したと同様の効果を得ることができる。Further, instead of using the acoustic impedance of cortical bone in the lower tibia as an index of bone density, the ultrasonic reflection coefficient at the interface between soft tissue and the cortical bone in the lower tibia is a monotonically increasing function of the acoustic impedance of cortical bone. Even if is used as an index of bone density, the same effect as described above can be obtained.
【0011】[0011]
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施の形
態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に
行う。 ◇第1実施例 図1は、この発明の第1実施例である骨粗鬆症診断装置
の電気的構成を示すブロック図、図2は、同装置の外観
を模式的に示す模式的外観図、図3、図4、図5及び図
6は、同装置の動作の説明に用いられる説明図、図7
は、同装置の動作の流れを示すフローチャート、また、
図8は、皮質骨の密度ρの音響インピーダンスZbに関
する回帰直線を示すグラフであり、同装置を構成する骨
密度算出サブプログラムの説明に用いられる図である。
この例の骨粗鬆症診断装置は、図1及び図2に示すよう
に、半波インパルスの電気信号が所定の周期で入力され
る度に、これに応答して、測定部位である被験者の脛骨
下部の皮質骨(以下、単に、脛骨下部ともいう)に向け
て超音波インパルスを発射すると共に、脛骨下部の表面
から戻ってくるエコー(反射波)を受波して受波信号
(電気信号)に変換する超音波トランスデューサ(以
下、単に、トランスデューサという)1と、このトラン
スデューサ1に半波インパルスの電気信号を供給し、ト
ランスデューサ1から出力される上記受波信号を処理し
て脛骨下部表面からのエコーレベル(反射波の振幅)を
抽出することにより、骨粗鬆症の診断を行う装置本体2
と、トランスデューサ1と装置本体2とを接続するケー
ブル3とから概略なっている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The description will be specifically made using an embodiment. First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an osteoporosis diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic external view showing the external appearance of the apparatus, and FIG. , FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are explanatory diagrams used to explain the operation of the apparatus, and FIG.
Is a flow chart showing the flow of the operation of the device,
FIG. 8 is a graph showing a regression line relating to the acoustic impedance Zb of the density ρ of cortical bone, and is a diagram used for explaining a bone density calculation subprogram that constitutes the same apparatus.
As shown in FIGS. 1 and 2, the osteoporosis diagnosing device of this example responds to each time a half-wave impulse electric signal is input in a predetermined cycle, in response to the electric signal of the half-wave impulse. An ultrasonic impulse is emitted toward the cortical bone (hereinafter also simply referred to as the lower tibia), and the echo (reflected wave) returned from the surface of the lower tibia is received and converted into a received signal (electrical signal). And an ultrasonic transducer (hereinafter, simply referred to as a transducer) 1 for supplying a half-wave impulse electric signal to the transducer 1 and processing the received signal output from the transducer 1 to process an echo level from the lower surface of the tibia. Device body 2 for diagnosing osteoporosis by extracting (amplitude of reflected wave)
And a cable 3 for connecting the transducer 1 and the apparatus body 2 to each other.
【0012】上記トランスデューサ1は、チタンジルコ
ン酸鉛(PZT)等の円板状の厚み振動型圧電素子の両
面に電極層を有する超音波振動子1aを主要部とし、こ
の超音波振動子1aの一方の電極面(超音波インパルス
の送受波面)に、送信残響の効果を除去をするために、
ポリエチレンバルク等の超音波遅延スペーサ1bが固着
されてなっている。ここで、精度の高い測定を行うに
は、トランスデューサ1の送受波面から平面波に近い超
音波インパルスを皮質骨に向けて放射でき、皮質骨から
平面波に近いエコーが送受波面に戻ってくるのが望まし
いことから、トランスデューサ1としては、円板半径の
比較的大きな圧電素子で構成することにより、送受波面
をできるだけ広くしたものが好適である。The transducer 1 is mainly composed of an ultrasonic vibrator 1a having electrode layers on both sides of a disk-shaped thickness vibrating piezoelectric element such as lead zirconate titanate (PZT). In order to remove the effect of transmission reverberation on one electrode surface (transmission / reception surface of ultrasonic impulse),
An ultrasonic wave delay spacer 1b such as polyethylene bulk is fixed. Here, in order to perform a highly accurate measurement, it is desirable that an ultrasonic wave impulse close to a plane wave can be radiated from the wave transmission / reception surface of the transducer 1 toward the cortical bone, and an echo close to a plane wave returns from the cortex bone to the wave transmission / reception surface. Therefore, as the transducer 1, it is preferable to use a piezoelectric element having a relatively large disc radius so that the transmitting / receiving surface is as wide as possible.
【0013】同様の観点から、曲率半径が大きく平面と
みなすことができ、皮膚の表面に近い皮質骨を測定部位
とするのが好ましい。そこで、この出願に係る発明者等
は、人体の様々の部位の皮質骨について測定を行った結
果、脛骨下部以外の皮質骨では、皮質骨からのエコーに
皮質骨以外の部位で発生した原因不明のエコーが重なり
がちで、測定再現性が余り良くないことが判明した。こ
れに対して、図3に示すように、脛骨下部Mbでは、こ
のようなノイズの混入は余りない。特に、くるぶしMc
の上方40mm〜100mmの範囲Kでは、ノイズの混
入はほとんどなく、脛骨下部Mbからのエコーのみが単
独で抽出される頻度が他の部位の皮質骨と較べてはるか
に高いことが分かった。それゆえ、この実施例では、測
定部位をノイズの混入の少ない脛骨下部の皮質骨に限定
することとし、特に、くるぶしMcの上方40mm〜1
00mmの範囲を最適測定部位Kとした。From the same viewpoint, it is preferable to use cortical bone, which has a large radius of curvature and can be regarded as a flat surface and is close to the surface of the skin, as the measurement site. Therefore, the inventors of this application, as a result of measuring the cortical bone of various parts of the human body, in cortical bone other than the lower tibia, the cause of the occurrence of the echo from the cortical bone in a part other than the cortical bone is unknown. It was found that the echoes of the same tended to overlap, and the measurement reproducibility was not very good. On the other hand, as shown in FIG. 3, such noise is rarely mixed in the lower tibia Mb. Especially, Ankle Mc
It was found that in the range K of 40 mm to 100 mm above, the noise was hardly mixed, and the frequency of extracting only the echo from the lower tibial Mb alone was much higher than that of the cortical bone in other regions. Therefore, in this embodiment, the measurement site is limited to the cortical bone of the lower tibia where the noise is less mixed, and particularly 40 mm to 1 above the ankle Mc.
The range of 00 mm was set as the optimum measurement site K.
【0014】上記装置本体2は、パルス発生器4と、整
合回路5と、増幅器6と、波形整形器7と、A/D変換
器8と、ROM9と、RAM10と、CPU(中央処理
装置)11と、レベルメータ12と、表示器13とから
構成されている。パルス発生器4は、ケーブル3を介し
てトランスデューサ1に接続され、中心周波数略2.5
MHzの半波インパルスの電気信号を所定の周期(例え
ば、100msec)で繰り返し生成して、トランスデュー
サ1に送信する。整合回路5は、ケーブル3を介して接
続されるトランスデューサ1と装置本体2との間で、最
大のエネルギ効率で信号の授受ができるように、インピ
ーダンスの整合を行う。それゆえ、受波信号は、トラン
スデューサ1の超音波振動子1aが脛骨下部からのエコ
ーを受波する度に、トランスデューサ1から出力され、
整合回路5を介して、エネルギの損失なしに、増幅器6
に入力される。増幅器6は、整合回路5を経由して入力
される受波信号を所定の増幅度で増幅した後、波形整形
器7に入力する。波形整形器7は、LC構成のバンドパ
スフィルタからなり、増幅器6によって増幅された受波
信号にフィルタ処理を施して、ノイズ成分を除去すべく
線形に波形整形した後、A/D変換器8に入力する。A
/D変換器8は、図示せぬサンプルホールド回路、サン
プリングメモリ(SRAM)等を備え、CPU11のサ
ンプリング開始要求に従って、入力される波形整形器7
の出力信号(波形整形されたアナログの受波信号)を所
定の周波数(例えば12MHz)でサンプリングしてデ
ジタル信号に順次変換し、得られたデジタル信号を一旦
自身のサンプリングメモリに格納した後、CPU11に
送出する。The device body 2 includes a pulse generator 4, a matching circuit 5, an amplifier 6, a waveform shaper 7, an A / D converter 8, a ROM 9, a RAM 10, and a CPU (central processing unit). 11, a level meter 12, and a display unit 13. The pulse generator 4 is connected to the transducer 1 via the cable 3 and has a center frequency of approximately 2.5.
An electric signal of a half-wave impulse of MHz is repeatedly generated at a predetermined cycle (for example, 100 msec) and transmitted to the transducer 1. The matching circuit 5 performs impedance matching between the transducer 1 connected via the cable 3 and the apparatus body 2 so that signals can be transmitted and received with maximum energy efficiency. Therefore, the received signal is output from the transducer 1 every time the ultrasonic transducer 1a of the transducer 1 receives the echo from the lower tibia,
Through the matching circuit 5, the amplifier 6 without loss of energy
Is input to The amplifier 6 amplifies the received signal input via the matching circuit 5 with a predetermined amplification degree and then inputs it to the waveform shaper 7. The waveform shaper 7 is composed of a band-pass filter having an LC structure, performs a filtering process on the received signal amplified by the amplifier 6, and linearly shapes the noise to remove a noise component, and then the A / D converter 8 To enter. A
The / D converter 8 includes a sample hold circuit (not shown), a sampling memory (SRAM), and the like, and the waveform shaper 7 to be input according to the sampling start request of the CPU 11 is input.
Output signal (waveform-shaped analog received signal) is sampled at a predetermined frequency (for example, 12 MHz) and sequentially converted into a digital signal, and the obtained digital signal is temporarily stored in its own sampling memory, and then the CPU 11 Send to.
【0015】ROM9は、オペレーティングシステム
(OS)の他に、CPU11の各種処理プログラム、具
体的には、最大エコーレベル抽出サブプログラム、反射
係数算出サブプログラム、音響インピーダンス算出サブ
プログラム、骨密度算出サブプログラム等を格納する。
上記最大エコーレベル抽出サブプログラムには、1パル
ス1エコー毎にA/D変換器8のサンプリングメモリか
らデジタル信号を取り込んで、1エコー毎のエコーレベ
ルを検出する手順と、1エコー毎に検出されたエコーレ
ベルの中から最大エコーレベルを抽出するための処理手
順が書き込まれている。反射係数算出サブプログラムに
は、最大エコーレベル抽出サブプログラムによって与え
られる最大エコーレベルの値に基づいて、被験者の軟組
織と脛骨下部(測定部位)との界面での略垂直反射のと
きの超音波反射係数Rを算出するための処理手順が書き
込まれている。The ROM 9 is, in addition to the operating system (OS), various processing programs of the CPU 11, specifically, a maximum echo level extraction subprogram, a reflection coefficient calculation subprogram, an acoustic impedance calculation subprogram, and a bone density calculation subprogram. Etc. are stored.
The maximum echo level extraction sub-program is a procedure for fetching a digital signal from the sampling memory of the A / D converter 8 for each one pulse and detecting the echo level for each echo, and the procedure for detecting the echo level for each echo. The processing procedure for extracting the maximum echo level from the echo levels is written. The reflection coefficient calculation sub-program is based on the value of the maximum echo level given by the maximum echo level extraction sub-program, and the ultrasonic reflection at the almost vertical reflection at the interface between the soft tissue of the subject and the lower tibia (measurement site) The processing procedure for calculating the coefficient R is written.
【0016】音響インピーダンス算出サブプログラムに
は、反射係数算出サブプログラムによって与えられる超
音波反射係数Rの算出値に基づいて、式(1)を内容と
する音響インピーダンスZbの算出手順が書き込まれて
いる。In the acoustic impedance calculation subprogram, the calculation procedure of the acoustic impedance Zb containing the equation (1) is written based on the calculated value of the ultrasonic reflection coefficient R given by the reflection coefficient calculation subprogram. .
【数1】 Zb=Za(R+1)/(1−R) …(1) Za: 軟組織の音響インピーダンス 式(1)は、式(2)から導かれる。脛骨下部Mbの表
面を平面とみなすことができ、トランスデューサ1から
発せられる超音波インパルスも平面波とみなすことがで
き、かつ、波面が脛骨下部Mbの表面と平行であるとき
(略垂直入射のとき)、エコーレベルは、式(2)で表
される。後述するように、エコーレベルは、平面波の波
面と脛骨下部Mbの表面が平行であるときに極大とな
る。したがって、式(2)で与えられるエコーレベル
は、最大エコーレベルである。## EQU1 ## Zb = Za (R + 1) / (1-R) (1) Za: Acoustic impedance of soft tissue Formula (1) is derived from Formula (2). When the surface of the lower tibial Mb can be regarded as a plane, the ultrasonic impulse emitted from the transducer 1 can also be regarded as a plane wave, and the wavefront is parallel to the surface of the lower tibial Mb (when the light is incident almost vertically). , The echo level is expressed by equation (2). As will be described later, the echo level becomes maximum when the wavefront of the plane wave and the surface of the lower tibia Mb are parallel. Therefore, the echo level given by equation (2) is the maximum echo level.
【数2】 R=(Zb−Za)/(Zb+Za) …(2)## EQU2 ## R = (Zb-Za) / (Zb + Za) (2)
【0017】また、骨密度算出サブプログラムには、音
響インピーダンス算出サブプログラムによって与えられ
る音響インピーダンスZbの算出値に基づいて、式
(3)を内容とする被験者の骨密度(皮質骨一般の密
度)ρの算出手順が記述されている。ここで、式(3)
は、骨密度ρの音響インピーダンスZbに関する回帰式
であり、図8に示すように、予め標本調査を実施して得
られたものである。Further, the bone density calculation subprogram is based on the calculated value of the acoustic impedance Zb given by the acoustic impedance calculation subprogram, and the bone density of the subject (the density of cortical bone in general) containing the expression (3). The procedure for calculating ρ is described. Where equation (3)
Is a regression equation regarding the acoustic impedance Zb of the bone density ρ, and is obtained by carrying out a sample survey in advance, as shown in FIG.
【数3】 ρ=αZb+β =1.80×10-4Zb+766 …(3) ρ: 皮質骨一般の密度[kg/m3] Zb:脛骨下部の音響インピーダンス[kg/m2sec] α: 骨密度の音響インピーダンスに対する回帰係数[s
ec/m] β: 切片[kg/m3][Formula 3] ρ = αZb + β = 1.80 × 10 −4 Zb + 766 (3) ρ: Density of general cortical bone [kg / m 3 ] Zb: Acoustic impedance of lower tibia [kg / m 2 sec] α: Bone Regression coefficient of density to acoustic impedance [s
ec / m] β: intercept [kg / m 3 ]
【0018】なお、上記標本調査では、音響インピーダ
ンスZbは、超音波反射法を適用して脛骨下部の皮質骨
について計測され、皮質骨Mbの密度ρは、橈骨(腕の
骨)についてX線(QCT)によって測定された。この
標本調査の結果、音響インピーダンスZbとX線(QC
T)で計った骨密度ρは、高い相関(r=0.67)の
あることが判明した。統計的仮説検定を行った結果、任
意の被験者の脛骨下部の音響インピーダンスZbの値が
Zbのとき、その被験者の骨密度ρが、ρmin〜ρmaxの
範囲に入る確率(信頼度)は95%である。したがっ
て、危険率は5%である。ここで、ρminは、式(4)
により、ρmaxは、式(5)により、それぞれ与えられ
る。In the above-mentioned sample investigation, the acoustic impedance Zb is measured for the cortical bone under the tibia by applying the ultrasonic reflection method, and the density ρ of the cortical bone Mb is the X-ray (for the bone of the arm) of the radius (arm bone). QCT). As a result of this sample survey, acoustic impedance Zb and X-ray (QC
The bone density ρ measured in T) was found to have a high correlation (r = 0.67). As a result of performing the statistical hypothesis test, when the value of the acoustic impedance Zb of the lower tibia of any subject is Zb, the probability (reliability) that the bone density ρ of the subject falls within the range of ρmin to ρmax is 95%. is there. Therefore, the risk rate is 5%. Here, ρmin is the equation (4)
Thus, ρmax is given by the equation (5).
【数4】 ρmin=(1.80×10-4−30%)Zb+(766−16%) …(4)## EQU4 ## ρmin = (1.80 × 10 -4 -30%) Zb + (766-16%) (4)
【数5】 ρmax=(1.80×10-4+30%)Zb+(766+16%) …(5)## EQU00005 ## .rho.max = (1.80 × 10 -4 + 30%) Zb + (766 + 16%) (5)
【0019】RAM10は、CPU11の作業領域が設
定されるワーキングエリアと、各種データを一時記憶す
るデータエリアとを有し、データエリアには、最も新し
く検出されたエコーレベル(以下、今回エコーレベルと
いう)や最大エコーレベルを記憶するエコーレベルメモ
リエリア、最も新しく検出されたエコー波形(今回エコ
ー波形)や最大エコー波形を記憶するエコー波形メモリ
エリア、測定続行か否かの情報を記憶する測定続行フラ
グ等が設定されている。The RAM 10 has a working area in which a work area of the CPU 11 is set and a data area for temporarily storing various data. In the data area, the echo level detected most recently (hereinafter referred to as the echo level this time). ) And an echo level memory area that stores the maximum echo level, an echo waveform memory area that stores the most recently detected echo waveform (current echo waveform) and the maximum echo waveform, and a measurement continuation flag that stores information as to whether or not to continue the measurement. Etc. are set.
【0020】CPU11は、ROM9に格納されている
上述の各種処理プログラムをRAM10を用いて実行す
ることにより、パルス発生器4やA/D変換器8を始め
装置各部を制御して、1パルス1エコー毎にエコーレベ
ルを検出し、さらに、その中から最大エコーレベルを抽
出し、抽出された最大エコーレベルの値に基づいて、被
験者の骨密度ρを算出して骨粗鬆症の診断を行う。The CPU 11 executes the above-mentioned various processing programs stored in the ROM 9 by using the RAM 10 to control the pulse generator 4, the A / D converter 8 and other parts of the apparatus, and 1 pulse 1 The echo level is detected for each echo, the maximum echo level is further extracted from the echo level, and the bone density ρ of the subject is calculated based on the value of the extracted maximum echo level to diagnose osteoporosis.
【0021】レベルメータ12は、CPU11によって
制御され、RAM10に記憶されている今回エコーレベ
ルを図2に破線で示す液晶指針パターン12aの振れと
して、また、これまでに検出された中で最も大きなエコ
ーレベルである最大エコーレベルを同図に実線で示す液
晶指針パターン12bの振れとして同時に表示する。ま
た、表示器13は、CRTディスプレイ又は液晶ディス
プレイからなり、CPU11の制御により、エコーレベ
ル等の測定値、超音波反射係数R、音響インピーダンス
Zb、骨密度ρの算出値、エコー波形等が画面表示され
る。The level meter 12 is controlled by the CPU 11 and indicates the current echo level stored in the RAM 10 as the deflection of the liquid crystal pointer pattern 12a indicated by the broken line in FIG. 2 and the largest echo detected so far. The maximum echo level, which is the level, is simultaneously displayed as the deflection of the liquid crystal pointer pattern 12b shown by the solid line in the figure. The display 13 is composed of a CRT display or a liquid crystal display, and under the control of the CPU 11, measured values such as echo level, ultrasonic reflection coefficient R, acoustic impedance Zb, calculated value of bone density ρ, and echo waveform are displayed on the screen. To be done.
【0022】次に、図4乃至図7を参照して、この例の
動作(骨粗鬆症診断時におけるCPU11の処理の流
れ)について説明する。装置に電源が投入されると、C
PU11は、装置各部のプリセット、カウンタや各種レ
ジスタ、各種フラグの初期設定を行った後、測定開始ス
イッチが押下されるのを待つ(ステップSP10(図
7))。ここで、操作者は、図4に示すように、左右一
対ある脛骨下部のうち、任意の一方側の脛骨下部Mb
(くるぶしMcの上方40mm〜100mmの間の最適
測定部位K)を覆う軟組織Maの表面(皮膚の表面X)
であって斜め前側(前側と内側との間)に、超音波ゲル
14を塗り、超音波ゲル14を介してトランスデューサ
1を皮膚の表面Xに圧接し、送受波面を脛骨下部Mbに
向けた状態で、測定開始スイッチをオンとする。測定開
始スイッチがオンとされると(ステップSP11)、C
PU11は、測定続行フラグに「1」を書き込んで測定
続行フラグを立てた後、これより、図7に示す処理手順
(主として、最大エコーレベル抽出サブプログラムに記
載された手順)に従って診断動作を開始する。Next, the operation of this example (the flow of processing of the CPU 11 at the time of diagnosing osteoporosis) will be described with reference to FIGS. When the device is powered on, C
The PU 11 waits for the measurement start switch to be pressed down after presetting each part of the apparatus, initializing counters, various registers, and various flags (step SP10 (FIG. 7)). Here, the operator, as shown in FIG. 4, selects one of the left and right lower tibial parts of the lower tibial Mb on one side.
Surface of soft tissue Ma covering (optimum measurement site K between 40 mm and 100 mm above ankle Mc) (skin surface X)
A state in which the ultrasonic gel 14 is applied diagonally to the front side (between the front side and the inner side), the transducer 1 is pressed against the surface X of the skin via the ultrasonic gel 14, and the transmitting / receiving surface is directed to the lower tibial Mb. Then, turn on the measurement start switch. When the measurement start switch is turned on (step SP11), C
The PU 11 writes "1" in the measurement continuation flag to set the measurement continuation flag, and then starts the diagnostic operation according to the processing procedure shown in FIG. 7 (mainly, the procedure described in the maximum echo level extraction subprogram). To do.
【0023】CPU11は、まず、パルス発生器4に1
パルス発生命令を発行する(ステップSP12)。パル
ス発生器4は、CPU11から1パルス発生命令を受け
ると、半波インパルスの電気信号をトランスデューサ1
に送信する。トランスデューサ1は、パルス発生器4か
ら半波インパルスの電気信号の供給を受けると、被験者
の脛骨下部Mbに向けて平面波に近い超音波インパルス
Aiを発射する。発射された超音波インパルスAiは、
図5に示すように、皮膚の表面Xから軟組織Ma内に注
入され、脛骨下部Mbに向かって伝搬する。そして、脛
骨下部Mbの表面Yで一部が反射してエコーAeとな
り、一部は脛骨下部Mbに吸収され、残りは脛骨下部M
bを透過する。エコーAeは、入射超音波Aiとは逆の
経路を辿って、再びトランスデューサ1の超音波振動子
1aによって受波される。トランスデューサ1では、脛
骨下部Mbに向けて超音波インパルスAiを発射する
と、同図に示すように、まず、送信残響An1が、続い
て、皮膚の表面XからのエコーAn2が、少し遅れて、
脛骨下部MbからのエコーAeが超音波振動子1aによ
って受波されて、超音波の波形と振幅に対応する受波信
号(電気信号)にそれぞれ変換される。生成された受波
信号は、ケーブル3を介して装置本体2(整合回路5)
に入力され、増幅器6において所定の増幅度で増幅さ
れ、波形整形器7において線形に波形整形された後、A
/D変換器8に入力される。The CPU 11 first sets the pulse generator 4 to 1
A pulse generation command is issued (step SP12). When the pulse generator 4 receives a one-pulse generation command from the CPU 11, the pulse generator 4 outputs a half-wave impulse electric signal to the transducer 1.
Send to When the transducer 1 receives the electric signal of the half-wave impulse from the pulse generator 4, the transducer 1 emits an ultrasonic impulse Ai close to a plane wave toward the lower tibia Mb of the subject. The emitted ultrasonic impulse Ai is
As shown in FIG. 5, it is injected into the soft tissue Ma from the surface X of the skin and propagates toward the lower tibia Mb. Then, a part is reflected on the surface Y of the lower tibia Mb to become an echo Ae, a part is absorbed by the lower tibia Mb, and the rest is the lower tibia Mb.
b is transmitted. The echo Ae follows the path opposite to that of the incident ultrasonic wave Ai, and is received again by the ultrasonic transducer 1a of the transducer 1. In the transducer 1, when the ultrasonic impulse Ai is emitted toward the lower tibia Mb, as shown in the figure, first, the transmission reverberation An 1 is followed by the echo An 2 from the surface X of the skin with a slight delay. ,
The echo Ae from the lower tibia Mb is received by the ultrasonic transducer 1a and converted into a received signal (electrical signal) corresponding to the waveform and amplitude of the ultrasonic wave. The received signal generated is passed through the cable 3 to the device body 2 (matching circuit 5).
Input to the amplifier 6, amplified by the amplifier 6 with a predetermined amplification degree, and linearly shaped by the waveform shaper 7,
It is input to the / D converter 8.
【0024】CPU11は、パルス発生器4に1パルス
発生命令を送出した後(ステップSP12)、トランス
デューサ1の超音波振動子1aによって送信残響An1
が受波され、続いて、皮膚の表面XからのエコーAn2
が受波された後、脛骨下部MbからのエコーAeがトラ
ンスデューサ1の超音波振動子1aの送受波面に戻って
くる時刻を見計らって、A/D変換器8に、サンプリン
グ開始命令を発行する(ステップSP13)。A/D変
換器8は、CPU11からサンプリング開始命令を受け
ると、波形整形器7から波形整形された後、入力される
脛骨下部Mbからの1エコー分の受波信号を所定の周波
数(例えば12MHz)でサンプリングしてデジタル信
号に変換し、得られたN個のサンプル値(1エコー分の
デジタル信号)を一旦自身のサンプリングメモリに格納
する。この後、CPU11から転送要求があると、サン
プリングメモリに格納されたN個のサンプル値をCPU
11に順次送出する。CPU11は、A/D変換器8か
らN個のサンプル値を順次取り込んで、今回エコー波形
として、RAM10のエコー波形メモリエリアに記憶す
ると共に、N個のサンプル値の中から最も大きな値を抽
出することにより、今回エコーレベルを検出し、検出結
果をRAM10のエコーレベルメモリエリアに格納する
(ステップSP14)。RAM10のエコーレベルメモ
リエリアに格納された今回エコーレベルは、図4に破線
で示すように、レベルメータ12に液晶指針パターン1
2aの振れとして表示される(ステップSP15)。The CPU 11 sends a 1-pulse generation command to the pulse generator 4 (step SP12), and then the transmission reverberation An 1 by the ultrasonic transducer 1a of the transducer 1.
Is received, and then an echo An 2 from the surface X of the skin is received.
Is received, a sampling start command is issued to the A / D converter 8 at the time when the echo Ae from the lower tibia Mb returns to the wave transmission / reception surface of the ultrasonic transducer 1a of the transducer 1. Step SP13). When the A / D converter 8 receives a sampling start command from the CPU 11, the A / D converter 8 performs waveform shaping from the waveform shaper 7 and then receives the received echo signal from the lower tibia Mb at a predetermined frequency (for example, 12 MHz). ), It converts into a digital signal, and the obtained N sample values (digital signal for one echo) are temporarily stored in its own sampling memory. After that, when there is a transfer request from the CPU 11, the N sample values stored in the sampling memory are sent to the CPU.
11 is sequentially sent. The CPU 11 sequentially takes in N sample values from the A / D converter 8 and stores them as the current echo waveform in the echo waveform memory area of the RAM 10 and extracts the largest value from the N sample values. As a result, the echo level is detected this time, and the detection result is stored in the echo level memory area of the RAM 10 (step SP14). The current echo level stored in the echo level memory area of the RAM 10 is displayed on the level meter 12 by the liquid crystal pointer pattern 1 as shown by the broken line in FIG.
It is displayed as a shake of 2a (step SP15).
【0025】次に、CPU11は、RAM10内のエコ
ーレベルメモリエリアから今回エコーレベルと最大エコ
ーレベルを読み出して、今回エコーレベルの値が、最大
エコーレベルの値よりも大きいか否かを判断する(ステ
ップSP16)。今は、初回目の判断であり、最大エコ
ーレベルの値は、初期設定値「0」のままなので、CP
U11は、今回エコーレベルの値が、最大エコーレベル
の値よりも大きいと判断し、RAM10のエコーレベル
メモリエリアに記憶されている最大エコーレベルの値を
今回エコーレベルの値に書き換え、さらに、RAM10
のエコー波形メモリエリアに記憶されている最大エコー
波形を今回エコー波形に書き換える(ステップSP1
7)。そして、更新された最大エコー波形を、表示器1
3に画面表示すると共に、更新された最大エコーレベル
を、図4に実線で示すように、レベルメータ12に液晶
指針パターン12bの振れとして表示する(ステップS
P18)。Next, the CPU 11 reads the current echo level and the maximum echo level from the echo level memory area in the RAM 10 and determines whether or not the value of the current echo level is larger than the value of the maximum echo level ( Step SP16). At this time, it is the first judgment, and the maximum echo level value remains the initial setting value "0".
The U11 judges that the value of the current echo level is larger than the value of the maximum echo level, rewrites the value of the maximum echo level stored in the echo level memory area of the RAM 10 with the value of the current echo level, and further, the RAM10
The maximum echo waveform stored in the echo waveform memory area of is rewritten to the current echo waveform (step SP1).
7). Then, the updated maximum echo waveform is displayed on the display unit 1.
3 and the updated maximum echo level is displayed on the level meter 12 as the deflection of the liquid crystal pointer pattern 12b as shown by the solid line in FIG. 4 (step S).
P18).
【0026】次に、CPU11は、RAM10内の測定
続行フラグを見て(ステップSP19)、測定続行フラ
グが立っていれば(測定フラグの内容が「1」のとき
は)、CPU11は測定継続と判断して、上述の1パル
ス発射1エコー受波(ステップSP12〜SP15)を
繰り返した後、ステップSP16において、再び、RA
M10内のエコーレベルメモリエリアから今回エコーレ
ベルと最大エコーレベルを読み出して、今回エコーレベ
ルの値が、最大エコーレベルの値よりも大きいか否かを
判断する。この判断の結果、今回エコーレベルが最大エ
コーレベルよりも大きくないときは、更新処理を行わず
に、ステップSP19へ直接飛んで、測定続行フラグを
見る。測定続行フラグの内容は、操作者が測定終了スイ
ッチを押さない限り、「1」に保たれ、CPU11は、
上述の1パルス発射1エコー受波(ステップSP12〜
SP15)、最大エコーレベルの抽出作業(ステップS
P16〜ステップSP19)を繰り返す。Next, the CPU 11 looks at the measurement continuation flag in the RAM 10 (step SP19), and if the measurement continuation flag is set (when the content of the measurement flag is "1"), the CPU 11 determines that the measurement is continued. After making a determination and repeating the above-described one-pulse emission and one-echo reception (steps SP12 to SP15), in step SP16, RA
The current echo level and the maximum echo level are read from the echo level memory area in M10, and it is determined whether or not the value of the current echo level is larger than the value of the maximum echo level. If the result of this determination is that the current echo level is not higher than the maximum echo level this time, the update process is not performed and the process directly goes to step SP19 to check the measurement continuation flag. The content of the measurement continuation flag is kept at "1" unless the operator presses the measurement end switch, and the CPU 11
1 pulse emission and 1 echo reception (step SP12-
SP15), maximum echo level extraction work (step S
Repeat P16 to step SP19).
【0027】操作者は、CPU11が上述の処理(ステ
ップSP12〜SP19)を繰り返す間、図4に矢印R
で示すように、トランスデューサ1を、皮膚の表面Xに
当てがい、測定部位である脛骨下部Mbに向け、時にコ
マの歳差運動のように円を描いたり、時にシーソのよう
に前後左右斜めに振ったりして、トランスデューサ1の
向きを変えながら、レベルメータ12の液晶指針パター
ン12a,12bが最大に振れる方向、つまり、最大エ
コーレベルが検出される方向を探す。レベルメータ12
の液晶指針パターン12a,12bの振れが最大になる
のは、図6(a)に示すように、脛骨下部Mbの法線と
トランスデューサ1の送受波面の法線が一致するときで
あり、したがって、平面波の超音波インパルスAiの波
面と脛骨下部Mbの表面Yが略平行のとき(平面波の超
音波インパルスAiが脛骨下部Mbの表面Yに略垂直入
射するとき)である。何故なら、両法線が一致するとき
には、同図(a)に示すように、脛骨下部Mbの表面Y
で垂直反射したエコーAeは、トランスデューサ1の送
受波面に垂直に戻ってくるため、エコーAeの波面も送
受波面に対して略平行に揃い、それゆえ、送受波面での
受波位置の違いによるエコーAeの位相のずれが最小と
なるので、受波信号は、山と谷との打ち消し合いが少な
く、したがって、最大エコーレベルのエコーAeが受波
されることとなるからである。これに対して、両法線が
不一致のとき、同図(b)に示すように、送受波面でエ
コーAeの波面が不揃いのため、受波信号は、山と谷と
が打ち消し合って、小さくなる。While the CPU 11 repeats the above-described processing (steps SP12 to SP19), the operator indicates the arrow R in FIG.
, The transducer 1 is applied to the surface X of the skin and directed toward the lower tibial Mb, which is the measurement site, and sometimes a circle is drawn like a precession motion of a coma, and sometimes diagonally like a seesaw in front, rear, left and right directions. While shaking or changing the direction of the transducer 1, the direction in which the liquid crystal pointer patterns 12a and 12b of the level meter 12 are shaken to the maximum, that is, the direction in which the maximum echo level is detected is searched. Level meter 12
The maximum deflection of the liquid crystal pointer patterns 12a and 12b is when the normal line of the lower tibial Mb and the normal line of the wave transmitting / receiving surface of the transducer 1 coincide with each other, as shown in FIG. 6 (a). This is when the wavefront of the plane-wave ultrasonic impulse Ai and the surface Y of the lower tibia Mb are substantially parallel (when the plane-wave ultrasonic impulse Ai is substantially perpendicular to the surface Y of the lower tibia Mb). Because, when both normals coincide with each other, the surface Y of the lower tibia Mb as shown in FIG.
Since the echo Ae that is vertically reflected at returns to the wave transmission / reception surface of the transducer 1 perpendicularly, the wave front of the echo Ae is also aligned substantially parallel to the wave transmission / reception surface. Therefore, the echo due to the difference in the wave reception position on the wave transmission / reception surface. This is because the phase shift of Ae is minimized, so that the received signal is less likely to cancel the peaks and troughs, and therefore the echo Ae having the maximum echo level is received. On the other hand, when the two normals do not match, the wavefront of the echo Ae is not uniform on the transmitting / receiving surface as shown in FIG. 6B, so the received signal is small because the peaks and troughs cancel each other out. Become.
【0028】ところで、この例の診断装置にとって、診
断精度を上げるには、垂直反射で戻ってくるエコーAe
を抽出することが前提となる。何故なら、上述の音響イ
ンピーダンス算出サブプログラムにおいて略垂直反射の
ときの超音波反射係数Rから音響インピーダンスZbを
導く式(1)は、上述したように、脛骨下部Mbから略
垂直反射でエコーAeが戻ってくる場合に成立する式だ
からである。それゆえ、操作者が、トランスデューサ1
の角度を脛骨下部Mbの法線付近で変化させたとき、エ
コーレベルが極大になれば、トランスデューサ1の送受
波面に脛骨下部Mbの表面Yで略垂直に反射したエコー
Aeが戻ってきたと考えることができる。なお、レベル
メータ12の液晶指針パターン12a,12bは、脛骨
下部Mbの法線と送受波面の法線との不一致が、はなは
だしいときは、敏感に変化するが、両法線が略一致する
ときは、変化が鈍くなるため、垂直反射のエコーAeを
見つけ出すのは、比較的容易である。By the way, in the diagnostic apparatus of this example, in order to improve the diagnostic accuracy, the echo Ae returned by vertical reflection is used.
Is assumed to be extracted. This is because, in the acoustic impedance calculation subprogram described above, the equation (1) for deriving the acoustic impedance Zb from the ultrasonic reflection coefficient R at the time of substantially vertical reflection is, as described above, the substantially vertical reflection from the lower tibial Mb and the echo Ae. This is because it is an expression that holds when returning. Therefore, the operator is
If the echo level is maximized when the angle of is changed near the normal to the lower tibial Mb, it is considered that the echo Ae reflected almost vertically on the surface Y of the lower tibial Mb returns to the transmitting / receiving surface of the transducer 1. You can The liquid crystal pointer patterns 12a and 12b of the level meter 12 change sensitively when the normal line of the lower tibial Mb and the normal line of the transmitting / receiving surface change significantly, but when both normal lines substantially match. , It is relatively easy to find the echo Ae of the vertical reflection because the change becomes dull.
【0029】操作者は、レベルメータ12の液晶指針パ
ターン12a,12bの振れ具合を見て、最大エコーレ
ベルを抽出できたと判断すると、測定終了スイッチを押
下する。測定終了スイッチが押下されると、CPU11
は、割り込み処理により、測定続行フラグの内容を
「0」に書き換えて、測定続行フラグを下ろす。測定続
行フラグが下ろされると、CPU11は、次回以降の1
パルス発射を中止する(ステップSP19)。そして、
RAM10のエコーレベルメモリエリアに記憶された最
大エコーレベルを読み出して、表示器13に画面表示す
る(ステップSP20)。When the operator looks at the shake of the liquid crystal pointer patterns 12a and 12b of the level meter 12 and determines that the maximum echo level can be extracted, he depresses the measurement end switch. When the measurement end switch is pressed, the CPU 11
Resets the content of the measurement continuation flag to "0" and lowers the measurement continuation flag by interrupt processing. When the measurement continuation flag is cleared, the CPU 11 causes the next 1 and subsequent 1
The pulse emission is stopped (step SP19). And
The maximum echo level stored in the echo level memory area of the RAM 10 is read and displayed on the display 13 (step SP20).
【0030】この後、CPU11は、反射係数算出サブ
プログラムを実行することにより、RAM10のエコー
レベルメモリエリアに記憶された最大エコーレベルV1
と、予め反射係数算出サブプログラムに書き込まれてい
る完全エコーレベルV0 とから、被験者の軟組織Maと
脛骨下部Mbとの界面での超音波反射係数Rを算出し
(ステップSP21)、算出された値を表示器13に画
面表示する(ステップSP22)。ここで、超音波反射
係数Rは、完全垂直反射したときの完全エコーレベルV
0 と、最大エコーレベルV1 との比[R=V1 /V0 ]
から導かれる。完全エコーレベルV0は、理論的に算出
することもできるが、プラスチック等のダミーブロック
を用意し、そのエコーレベルを計測することによって求
めることもできる。After that, the CPU 11 executes the reflection coefficient calculation sub-program so that the maximum echo level V1 stored in the echo level memory area of the RAM 10 is reached.
And the complete echo level V0 previously written in the reflection coefficient calculation subprogram, the ultrasonic reflection coefficient R at the interface between the soft tissue Ma of the subject and the lower tibia Mb is calculated (step SP21), and the calculated value is calculated. Is displayed on the display 13 (step SP22). Here, the ultrasonic reflection coefficient R is the perfect echo level V when completely perpendicularly reflected.
Ratio of 0 to maximum echo level V1 [R = V1 / V0]
Is derived from The complete echo level V0 can be theoretically calculated, but can also be found by preparing a dummy block of plastic or the like and measuring the echo level.
【0031】次に、CPU11は、音響インピーダンス
算出サブプログラムに従って、反射係数算出サブプログ
ラムによって与えられた超音波反射係数Rの値を式
(1)に代入して脛骨下部Mbの音響インピーダンスZ
b[kg/m2sec]を算出し(ステップSP23)、算出結
果を表示器13に画面表示する(ステップSP24)。Next, the CPU 11 substitutes the value of the ultrasonic reflection coefficient R given by the reflection coefficient calculation subprogram into the equation (1) according to the acoustic impedance calculation subprogram, and substitutes the acoustic impedance Z of the lower tibia Mb.
b [kg / m 2 sec] is calculated (step SP23), and the calculation result is displayed on the display 13 (step SP24).
【0032】次に、CPU11は、骨密度算出サブプロ
グラムに従って、音響インピーダンス算出サブプログラ
ムによって与えられた脛骨下部Mbの音響インピーダン
スZbをの値を式(3)に代入して骨密度を算出し(ス
テップSP25)、算出結果を表示器13に画面表示す
る(ステップSP26)。Next, the CPU 11 substitutes the value of the acoustic impedance Zb of the lower tibia Mb given by the acoustic impedance calculation subprogram into the equation (3) according to the bone density calculation subprogram to calculate the bone density ( In step SP25), the calculation result is displayed on the screen of the display 13 (step SP26).
【0033】上記構成によれば、変位(トランスデュー
サ1の振れ)に対して脛骨下部からのエコーのレベル変
化が鈍る垂直反射のエコーAeを利用するので、最大エ
コーレベルの抽出が容易であり、かつ再現性良く抽出で
きる。加えて、レベルメータ12には、液晶指針パター
ン12aによって今回エコーレベルが刻々と表示される
と共に、液晶指針パターン12bによって最大エコーレ
ベルも固定的に表示されるので、最大エコーレベルの探
索がさらに容易となる。したがって、脛骨下部Mbの音
響インピーダンスZbを精度良く求めることができる。According to the above construction, since the echo Ae of vertical reflection in which the level change of the echo from the lower tibia is blunted with respect to the displacement (vibration of the transducer 1) is utilized, the maximum echo level can be easily extracted, and Can be extracted with good reproducibility. In addition, since the liquid crystal pointer pattern 12a constantly displays the echo level this time and the liquid crystal pointer pattern 12b also permanently displays the maximum echo level on the level meter 12, it is easier to search for the maximum echo level. Becomes Therefore, the acoustic impedance Zb of the lower tibia Mb can be accurately obtained.
【0034】脛骨下部Mbの音響インピーダンスZb
は、脛骨下部Mbの[弾性率×密度]の平方根で表され
るので、骨密度の増加に伴って弾性率が上昇するとい
う、相乗効果を受けるために、音速以上に敏感に応答し
て顕著に増加する。逆に、骨密度が減少して、弾性率が
低下すると、音響インピーダンスZbは、これらの相乗
効果を受けて、音速以上に敏感に応答して顕著に減少す
る。それゆえ、脛骨下部Mbの音響インピーダンスZb
は、骨密度を判断する上で、良い指標となる。したがっ
て、操作者は、表示器13に表示されている脛骨下部M
bの音響インピーダンスZbの値から、骨粗鬆症の進行
状況を正確に推定できる。例えば、音響インピーダンス
が、その年齢層の平均値から著しく小さい場合には、骨
粗鬆症が悪化していることが判る。Acoustic impedance Zb of lower tibial Mb
Is represented by the square root of [elastic modulus × density] of the lower tibial Mb, and therefore the elastic modulus increases as the bone density increases. Increase to. On the contrary, when the bone density decreases and the elastic modulus decreases, the acoustic impedance Zb receives these synergistic effects and responds sensitively above the speed of sound, and decreases significantly. Therefore, the acoustic impedance Zb of the lower tibia Mb
Is a good indicator for determining bone density. Therefore, the operator operates the lower tibia M displayed on the display unit 13.
The progress of osteoporosis can be accurately estimated from the value of the acoustic impedance Zb of b. For example, when the acoustic impedance is significantly smaller than the average value of that age group, it can be seen that osteoporosis is aggravated.
【0035】◇第2実施例 次に、この発明の第2実施例について説明する。この第
2実施例では、上述の第1実施例とは異なる反射係数算
出サブプログラム(アルゴリズム)が採用される。これ
以外の点では、第1実施例の構成と略同一である。すな
わち、この第2実施例の反射係数算出サブプログラムで
は、軟組織Maと脛骨下部Mbの界面での略垂直反射の
ときの超音波反射係数Rは、超音波インパルスAi及び
エコーAeが充分平面波とみなせ、かつ軟組織Maでの
超音波の減衰が無視できると仮定して、式(6)により
求められる。Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a reflection coefficient calculation subprogram (algorithm) different from that in the first embodiment is adopted. Except for this, the configuration is substantially the same as that of the first embodiment. That is, in the reflection coefficient calculation subprogram of the second embodiment, the ultrasonic reflection coefficient R at the time of substantially vertical reflection at the interface between the soft tissue Ma and the lower tibia Mb can be regarded as the plane wave of the ultrasonic impulse Ai and the echo Ae. , And the attenuation of the ultrasonic wave in the soft tissue Ma can be ignored, and is calculated by the equation (6).
【0036】[0036]
【数6】 R=Ve/P・Q・B・Vi …(6) ここで、P:トランスデューサ1に単位電気信号(電
圧、電流、散乱パラメータ等)を印加したときに、トラ
ンスデューサ1から略垂直方向に出力される超音波イン
パルスAiの音圧 Q:トランスデューサ1の送受波面に単位音圧のエコー
Aeが略垂直に入射したときにトランスデューサ1から
出力される受波信号(電気信号)の振幅 B:増幅器6の振幅増幅度と波形整形器7の振幅増幅度
との積 Vi:パルス発生器4からトランスデューサ1に加えら
れる電気信号の振幅 Ve:最大エコーレベル なお、P,Q,B,Viは、いずれも周波数の関数であ
るが、ここでは、中心周波数(例えば2.5MHz)で
の成分を用いる。P,Q,B,Viについては、予め、
これらの測定値、設定値をROM9(この例の反射係数
算出サブプログラム)に書き込んで置く。## EQU00006 ## R = Ve / P.Q.B.Vi (6) where P: When a unit electric signal (voltage, current, scattering parameter, etc.) is applied to the transducer 1, it is substantially perpendicular to the transducer 1. Sound pressure of ultrasonic impulse Ai output in the direction Q: Amplitude B of the received signal (electrical signal) output from transducer 1 when echo Ae of unit sound pressure is incident on the transmitting / receiving surface of transducer 1 substantially vertically : Product of amplitude amplification of amplifier 6 and amplitude of waveform shaper 7 Vi: Amplitude of electric signal applied to transducer 1 from pulse generator 4 Ve: Maximum echo level P, Q, B, Vi , Are both functions of frequency, but here, the component at the center frequency (for example, 2.5 MHz) is used. Regarding P, Q, B and Vi,
These measured values and set values are written and stored in the ROM 9 (reflection coefficient calculation subprogram in this example).
【0037】式(6)は、次のようにして導かれる。ま
ず、パルス発生器4からトランスデューサ1に振幅Vi
の電気信号が加えられると、トランスデューサ1の送受
波面から音圧PViの超音波インパルスAiが脛骨下部
Mbに向かって出力される。それゆえ、音圧RPViの
エコーAeが、トランスデューサ1の送受波面に垂直に
戻ってくる。したがって、最大エコーレベルVeは、式
(7)で与えられる。Equation (6) is derived as follows. First, the amplitude Vi from the pulse generator 4 to the transducer 1
Is applied, the ultrasonic wave impulse Ai of the sound pressure PVi is output from the transmitting / receiving surface of the transducer 1 toward the lower tibia Mb. Therefore, the echo Ae of the sound pressure RPVi returns perpendicularly to the transmitting / receiving surface of the transducer 1. Therefore, the maximum echo level Ve is given by the equation (7).
【数7】 Ve=Q・R・P・B・Vi …(7) 式(7)から、式(6)が導かれる。## EQU00007 ## Ve = Q.R.P.B.Vi ... (7) From equation (7), equation (6) is derived.
【0038】このように、この第2実施例の構成によっ
ても、CPU11によって、軟組織Maと脛骨下部Mb
との界面での超音波反射係数Rから脛骨下部Mbの音響
インピーダンスZbが算出されるので、上述した第1実
施例と略同様の効果を得ることができる。As described above, also with the configuration of the second embodiment, the CPU 11 causes the soft tissue Ma and the lower tibia Mb to be operated.
Since the acoustic impedance Zb of the lower tibial Mb is calculated from the ultrasonic reflection coefficient R at the interface with, it is possible to obtain substantially the same effect as in the first embodiment described above.
【0039】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、トランス
デューサを構成する超音波振動子は、厚み振動型に限ら
ず、撓み振動型でも良い。また、軟組織Maの音響イン
ピーダンスは、水の音響インピーダンス1.5×106
[kg/m2sec]に近いので、式(1)の適用による超音波
反射係数の算出に当たっては、軟組織Maの音響インピ
ーダンスに代えて、水の音響インピーダンスを用いても
良い。また、CPU11の各種処理プログラムは、RO
M9に格納する代わりに、必要に応じて、ハードディス
ク等の外部記憶装置に記憶するようにしても良い。Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like that do not depart from the gist of the present invention. Is also included in the present invention. For example, the ultrasonic transducer forming the transducer is not limited to the thickness vibration type, but may be the bending vibration type. The acoustic impedance of the soft tissue Ma is 1.5 × 10 6 of the acoustic impedance of water.
Since it is close to [kg / m 2 sec], the acoustic impedance of water may be used instead of the acoustic impedance of the soft tissue Ma in the calculation of the ultrasonic reflection coefficient by applying the formula (1). Further, various processing programs of the CPU 11 are RO
Instead of storing it in M9, it may be stored in an external storage device such as a hard disk if necessary.
【0040】また、超音波反射係数Rの算出方法は、上
述の実施例で述べた方法に限定されず、例えば、トラン
スデューサ1の一端面を自由端にして、一端面からのエ
コーを観測した場合、超音波は一端面で完全に反射する
ので、このときの反射レベルは、入射波のレベルに等し
くなる。したがって、超音波反射係数Rを、この入射波
のレベルと皮質骨Mbからのエコーレベルの比として求
めることもできる。また、脛骨下部Mbの音響インピー
ダンスZbを骨密度ρの指標とする代わりに、脛骨下部
Mbの音響インピーダンスZbの単調増加関数である軟
組織Maと脛骨下部Mbの界面での超音波反射係数Rを
骨密度ρの指標としても、第1実施例と略同様の効果を
得ることができる。The method of calculating the ultrasonic reflection coefficient R is not limited to the method described in the above embodiment. For example, when one end face of the transducer 1 is set as a free end and an echo from the one end face is observed. Since the ultrasonic wave is completely reflected at one end face, the reflection level at this time becomes equal to the level of the incident wave. Therefore, the ultrasonic reflection coefficient R can also be obtained as the ratio of the level of this incident wave and the echo level from the cortical bone Mb. Further, instead of using the acoustic impedance Zb of the lower tibia Mb as an index of the bone density ρ, the ultrasonic reflection coefficient R at the interface between the soft tissue Ma and the lower tibia Mb, which is a monotonically increasing function of the acoustic impedance Zb of the lower tibia Mb, is determined by the bone. As an index of the density ρ, it is possible to obtain substantially the same effect as that of the first embodiment.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、皮質骨の音響インピーダンスは、皮質骨の[弾
性率×密度]の平方根で表されるので、骨密度の増加に
伴って弾性率が上昇するという、相乗効果を受けるため
に、音速以上に敏感に応答して顕著に増加する。逆に、
骨密度が減少して、弾性率が低下すると、音響インピー
ダンスは、これらの相乗効果を受けて、音速以上に敏感
に応答して顕著に減少する。また、測定部位をノイズの
混入の少ない脛骨下部の皮質骨に限定したので、再現性
の良い安定したエコーレベルの測定が可能となり、これ
に伴って、最大エコーレベルを一段と正確に抽出できる
ようになった。それゆえ、脛骨下部の皮質骨の音響イン
ピーダンスは、骨密度を判断する上で、良い指標とな
る。例えば、脛骨下部の音響インピーダンスが、その年
齢層の平均値から著しく小さい場合には、皮質骨の骨粗
鬆症が悪化していることが判る。As described above, according to the structure of the present invention, the acoustic impedance of cortical bone is represented by the square root of [modulus of elasticity × density] of cortical bone. Due to the synergistic effect of increasing the elastic modulus, it responds sensitively above the speed of sound and significantly increases. vice versa,
When the bone density is decreased and the elastic modulus is decreased, the acoustic impedance undergoes these synergistic effects, and the acoustic impedance is significantly decreased in response to the sound velocity and above. In addition, since the measurement site is limited to the cortical bone of the lower tibia where there is less noise, it is possible to measure the echo level with good reproducibility, and along with this, the maximum echo level can be extracted more accurately. became. Therefore, the acoustic impedance of the cortical bone below the tibia is a good index for determining the bone density. For example, when the acoustic impedance of the lower tibia is significantly smaller than the average value of the age group, it can be seen that cortical osteoporosis is aggravated.
【0042】また、脛骨下部の皮質骨の音響インピーダ
ンスを骨密度の指標とする代わりに、皮質骨の音響イン
ピーダンスの単調増加関数である軟組織と脛骨下部の皮
質骨との界面での超音波反射係数を骨密度の指標として
も、上述したと同様の効果を得ることができる。Further, instead of using the acoustic impedance of the cortical bone of the lower tibia as an index of bone density, the ultrasonic reflection coefficient at the interface between soft tissue and the cortical bone of the lower tibia is a monotonically increasing function of the acoustic impedance of the cortical bone. Even if is used as an index of bone density, the same effect as described above can be obtained.
【図1】この発明の第1実施例である骨粗鬆症診断装置
の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an osteoporosis diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同装置の外観を模式的に示す模式的外観図であ
る。FIG. 2 is a schematic external view schematically showing the external appearance of the device.
【図3】同装置の動作の説明に用いられる説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram used for explaining an operation of the device.
【図4】同装置の動作の説明に用いられる説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram used for explaining an operation of the device.
【図5】同装置の動作の説明に用いられる説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram used for explaining an operation of the device.
【図6】同装置の動作の説明に用いられる説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram used for describing the operation of the device.
【図7】同装置の動作の流れを示すフローチャートであ
る。FIG. 7 is a flowchart showing a flow of operations of the apparatus.
【図8】皮質骨の密度の音響インピーダンスに関する回
帰直線を示すグラフであり、第1実施例に係る骨密度算
出サブプログラムの説明に用いられる図である。FIG. 8 is a graph showing a regression line relating to acoustic impedance of cortical bone density, and is a diagram used for explaining a bone density calculation subprogram according to the first embodiment.
1 トランスデューサ(超音波トランスデューサ) 4 パルス発生器 8 A/D変換器(最大エコーレベル抽出手段) 9 ROM(メモリ) 10 RAM(メモリ) 11 CPU(最大エコーレベル抽出手段、骨密度
演算手段) Ai 超音波インパルス Ae 脛骨下部からのエコー Ma 軟組織 Mb 脛骨下部 X 皮膚表面 Y 脛骨下部表面1 Transducer (Ultrasonic Transducer) 4 Pulse Generator 8 A / D Converter (Maximum Echo Level Extraction Means) 9 ROM (Memory) 10 RAM (Memory) 11 CPU (Maximum Echo Level Extraction Means, Bone Density Calculation Means) Ai Ultra Sound wave impulse Ae Echo from lower tibia Ma Soft tissue Mb Lower tibia X Skin surface Y Lower tibia surface
Claims (3)
下部を覆う皮膚表面に当て、超音波インパルスを前記脛
骨下部の皮質骨に向けて繰り返し発射し、該皮質骨表面
から戻ってくるエコーを受波してエコーレベルを測定
し、さらに、測定された前記エコーレベルの中から最大
エコーレベルを抽出し、抽出された最大エコーレベルに
基づいて、所定の演算処理を行って骨粗鬆症を診断する
ことを特徴とする骨粗鬆症診断方法。1. An ultrasonic transducer is applied to the skin surface covering the lower tibia of a subject, ultrasonic waves are repeatedly emitted toward the cortical bone of the lower tibia, and echoes returning from the cortical bone surface are received. The echo level is measured by further, and a maximum echo level is extracted from the measured echo levels, and based on the extracted maximum echo level, predetermined arithmetic processing is performed to diagnose osteoporosis. A method for diagnosing osteoporosis.
下部を覆う皮膚表面に当て、超音波インパルスを前記脛
骨下部の皮質骨に向けて繰り返し発射し、該脛骨下部の
皮質骨表面から戻ってくるエコーを受波してエコーレベ
ルを測定することにより、骨粗鬆症を診断する超音波反
射式の骨粗鬆症診断装置であって、 測定された前記エコーレベルの中から最大エコーレベル
を抽出するための最大エコーレベル抽出手段と、 前記最大エコーレベルに基づいて前記被験者の軟組織と
前記脛骨下部の皮質骨との界面での超音波反射係数を算
出するための処理手順を記述した反射係数算出プログラ
ムと、 皮質骨の密度の前記超音波反射係数に関する所定の回帰
式を用いて被験者の皮質骨の密度を算出するための処理
手順を記述した骨密度算出プログラムと、 前記反射係数算出プログラム、前記骨密度算出プログラ
ムを含む各種処理プログラムを格納すると共に、測定さ
れた前記エコーレベル及び抽出された前記最大エコーレ
ベルを含む各種データを一時記憶するメモリと、 前記反射係数算出プログラムと前記骨密度算出プログラ
ムとを実行することにより、前記最大エコーレベル抽出
手段によって抽出された前記最大エコーレベルに基づい
て前記超音波反射係数を算出し、次いで、算出された前
記超音波反射係数に基づいて前記被験者の皮質骨の密度
を算出する骨密度演算手段とを備えてなることを特徴と
する骨粗鬆症診断装置。2. An ultrasonic transducer is applied to the skin surface covering the lower tibia of a subject, and ultrasonic impulses are repeatedly emitted toward the cortical bone of the lower tibia, and an echo returning from the cortical bone surface of the lower tibia is emitted. An ultrasonic reflex type osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis by receiving and measuring an echo level, comprising: maximum echo level extraction means for extracting a maximum echo level from the measured echo levels. A reflection coefficient calculation program describing a processing procedure for calculating an ultrasonic reflection coefficient at the interface between the soft tissue of the subject and the cortical bone of the lower tibia based on the maximum echo level, and the density of the cortical bone. Bone density calculation program describing a processing procedure for calculating the density of the cortical bone of a subject using a predetermined regression equation regarding the ultrasonic reflection coefficient A memory for storing various processing programs including the reflection coefficient calculation program and the bone density calculation program, and temporarily storing various data including the measured echo level and the extracted maximum echo level, and the reflection By executing the coefficient calculation program and the bone density calculation program, the ultrasonic reflection coefficient is calculated based on the maximum echo level extracted by the maximum echo level extraction means, and then the calculated ultrasonic wave. An osteoporosis diagnosing device comprising: a bone density calculating means for calculating the density of the cortical bone of the subject based on a reflection coefficient.
下部を覆う皮膚表面に当て、超音波インパルスを前記脛
骨下部の皮質骨に向けて繰り返し発射し、該脛骨下部の
皮質骨表面から戻ってくるエコーを受波してエコーレベ
ルを測定することにより、骨粗鬆症を診断する超音波反
射式の骨粗鬆症診断装置であって、 測定された前記エコーレベルの中から最大エコーレベル
を抽出するための最大エコーレベル抽出手段と、 前記最大エコーレベルに基づいて前記被験者の軟組織と
前記脛骨下部の皮質骨との界面での超音波反射係数を算
出するための処理手順を記述した反射係数算出プログラ
ムと、 前記超音波反射係数に基づいて前記皮質骨の音響インピ
ーダンスを算出するための処理手順を記述した音響イン
ピーダンス算出プログラムと、 皮質骨の密度の前記音響インピーダンスに関する所定の
回帰式を用いて前記被験者の皮質骨の密度を算出するた
めの処理手順を記述した骨密度算出プログラムと、 前記反射係数算出プログラム、前記音響インピーダンス
算出プログラム、前記骨密度算出プログラムを含む各種
処理プログラムを格納すると共に、測定された前記エコ
ーレベル及び抽出された前記最大エコーレベルを含む各
種データを一時記憶するメモリと、 前記反射係数算出プログラムと前記音響インピーダンス
算出プログラムと前記骨密度算出プログラムとを実行す
ることにより、前記最大エコーレベル抽出手段によって
抽出された前記最大エコーレベルに基づいて前記超音波
反射係数を算出し、次いで、算出された前記超音波反射
係数に基づいて前記皮質骨の音響インピーダンスを算出
し、次いで、算出された前記音響インピーダンスに基づ
いて前記被験者の皮質骨の密度を算出する骨密度演算手
段とを備えてなることを特徴とする骨粗鬆症診断装置。3. An ultrasonic transducer is applied to the skin surface covering the lower tibia of the subject, and ultrasonic impulses are repeatedly emitted toward the cortical bone of the lower tibia, and an echo returning from the cortical bone surface of the lower tibia is emitted. An ultrasonic reflex type osteoporosis diagnostic device for diagnosing osteoporosis by receiving and measuring an echo level, comprising: maximum echo level extraction means for extracting a maximum echo level from the measured echo levels. A reflection coefficient calculation program describing a processing procedure for calculating an ultrasonic reflection coefficient at the interface between the soft tissue of the subject and the cortical bone of the lower tibia based on the maximum echo level, and the ultrasonic reflection coefficient An acoustic impedance calculation program describing a processing procedure for calculating the acoustic impedance of the cortical bone based on A bone density calculation program that describes a processing procedure for calculating the density of the cortical bone of the subject using a predetermined regression equation relating to the acoustic impedance of the density, the reflection coefficient calculation program, the acoustic impedance calculation program, and A memory for storing various processing programs including a bone density calculation program, and temporarily storing various data including the measured echo level and the extracted maximum echo level, the reflection coefficient calculation program, and the acoustic impedance calculation program And by executing the bone density calculation program, to calculate the ultrasonic reflection coefficient based on the maximum echo level extracted by the maximum echo level extraction means, then to the calculated ultrasonic reflection coefficient Based on the acoustic impedance of the cortical bone Calculates, then osteoporosis diagnostic apparatus characterized by comprising a bone density calculation means for calculating the density of the cortical bone of the subject based on the calculated acoustic impedance.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31134095A JPH09140703A (en) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | Method for diagnosing osteoporosis and device therefor |
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