JPH09224934A - 骨粗鬆症診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 骨の密度及び弾性率を実測し、信頼性の高い
診断を簡易に行う。 【解決手段】 まず、超音波パルスを被験者の所定の皮
質骨に向けて斜めに繰り返し放射し、該皮質骨表面に表
面波を励振させて、その漏洩波を受波する。受波信号
は、Ａ／Ｄ変換器８によってデジタル信号に変換され、
ＣＰＵ１１によって漏洩波レベルが検出される。ＣＰＵ
１１は、最大漏洩波レベルを抽出し、最大漏洩波レベル
に対応した伝播時間に基づいて皮質骨中の音速を算出す
る。次に、超音波パルスを上記皮質骨に向けて繰り返し
放射し、該皮質骨からのエコーを受波し、Ａ／Ｄ変換器
８によってデジタルのエコー信号に変換し、ＣＰＵ１１
によってエコーレベルを検出する。ＣＰＵ１１は最大エ
コーレベルを抽出し、この最大エコーレベルに基づいて
皮質骨の音響インピーダンスを算出する。上記皮質骨中
の音速と音響インピーダンスとから皮質骨の密度及び弾
性率を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波パルスを
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
断する超音波反射式の骨粗鬆症診断装置に関する。

【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。

【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、
骨密度又は骨の弾性率を推定し、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
では音速は骨密度や骨の弾性率に比例する、という前提
に立って動作するからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、音速が
骨密度や骨の弾性率に比例するということの理論的根拠
は不確かで、厳密に言うと、骨組織中での音速は、骨密
度や骨の弾性率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。また、骨密度と超音波の減衰とを結び付ける理
論的根拠も不確かである。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
の弾性率を推定して骨粗鬆症を診断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。

【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、従来よりも一段と確実な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。

【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記載の発明は、超音波トランスデューサを
被験者の所定の皮質骨を覆う皮膚表面に当てた状態で、
上記超音波トランスデューサの送受波面の向きを、上記
皮質骨表面の法線の向きを含む所定の立体角の範囲内で
様々に変えながら、超音波パルスを上記皮膚下の皮質骨
に向けて繰り返し発射し、１パルス発射毎に、該皮質骨
表面から戻ってくるエコーを上記超音波トランスデュー
サによって受波し、受波信号をアナログ／デジタル変換
器によってデジタル信号に変換し、デジタル化されたエ
コー信号を用いて信号処理を行う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、入
力される上記エコー信号からエコーレベルを検出するエ
コーレベル検出手段と、検出された複数の上記エコーレ
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、抽出された上記最大エコーレベ
ルに基づいて、上記皮質骨の音響インピーダンスを算出
する音響インピーダンス算出手段と、被験者の所定の皮
質骨に超音波パルスを投入して、該皮質骨中の超音波パ
ルスの音速を測定する音速測定手段と、該音速測定手段
によって測定された上記皮質骨中の音速と上記音響イン
ピーダンス算出手段によって算出された上記皮質骨の音
響インピーダンスとに基づいて、上記皮質骨の密度を算
出する骨密度算出手段とを備え、該骨密度算出手段によ
って算出された上記皮質骨の密度を指標として骨粗鬆症
を診断することを特徴としている。

【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所定の皮質骨を覆う皮膚表面に
当てた状態で、上記超音波トランスデューサの送受波面
の向きを、上記皮質骨表面の法線の向きを含む所定の立
体角の範囲内で様々に変えながら、超音波パルスを上記
皮膚下の皮質骨に向けて繰り返し発射し、１パルス発射
毎に、該皮質骨表面から戻ってくるエコーを上記超音波
トランスデューサによって受波し、受波信号をアナログ
／デジタル変換器によってデジタル信号に変換し、デジ
タル化されたエコー信号を用いて信号処理を行うことに
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、入力される上記エコー信号からエコーレベ
ルを検出するエコーレベル検出手段と、検出された複数
の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、抽出された上記
最大エコーレベルに基づいて、上記皮質骨の音響インピ
ーダンスを算出する音響インピーダンス算出手段と、被
験者の所定の皮質骨に超音波パルスを投入して、該皮質
骨中の超音波パルスの音速を測定する音速測定手段と、
該音速測定手段によって測定された上記皮質骨中の音速
と上記音響インピーダンス算出手段によって算出された
上記皮質骨の音響インピーダンスとに基づいて、上記皮
質骨の弾性率を算出する弾性率算出手段とを備え、該弾
性率算出手段によって算出された上記皮質骨の弾性率を
指標として骨粗鬆症を診断することを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の骨粗鬆症診断装置であって、上記音響インピ
ーダンス算出手段は、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
記被験者の軟組織に対する上記皮質骨の超音波反射係数
を算出し、算出された該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ことを特徴と
している。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、請求項１，
２又は３記載の骨粗鬆症診断装置であって、上記音速測
定手段は、被験者の所定の皮質骨に超音波パルスを斜め
から投入して、該皮質骨表面を伝播する表面波の音速を
測定する表面波音速測定手段と、該表面波音速測定手段
によって測定された表面波の音速に基づいて、上記皮質
骨中の縦波の音速を上記超音波パルスの音速として算出
する縦波音速算出手段とからなることを特徴としてい
る。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、請求項１，
２，３又は４記載の骨粗鬆症診断装置であって、上記表
面波音速測定手段は、被験者の所定の皮質骨を覆う皮膚
表面に当てた状態で、上記皮膚下の皮質骨に超音波パル
スを斜めから投入して、該皮質骨表面を伝播する表面波
を発生させる送波用超音波トランスデューサと、該送波
用超音波トランスデューサから既知の距離隔てられ、上
記表面波又はその漏洩波を受波する受波用超音波トラン
スデューサと、上記超音波パルスが上記送波用超音波ト
ランスデューサから上記皮質骨へ向けて投入されてか
ら、上記表面波が上記皮質骨表面を伝播して、該表面波
又はその漏洩波が上記受波用超音波トランスデューサに
よって受波されるまでに要する伝播時間を計測する計測
手段とを備えていることを特徴としている。

【００１１】さらにまた、請求項６記載の発明は、請求
項５記載の骨粗鬆症診断装置であって、上記送波用及び
受波用超音波トランスデューサは、超音波振動子に接合
される一端面と、被験者の上記皮膚に当接される他端面
とが互いに楔形に交差する超音波カプラを有しているこ
とを特徴としている。

【００１２】

【作用】この発明の構成において、超音波トランスデュ
ーサから超音波パルスを被験者の所定の皮質骨に向けて
繰り返し発射し、１パルス発射毎に、上記皮質骨表面か
ら戻ってくるエコーを上記超音波トランスデューサによ
って受波し、この受波信号に基づいて、上記皮質骨の音
響インピーダンスを算出する。一方、一対の投入射用及
び受波用超音波トランスデューサを、送波面及び受波面
の向きが被験者の所定の皮質骨表面に対してそれぞれ所
定の角度をなすように上記皮質骨を覆う皮膚表面に配置
し、上記投入用超音波トランスデューサから超音波パル
スを上記皮質骨に向けて斜めから投入して、表面波を発
生させ、上記皮質骨表面近傍を伝播してくる超音波パル
スを、受波用超音波トランスデューサで受波し、超音波
パルスが投入用及び受波用超音波トランスデューサの間
を伝播する時間を計測することによって、上記皮質骨表
面を伝播する超音波パルスの表面波の音速を測定し、こ
の表面波の音速に基づいて、縦波の音速を算出する。そ
して、算出された上記皮質骨の音響インピーダンスと上
記縦波の音速とに基づいて、［骨密度］＝［音響インピ
ーダンス］／［音速］の関係より上記皮質骨の密度を、
［骨の弾性率］＝［音響インピーダンス］×［音速］の
関係より上記皮質骨の弾性率を算出し、該皮質骨の密度
又は弾性率を指標として骨粗鬆症を診断する。

【００１３】この発明の構成によれば、皮質骨の組成物
の詰まり具合を示す皮質骨の密度、又は骨の折れ難さの
尺度である皮質骨の弾性率を、受波したエコーに基づい
て算出した皮質骨の音響インピーダンスと、音速測定手
段によって測定した皮質骨中の超音波パルスの縦波速度
とに基づいて、直接的かつ正確に算出し、この皮質骨の
密度又は弾性率を指標として骨粗鬆症を診断するので、
一段と信頼性の高い診断を行うことができる。また、Ｘ
線を用いないので、放射線被爆の心配のない安全な測定
を手軽に行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】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
図、図３は、同装置の使用状態を示す模式図、図４は、
同装置の使用状態を示す模式図、図５は、同装置の全体
の処理の流れ（メインルーチン）を示すフローチャー
ト、図６は、超音波パルスの音速を測定する際の同装置
の処理の流れ（音速測定サブルーチン）を示すフローチ
ャート、図７は、皮質骨の音響インピーダンスを算出す
る際の同装置の処理の流れ（音響インピーダンス算出サ
ブルーチン）を示すフローチャート、図８は、同装置の
動作の説明に用いられる図、また、図９は、同装置の動
作の説明に用いられる図である。

【００１５】この例の骨粗鬆症診断装置は、図１乃至図
４に示すように、電気パルス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所
定の皮質骨Ｍｂに向けて超音波パルスＡｉを発射すると
共に、皮質骨Ｍｂの表面Ｙから戻ってくるエコー（以
下、骨エコーという）Ａｅを受波して受波信号（電気信
号）に変換するエコー測定用超音波トランスデューサ
（以下、単に、エコー測定用トランスデューサという）
１と、超音波パルスを発射又は受波するための一対の超
音波トランスデューサを有し、電気パルス信号が所定の
周期で入力される度に、これに応答して、超音波パルス
Ａｉを当てる測定部位と略同じ部位の被験者の所定の皮
質骨Ｍｂに向けて斜めに一方の超音波トランスデューサ
から超音波パルスＢｉを発射して、皮質骨Ｍｂの表面を
伝播する表面波Ｂｓを励振すると共に、皮質骨Ｍｂの表
面Ｙから戻ってくる超音波（以下、漏洩波という）Ｂｅ
をもう一方の超音波トランスデューサによって受波して
受波信号（電気信号）に変換する音速測定用超音波トラ
ンスデューサ（以下、単に、音速測定用トランスデュー
サという）２と、エコー測定用トランスデューサ１及び
音速測定用トランスデューサ２に電気パルス信号を供給
し、エコー測定用トランスデューサ１から出力される上
記受波信号を処理して皮質骨Ｍｂからの反射波の振幅で
ある骨エコーレベルを抽出してこの骨エコーレベルに基
づいて音響インピーダンスを算出し、一方、音速測定用
トランスデューサ２から出力される上記受波信号を処理
して表面波Ｂｓが皮質骨Ｍｂの表面Ｙを伝播する伝播時
間を計測してこの伝播時間に基づいて縦波の音速を算出
し、上記音響インピーダンスと縦波の音速とから皮質骨
Ｍｂの密度及び弾性率を算出して、骨粗鬆症の診断を行
う装置本体３とを有してなっている。

【００１６】ここで、皮質骨Ｍｂの音響インピーダンス
を求める音響インピーダンス算出モードにおいて上記エ
コー測定用トランスデューサ１及び装置本体３が、皮質
骨Ｍｂ中の縦波の音速を求める音速測定モードにおいて
上記音速測定用トランスデューサ２及び装置本体３が動
作する。なお、エコー測定用トランスデューサ１と装置
本体３、音速測定用トランスデューサ２と装置本体３と
は、それぞれ、ケーブルＣ１，Ｃ２によって接続されて
いる。

【００１７】上記エコー測定用トランスデューサ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
要部として構成され、この超音波振動子１ａの一方の電
極面（超音波パルスＡｉの送受波面）には、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が固着されている。なお、送信残響
が骨エコーＡｅの受波に影響を及ぼさない場合には、超
音波遅延スペーサ１ｂを省略できる。ここで、精度の高
い測定を行うには、エコー測定用トランスデューサ１の
送受波面から平面波とみなして差し支えのない超音波パ
ルスＡｉを皮質骨Ｍｂに向けて放射でき、平面波とみな
して差し支えのない骨エコーＡｅが送受波面に戻ってく
るのが望ましいことから、エコー測定用トランスデュー
サ１としては、送受波面をできるだけ広くしたものが好
適である（この例では、送受波面の直径Ｄを１５［mm］
に設定）。同様の観点から、測定部位たる皮質骨Ｍｂと
しては、曲率半径の大きな平坦性のよい部位、例えば、
頸骨等の皮質骨Ｍｂを選択することが好ましい。

【００１８】音速測定用トランスデューサ２は、超音波
パルスＢｉを発射する送波用超音波トランスデューサ
（以下、送波部という）２１と、漏洩波Ｂｅを受波する
受波用超音波トランスデューサ（以下、受波部という）
２２と、送波部２１と受波部２２とを繋ぐ連絡部２３と
を有してなっている。送波部２１は、上記超音波振動子
１ａと同様の構成の超音波振動子２１ａの送波面に楔形
のポリエチレンバルク等の超音波カプラ２１ｂが、受波
部２２は、超音波振動子２２ａの受波面に楔形のポリエ
チレンバルク等の超音波カプラ２２ｂがそれぞれ接合さ
れてなっている。また、連絡部２３は所定の長さ（例え
ば、略１００［mm］）の可撓性を有する部材からなって
いる。超音波カプラ２１ｂは、超音波振動子２１ａに接
合される接合面Ｓ１と皮膚表面Ｘに当接される当接面Ｓ
２とを有し、また、超音波振動子２１ａが接合面Ｓ１に
接合され、当接面Ｓ２が皮膚表面Ｘに当接した状態で、
送波部２１から発射された超音波パルスＢｉが皮質骨Ｍ
ｂに臨界角で入射して皮質骨表面Ｙ近傍を表面Ｙに沿っ
て伝播する表面波Ｂｓが励振されるように、接合面Ｓ１
と当接面Ｓ２とは所定の角度をなしている。

【００１９】超音波カプラ２２ｂは、超音波振動子２２
ａに接合される接合面Ｓ３と皮膚表面Ｘに当接される当
接面Ｓ４とを有し、また、超音波振動子２２ａが接合面
Ｓ３に接合され、当接面Ｓ４が皮膚表面Ｘに当接した状
態で、皮質骨表面Ｙ近傍を表面Ｙに沿って伝播してくる
表面波Ｂｓが軟組織Ｍａ側に漏洩して生じた漏洩波Ｂｅ
を受波するように、接合面Ｓ３と当接面Ｓ４とは所定の
角度をなしている。なお、超音波パルスＢｉが軟組織Ｍ
ａ側から皮質骨Ｍｂに入射角θｉで入射したときに、表
面波Ｂｓが発生する条件は、軟組織Ｍａ中の音速をＶ
ａ、表面波の音速をＶｓとすると、［ｓｉｎθｉ＝Ｖｓ
／Ｖａ］の関係を満足することであり、このときの入射
角θｉが上記臨界角となる。ここで、測定部位たる皮質
骨Ｍｂとしては、エコー測定用トランスデューサ１から
超音波パルスＡｉを放射した部位と略同一の部位が選択
されるが、曲率半径の大きな平坦性のよい部位であるほ
かに、この平坦性が一定の長さだけ保たれている部位で
あるこのが望まれる。これは、軟組織Ｍａからのエコー
等のノイズを減らして所望の超音波を取り込むために、
送波部２１と受波部２２との離隔が所定の距離以上必要
であるからである。この点からも、頸骨等の皮質骨Ｍｂ
を選択することが好ましい。

【００２０】上記装置本体３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と計時
回路１４とから概略構成されている。パルス発生器４
は、ケーブルＣ１（ケーブルＣ２）を介してエコー測定
用トランスデューサ１（音速測定用トランスデューサ
２）に接続され、中心周波数略２．５ＭＨｚの電気パル
ス信号を所定の周期（例えば、１００msec）で繰り返し
生成して、エコー測定用トランスデューサ１（音速測定
用トランスデューサ２）に送信する。また、上記音速測
定モードにおいては、上記動作に加えて、この電気パル
ス信号の音速測定用トランスデューサ２への送信と同一
のタイミングで計時開始信号Ｔａを計時回路１４へ供給
する。

【００２１】なお、この電気パルス信号の周期は、後述
する漏洩波到達時間Ｔｓよりも充分長く設定されてい
る。整合回路５は、ケーブルＣ１（ケーブルＣ２）を介
して接続されるエコー測定用トランスデューサ１（音速
測定用トランスデューサ２）と装置本体３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、上記音
響インピーダンス算出モードにおいては、エコー測定用
トランスデューサ１の超音波振動子１ａが骨エコーＡｅ
を受波する度に、エコー測定用トランスデューサ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、上記音速測定モードにおいて
は、同様に、音速測定用トランスデューサ２の超音波振
動子２２ａが漏洩波Ｂｅを受波する際に、受信信号は、
エネルギの損失なしに、増幅器６に入力される。

【００２２】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（以下、上記音響インピーダンス算出モードに
おいては、骨エコー信号、上記音速測定モードにおいて
は、漏洩波信号という）に順次変換し、得られた骨エコ
ー信号（漏洩波信号）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。

【００２３】ＲＯＭ９は、オペレーティングシステム
（ＯＳ）の他に、ＣＰＵ１１が骨粗鬆症診断のために実
行する処理プログラムを格納する。この処理プログラム
は、１パルス１エコー毎にＡ／Ｄ変換器８から骨エコー
信号（漏洩波信号）を取り込んで骨エコーレベル（漏洩
波レベル）を検出する手順、このようにして検出された
多数の骨エコーレベル（漏洩波レベル）の中から最大骨
エコーレベル（最大漏洩波レベル）を抽出する手順、抽
出された最大骨エコーレベルに基づいて、被験者の軟組
織Ｍａに対する皮質骨Ｍｂの超音波反射係数Ｒを算出す
る手順、算出された超音波反射係数Ｒに基づいて、被験
者の皮質骨Ｍｂの音響インピーダンスＺbを算出する手
順、最大漏洩波レベルに対応した漏洩波到達時間Ｔｓに
基づいて皮質骨Ｍｂ中の縦波の音速Ｖｌを算出する手
順、上記音響インピーダンスＺbと縦波の音速Ｖｌとに
基づいて被験者の皮質骨Ｍｂの骨密度ρを算出する手順
及び上記音響インピーダンスＺbと縦波の音速Ｖｌとに
基づいて被験者の皮質骨Ｍｂの弾性率Ｅを算出する手順
等が記述されている。

【００２４】なお、この処理プログラムでは、被験者の
皮質骨Ｍｂ中の縦波の音速Ｖｌは、式（１）によって与
えられる。

【数１】 Ｖｌ＝αＬ／（Ｔｓ−２Ｔｐ） …（１） α：皮質骨Ｍｂ中を伝播する縦波の音速と皮質骨表面Ｙ
を伝播する表面波Ｂｓの音速との比（既知） Ｌ：表面波Ｂｓが皮質骨表面Ｙを伝播する際の皮質骨表
面Ｙ上の距離（既知） Ｔｐ：超音波パルスＢｉが超音波カプラ２１ｂ及び軟組
織Ｍａを通過するのに必要な時間、又は漏洩波Ｂｅが軟
組織Ｍａ及び超音波カプラ２２ｂを通過するのに必要な
時間（既知）

【００２５】また、被験者の皮質骨Ｍｂの音響インピー
ダンスＺbは、式（２）によって与えられる。

【数２】 Ｚb＝Ｚa（Ｒ＋１）／（１−Ｒ） …（２） Ｚa： 軟組織Ｍａの音響インピーダンス（既知） ここで、皮質骨Ｍｂの表面Ｙが略平面で、エコー測定用
トランスデューサ１から発射される超音波パルスＡｉも
平面波で、しかも、その波面が皮質骨Ｍｂの表面Ｙと略
平行であるとみなせるとき（つまり、超音波パルスＡｉ
が皮質骨Ｍｂの表面Ｙに略垂直に入射するとき）、被験
者の軟組織Ｍａに対する皮質骨Ｍｂの超音波反射係数Ｒ
は、式（３）で表される。ところで、骨エコーレベル
は、超音波パルスＡｉが皮質骨Ｍｂの表面Ｙに略垂直に
入射するときに極大となる。したがって、この例によっ
て抽出される最大骨エコーレベルは、後述するように、
超音波パルスＡｉが皮質骨Ｍｂの表面Ｙに略垂直に入射
したときに得られるので、抽出された最大骨エコーレベ
ルから算出される超音波反射係数Ｒは、式（３）によっ
て与えられる超音波反射係数Ｒと一致する。それゆえ、
式（３）を変形することにより、式（２）が得られる。

【数３】 Ｒ＝（Ｚb−Ｚa）／（Ｚb＋Ｚa） …（３）

【００２６】そして、式（１）より算出された縦波の音
速Ｖｌと式（２）より算出された音響インピーダンスＺ
bとにより、被験者の皮質骨Ｍｂの骨密度ρは、式
（４）によって、被験者の皮質骨Ｍｂの弾性率Ｅは、式
（５）によってそれぞれ求められる。

【数４】 ρ＝Ｚb／Ｖｌ …（４）

【数５】 Ｅ＝Ｚb・Ｖｌ …（５）

【００２７】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、今回検出
された骨エコーレベル（今回骨エコーレベル）又は、今
回検出された漏洩波レベル（今回漏洩波レベル）、これ
まで検出された骨エコーレベル（漏洩波レベル）の中か
ら抽出された最大骨エコーレベル（最大漏洩波レベル）
を記憶するデータメモリエリア、今回受波された骨エコ
ー波形（今回骨エコー波形）又は今回受波された漏洩波
波形（今回漏洩波波形）や最大骨エコーレベル（最大漏
洩波レベル）が検出されたときに受波された骨エコー波
形（最大骨エコー波形）又は漏洩波波形（最大漏洩波波
形）を記憶する波形メモリエリア、及び測定続行か否か
の情報を記憶する測定続行フラグ等が設定されている。

【００２８】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（漏洩波）毎に
Ａ／Ｄ変換器８から骨エコー信号（漏洩波信号）を取り
込んで骨エコーレベル（漏洩波レベル）を検出し、さら
に、その中から最大骨エコーレベル（最大漏洩波レベ
ル）を抽出し、上記音響インピーダンス算出モードにお
いては、抽出された最大骨エコーレベルの値に基づい
て、被験者の軟組織Ｍａに対する皮質骨Ｍｂの超音波反
射係数Ｒを算出し、算出された超音波反射係数Ｒに基づ
いて、被験者の皮質骨Ｍｂの音響インピーダンスＺbを
算出し、一方、上記音速測定モードにおいては、最大漏
洩波レベルに対応した漏洩波到達時間に基づいて皮質骨
Ｍｂ中の縦波の音速Ｖｌを算出し、上記両モードにおい
て求められた音響インピーダンスＺbと縦波の音速Ｖｌ
とに基づいて被験者の皮質骨Ｍｂの骨密度ρ及び皮質骨
Ｍｂの弾性率Ｅを算出して骨粗鬆症の診断を行う。

【００２９】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骨エコーレ
ベル（今回漏洩波レベル）を図２乃至図４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
（今回まで）に検出された中での最大骨エコーレベル
（最大漏洩波レベル）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等か
らなり、ＣＰＵ１１の制御により、最大骨エコーレベル
（測定値）、最大漏洩波レベル（測定値）、漏洩波到達
時間Ｔｓ（測定値）、超音波反射係数Ｒ（算出値）、音
響インピーダンスＺb（算出値）、皮質骨Ｍｂ中の縦波
の音速Ｖｌ（測定値）、骨密度ρ（算出値）、弾性率Ｅ
（算出値）、今回骨エコー波形、最大骨エコー波形、今
回漏洩波波形や最大漏洩波波形等が画面表示される。

【００３０】計時回路１４は、上記音速測定モードにお
いて用いられ、音速測定用トランスデューサ２の送波面
から超音波パルスＢｉが発射された後、漏洩波Ｂｅが受
波面に戻ってくるまでの漏洩波到達時間Ｔｓを計測す
る。この計時回路１４は、図示せぬクロック発生器と計
数回路とから構成され、パルス発生器４から計時開始信
号Ｔａの供給を受ける度に、計時を開始し、Ａ／Ｄ変換
器８から終了信号を受けると、計時を終了する。そし
て、計時値は、リセットされるまで保持され、保持され
た計時値は、漏洩波到達時間Ｔｓとして要求に応じてＣ
ＰＵ１１に与えられる。

【００３１】次に、図３乃至図９を参照して、この例の
動作（骨粗鬆症診断時における主としてＣＰＵ１１の処
理の流れ）について説明する。まず、所定の範囲に亘っ
て曲率半径が大きく、皮膚の表面に近く、かつ、骨の厚
さも比較的厚い脛骨等の皮質骨Ｍｂを測定部位として選
ぶ。これにより、測定精度が向上し、さらに、ノイズの
混入が少なく、再現性の良い安定した測定が可能とな
る。装置に電源が投入されると、ＣＰＵ１１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（ステップＳＰ１０（図５））、
ＣＰＵ１１は、音速測定開始スイッチが押下されるのを
待つ（ステップＳＰ１１）ので、ここで、操作者は、図
３に示すように、被験者の測定部位である皮質骨Ｍｂを
覆う軟組織Ｍａの表面（皮膚の表面Ｘ）に、超音波ゲル
Ｇを塗り、超音波ゲルＧを介して音速測定用トランスデ
ューサ２を皮膚の表面Ｘに当て、送受波面を皮質骨Ｍｂ
に向けた状態で、測定開始スイッチをオンとする。音速
測定開始スイッチがオンとされると（ステップＳＰ１
１）、この骨粗鬆症診断装置は、音速測定モードとな
り、音速測定サブルーチンへ進み（ステップＳＰ１
２）、ＣＰＵ１１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６に示す
処理手順に従って測定動作を開始する。

【００３２】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ＳＰ２０）。パル
ス発生器４は、ＣＰＵ１１から１パルス発生命令を受け
ると、電気パルス信号を音速測定用トランスデューサ２
に送信すると共に、この電気パルス信号の送信と同一の
タイミングで計時開始信号Ｔａを計時回路１４へ供給す
る。音速測定用トランスデューサ２は、パルス発生器４
から電気パルス信号の供給を受けると、送波部２１から
被験者の皮質骨Ｍｂに向けて所定の角度で斜めに超音波
パルスＢｉを発射する。一方、計時回路１４は、発生器
４から計時開始信号Ｔａの供給を受けると同時に計時を
開始する。音速測定用トランスデューサ２から発射され
た超音波パルスＢｉは、図３に示すように、軟組織Ｍａ
中を伝播して臨界角で皮質骨Ｍｂに入射し、皮質骨表面
Ｙ上を伝播する表面波Ｂｓを発生させる。この表面波Ｂ
ｓは、軟組織Ｍａ側へ漏洩しながら皮質骨表面Ｙ上を伝
播し、所定の距離Ｌを伝播した後に、漏洩した漏洩波Ｂ
ｅが音速測定用トランスデューサ２の受波部２２によっ
て捕らえられる。漏洩波Ｂｅは、超音波振動子２２ａに
よって受波された後、超音波の波形と振幅に対応する受
波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Ｃ２を介して装置本体３（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。

【００３３】ＣＰＵ１１は、パルス発生器４に１パルス
発生命令を送出し（ステップＳＰ２０）、音速測定用ト
ランスデューサ２の超音波振動子２２ａによって漏洩波
Ｂｅが受波された後、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ＳＰ２１）。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、入力される皮
質骨Ｍｂからの漏洩波１つ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（漏洩波１つ分の
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。一方、計時回路１４へは終了信号を送り、計時を
終了させる。この後、ＣＰＵ１１からの転送要求に応じ
て、サンプリングメモリに格納されたＮ個のサンプル値
をＣＰＵ１１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、今回漏
洩波波形として、ＲＡＭ１０の波形メモリエリアに記憶
した後、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、今回漏洩波レベル（今回漏洩波の振
幅）を検出し、検出結果をＲＡＭ１０のデータメモリエ
リアに格納する。一方、漏洩波信号Ｅａの読み込みと共
に、計時回路１４から漏洩波到達時間を読み、読み込ん
だ今回漏洩波到達時間もＲＡＭ１０のデータメモリエリ
アに格納する。（ステップＳＰ２２）。ＲＡＭ１０に格
納された今回漏洩波レベルは、図３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１２ａの振れ
として表示されると共に、今回漏洩波到達時間は表示器
１３に画面表示される（ステップＳＰ２３）。

【００３４】次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１０内のデー
タメモリエリアから今回漏洩波骨レベルと最大漏洩波レ
ベルを読み出して、今回漏洩波レベルの値が、最大漏洩
波レベルの値よりも大きいか否かを判断する（ステップ
ＳＰ２４）。今は、初回目の判断であり、最大漏洩波骨
レベルの値は、初期設定値「０」のままなので、ＣＰＵ
１１は、今回漏洩波レベルの値が、最大漏洩波レベルの
値よりも大きいと判断し、ＲＡＭ１０のデータメモリエ
リアに記憶されている最大漏洩波レベルの値を今回漏洩
波レベルの値に書き換え、また、最大漏洩波レベルに対
応した最大レベル時漏洩波到達時間を今回漏洩波到達時
間に書き換え、さらに、ＲＡＭ１０の波形メモリエリア
に記憶されている最大漏洩波波形を今回漏洩波波形に書
き換える（ステップＳＰ２５）。そして、更新された最
大漏洩波波形及び最大レベル時漏洩波到達時間を、表示
器１３に画面表示すると共に、更新された最大漏洩波レ
ベルを、図３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ＳＰ２６）。

【００３５】次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１０内の測定
続行フラグを見て（ステップＳＰ２７）、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漏洩波受波（ステップＳＰ２０〜ＳＰ２３）を
繰り返した後、ステップＳＰ２４において、再び、ＲＡ
Ｍ１０内のデータメモリエリアから今回漏洩波レベルと
最大漏洩波レベルを読み出して、今回漏洩波レベルの値
が、最大漏洩波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、今回漏洩波レベルが最大漏洩波レ
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ＳＰ２７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漏洩波受波（ステップＳＰ２０〜ＳＰ２
３）、最大骨エコーレベルの抽出作業（ステップＳＰ２
４〜ステップＳＰ２７）を繰り返す。

【００３６】操作者は、ＣＰＵ１１が上述の処理（ステ
ップＳＰ２０〜ＳＰ２７）を繰り返す間、図３に示すよ
うに、音速測定用トランスデューサ２を、皮膚の表面Ｘ
に当てがい、測定部位の皮質骨Ｍｂに向け、連絡部２３
の長さを一定として、超音波カプラ２１ｂの当接面Ｓ２
と超音波カプラ２２ｂの当接面Ｓ４が同一平面上に載っ
た状態で、当接面Ｓ２，Ｓ４が前後左右に傾くように、
送波部２１と受波部２２とを同時に動かし、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、最大漏洩波レベルが検出される方向を
探す。なお、この際、表示器１３に画面表示された、そ
の都度計測された漏洩波到達時間のデータも参考として
当接面Ｓ２，Ｓ４の方向が大きくずれていないことを確
認する。また、ときには、連絡部２３を僅かに捻らせた
り若干撓ませたりしがなら、当接面Ｓ２，Ｓ４の向きを
微調整し、最大漏洩波レベルが検出される方向を探す。
ここで、ノイズとなる波動、例えば、送波部２１から発
射された超音波パルスＢｉが皮質骨表面Ｙで反射したエ
コーを直接受波するの避けるために、また、皮質骨表面
Ｙと皮膚表面Ｘとの間で多重反射する波動等の軟組織Ｍ
ａ中を伝播するこの例の測定で不必要な波動を充分減衰
させるために、連絡部２３の長さは所定の長さが選ばれ
ている。このとき、最大漏洩波レベルが検出される方向
は、超音波パルスＢｉが皮質骨Ｍｂに臨界角で入射して
表面波Ｂｓが励振され、かつ、漏洩波Ｂｅが確実に受波
されていると考えられる。したがって、この最大漏洩波
レベルに対応した最大レベル時漏洩波到達時間が求める
漏洩波到達時間Ｔｓとなる。

【００３７】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、最大漏洩波レ
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ＳＰ２７）。この後、
ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１０のデータメモリエリアに記憶
された最大レベル時漏洩波到達時間（漏洩波到達時間Ｔ
ｓ）に基づき、ＲＯＭ９に格納されている、皮質骨Ｍｂ
中の縦波の音速Ｖｌを算出する処理手順（すなわち、式
（１））にしたがって、この音速Ｖｌを算出し（ステッ
プＳＰ２８）、算出値を表示器１３に画面表示する（ス
テップＳＰ２９）。

【００３８】次に、メインルーチンへ戻り、ＣＰＵ１１
は、音響インピーダンス測定開始スイッチが押下される
のを待つ（ステップＳＰ１３（図５））ので、ここで、
操作者は、図４に示すように、被験者の測定部位である
皮質骨Ｍｂを覆う軟組織Ｍａの表面（皮膚の表面Ｘ）
に、超音波ゲルＧを塗り、超音波ゲルＧを介してエコー
測定用トランスデューサ１を皮膚の表面Ｘに当て、送受
波面を皮質骨Ｍｂに向けた状態で、音響インピーダンス
測定開始スイッチをオンとする。音響インピーダンス測
定開始スイッチがオンとされると（ステップＳＰ１
３）、この例の骨粗鬆症診断装置は、音響インピーダン
ス算出モードとなり、音響インピーダンス算出サブルー
チンへ進み（ステップＳＰ１４）、ＣＰＵ１１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に示す処理手順に従って測定動作
を開始する。

【００３９】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ＳＰ４０）。パル
ス発生器４は、ＣＰＵ１１から１パルス発生命令を受け
ると、電気パルス信号をエコー測定用トランスデューサ
１に送信する。エコー測定用トランスデューサ１は、パ
ルス発生器４から電気パルス信号の供給を受けると、被
験者の皮質骨Ｍｂに向けて（取り扱う短い距離の間では
平面波とみなして差し支えのない）超音波パルスＡｉを
発射する。発射された超音波パルスＡｉは、図８に示す
ように、皮膚の表面Ｘで一部が反射され、残りが皮膚の
表面Ｘから軟組織Ｍａ内に注入され、皮質骨Ｍｂに向か
って伝搬する。そして、皮質骨Ｍｂの表面Ｙで一部が反
射して骨エコーＡｅとなり、一部は皮質骨Ｍｂに吸収さ
れ、残りは皮質骨Ｍｂを透過する。

【００４０】骨エコーＡｅは、入射超音波Ａｉとは逆の
経路を辿り、再びエコー測定用トランスデューサ１の超
音波振動子１ａによって受波される。それゆえ、エコー
測定用トランスデューサ１では、超音波パルスＡｉの発
射後、まず、送信残響Ａｎが、続いて、皮膚の表面Ｘか
らのエコー（以下、表面エコーという）Ａｓが、少し遅
れて、骨エコーＡｅが超音波振動子１ａによってそれぞ
れ受波されて、超音波の波形と振幅に対応する受波信号
にそれぞれ変換される。生成された受波信号は、ケーブ
ルＣ１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。

【００４１】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ＳＰ４０）、エコー測
定用トランスデューサ１の超音波振動子１ａによって送
信残響Ａｎが受波され、続いて、表面エコーＡｓが受波
された後、骨エコーＡｅがエコー測定用トランスデュー
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ＳＰ４１）。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、入力される皮質骨Ｍｂ
からの１エコー分の受波信号を所定の周波数（例えば１
２ＭＨｚ）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からの転送要求に応じて、サンプリング
メモリに格納されたＮ個のサンプル値をＣＰＵ１１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、今回骨エコー波形とし
て、ＲＡＭ１０の波形メモリエリアに記憶した後、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、今回骨エコーレベル（今回骨エコーの振幅）を検出
し、検出結果をＲＡＭ１０のデータメモリエリアに格納
する（ステップＳＰ４２）。ＲＡＭ１０に格納された今
回骨エコーレベルは、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１２ａの振れとして表示
される（ステップＳＰ４３）。

【００４２】次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１０内のデー
タメモリエリアから今回骨エコーレベルと最大骨エコー
レベルを読み出して、今回骨エコーレベルの値が、最大
骨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ＳＰ４４）。今は、初回目の判断であり、最大骨
エコーレベルの値は、初期設定値「０」のままなので、
ＣＰＵ１１は、今回骨エコーレベルの値が、最大骨エコ
ーレベルの値よりも大きいと判断し、ＲＡＭ１０のエコ
ーデータメモリエリアに記憶されている最大骨エコーレ
ベルの値を今回骨エコーレベルの値に書き換え、さら
に、ＲＡＭ１０の波形メモリエリアに記憶されている最
大骨エコー波形を今回骨エコー波形に書き換える（ステ
ップＳＰ４５）。そして、更新された最大骨エコー波形
を、表示器１３に画面表示すると共に、更新された最大
骨エコーレベルを、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ＳＰ４６）。

【００４３】次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１０内の測定
続行フラグを見て（ステップＳＰ４７）、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ＳＰ４０〜ＳＰ４３）を
繰り返した後、ステップＳＰ４４において、再び、ＲＡ
Ｍ１０内のデータメモリエリアから今回骨エコーレベル
と最大骨エコーレベルを読み出して、今回骨エコーレベ
ルの値が、最大骨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、今回骨エコーレベルが最
大骨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ＳＰ４７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、ＣＰＵ１
１は、上述の１パルス発射１エコー受波（ステップＳＰ
４０〜ＳＰ４３）、最大骨エコーレベルの抽出作業（ス
テップＳＰ４４〜ステップＳＰ４７）を繰り返す。

【００４４】操作者は、ＣＰＵ１１が上述の処理（ステ
ップＳＰ４０〜ＳＰ４７）を繰り返す間、図４に矢印Ｗ
で示すように、エコー測定用トランスデューサ１を、皮
膚の表面Ｘに当てがい、測定部位の皮質骨Ｍｂに向け、
時にコマの歳差運動のように円や螺旋を描いたり、時に
シーソのように前後左右斜めに振ったりして、エコー測
定用トランスデューサ１の向きを変え、角度を変えなが
ら、レベルメータ１２の液晶指針パターン１２ａ，１２
ｂが最大に振れる方向、つまり、最大骨エコーレベルが
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９
（ａ）に示すように、皮質骨Ｍｂの法線とエコー測定用
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、平面波の超音波パルスＡｉの波面と
皮質骨Ｍｂの表面Ｙが略平行のとき（つまり、平面波の
超音波パルスＡｉが皮質骨Ｍｂの表面Ｙに略垂直入射す
るとき）である。

【００４５】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、皮質骨Ｍｂの表面Ｙで垂直反射
した骨エコーＡｅは、エコー測定用トランスデューサ１
の送受波面に垂直に戻ってくるため、骨エコーＡｅの波
面も送受波面に対して略平行に揃い、送受波面での受波
位置の違いによる骨エコー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、最大骨エコーレベルの骨エコー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
で骨エコー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。それゆえ、操作
者が、エコー測定用トランスデューサ１の角度を皮質骨
Ｍｂの法線付近で変化させたとき、骨エコーレベルが極
大になれば、エコー測定用トランスデューサ１の送受波
面に皮質骨Ｍｂの表面Ｙで略垂直に反射した骨エコーＡ
ｅが戻ってきたと考えることができる。

【００４６】ここで、重要なことは、この例の診断装置
にとって、診断精度を上げるためには、垂直反射の骨エ
コーＡｅを抽出することが必要だ、ということである。
何故なら、皮質骨Ｍｂの音響インピーダンスＺbを導く
式（２）は、上述したように、略垂直反射の骨エコーＡ
ｅに対して成立する式だからである。しかしながら、垂
直反射の骨エコーＡｅを抽出することは、困難なことで
はなく、レベルメータ１２の液晶指針パターン１２ａ，
１２ｂの振れを見ながら、垂直反射の骨エコーＡｅを容
易に見つけ出すことができる。つまり、皮質骨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、レベルメータ１２の液晶指針パターン１２ａ，１２
ｂが敏感に振れるので、両法線のはなはだしい不一致を
認識でき、一方、両法線が一致に近づくと、エコー測定
用トランスデューサ１の送受波面の向きが多少変位して
も、骨エコーレベルが安定し、液晶指針パターン１２
ａ，１２ｂの振れが落ちついてくることから、両法線の
一致を確認できる。

【００４７】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、最大骨エコー
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、ＣＰＵ１
１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ＳＰ４７）。そして、
ＲＡＭ１０のエコーデータメモリエリアに記憶された最
大骨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ＳＰ４８）。この後、ＣＰＵ１１は、反
射係数算出ルーチンを実行することにより、ＲＡＭ１０
のエコーデータメモリエリアに記憶された最大骨エコー
レベルＶeと、予めＲＯＭ９に格納されている完全エコ
ーレベルＶ0 とから、被験者の軟組織Ｍａと皮質骨Ｍｂ
との界面での超音波反射係数Ｒを算出し（ステップＳＰ
４９）、算出値を表示器１３に画面表示する（ステップ
ＳＰ５０）。

【００４８】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Ｖ0と、最大骨エコーレ
ベルＶeとの比［Ｒ＝Ｖe／Ｖ0］から導かれ、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、超
音波パルスＡｉを空に向けて発射し、この際、ポリエチ
レンバルク等の超音波遅延スペーサ（ダミーブロック）
１ｂの先端面から戻ってくる開放時エコーを超音波振動
子１ａによって受波して開放時エコーレベルを測定する
ことによっても求めることができる。次に、ＣＰＵ１１
は、音響インピーダンス算出ルーチンを実行することに
より、反射係数算出ルーチンによって与えられた超音波
反射係数Ｒの値を式（２）に代入して皮質骨Ｍｂの音響
インピーダンスＺb［kg/m²sec］を算出し（ステップＳ
Ｐ５１）、算出結果を表示器１３に画面表示する（ステ
ップＳＰ５２）。

【００４９】次に、メインルーチンへ戻り、ＣＰＵ１１
は、骨密度算出ルーチンを実行することにより、音速測
定モードにおいて、ステップＳＰ２８（図６）で算出し
た皮質骨Ｍｂ中の縦波の音速Ｖｌ［m/sec］と、音響イ
ンピーダンス算出モードにおいて、ステップＳＰ５１
（図７）で算出した皮質骨Ｍｂの音響インピーダンスＺ
b［kg/m²sec］とを式（４）に代入して、皮質骨Ｍｂ中
のの密度ρ［kg/m³］を算出し（ステップＳＰ１５（図
５））、この算出結果を表示器１３に画面表示する（ス
テップＳＰ１６）。また、ＣＰＵ１１は、弾性率算出ル
ーチンを実行することにより、上記皮質骨Ｍｂ中の縦波
の音速Ｖｌ［m/sec］と、上記皮質骨Ｍｂの音響インピ
ーダンスＺb［kg/m²sec］とを式（５）に代入して、皮
質骨Ｍｂの弾性率Ｅ［N/m²］を算出し（ステップＳＰ１
７）、この算出結果を表示器１３に画面表示する（ステ
ップＳＰ１８）。

【００５０】上記構成によれば、皮質骨Ｍｂの組成物の
詰まり具合を示す皮質骨Ｍｂの密度ρ及び皮質骨Ｍｂの
折れ難さの尺度である皮質骨Ｍｂの弾性率Ｅを、音響イ
ンピーダンス算出モードにおいて、受波したエコーに基
づいて算出した皮質骨Ｍｂの音響インピーダンスＺb
と、音速測定モードにおいて、測定した皮質骨中の超音
波の縦波速度とに基づいて、直接的かつ正確に算出し、
この皮質骨Ｍｂの密度ρ及び弾性率Ｅを指標として骨粗
鬆症を診断するので、一段と信頼性の高い診断を行うこ
とができる。また、Ｘ線を用いないので、放射線被爆の
心配のない安全な測定を手軽に行うことができる。

【００５１】また、音響インピーダンス算出モードにお
いてエコーを測定する際、骨の法線と送受波面の法線が
略一致に達したときは、送受波面の向きが多少変位して
も、エコーレベルが安定するので（レベルメータ１２の
液晶指針パターン１２ａ，１２ｂの振れが落ちつくの
で）、垂直反射時の骨エコーレベル、すなわち最大骨エ
コーレベルを容易に抽出でき、しかも、再現性の良い測
定データが得られる。同様に、音速測定モードにおいて
漏洩波を測定する際にも、カプラ２１ｂの当接面Ｓ２及
び超音波カプラ２２ｂの当接面Ｓ４が皮質骨表面Ｙと略
平行となり、かつ、超音波パルスＢｉが皮質骨Ｍｂに臨
界角で入射し、漏洩波Ｂｅが確実に受波されている位置
関係に近い状態では、漏洩波レベルも安定するので、最
大漏洩波レベルも容易に抽出できる。

【００５２】加えて、レベルメータ１２には、今回骨エ
コーレベル（今回漏洩波レベル）が刻々と表示されると
共に、最大骨エコーレベル（最大漏洩波レベル）も、更
新されない限り、固定的に表示されるので、最大骨エコ
ーレベル（最大漏洩波レベル）の探索がさらに容易とな
る。したがって、皮質骨Ｍｂの音響インピーダンスＺb
及び皮質骨Ｍｂ中の縦波の音速Ｖｌを精度良く求めるこ
とができる。それ故、皮質骨Ｍｂの密度ρ及び弾性率Ｅ
も正確に算出することができる。

【００５３】◇第２実施例 図１０は、この発明の第２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、また、図１１は、皮
質骨の音響インピーダンスを算出する際の同装置の処理
の流れ（音響インピーダンス算出サブルーチン）を示す
フローチャートである。この第２実施例が、上述の第１
実施例と大きく異なるところは、音響インピーダンス算
出モードにおいて、音響インピーダンスＺbを算出する
際、超音波の軟組織Ｍａ往復による減衰度を考慮するこ
とにより、皮質骨Ｍｂの音響インピーダンスＺbを確実
に測定できるようにした点、及び第１実施例において超
音波反射係数Ｒを完全エコーレベルＶ0と最大骨エコー
レベルＶeとの比［Ｒ＝Ｖe／Ｖ0］として算出したのに
対し、完全エコーレベルＶ0を用いずに超音波反射係数
Ｒを算出するようにした点である。

【００５４】この第２実施例の装置本体３ａには、図１
０に示すように、第１実施例の動作に加えて、音響イン
ピーダンス算出モードにおいても計時を行う計時回路１
４ａが備えられている。すなわち、計時回路１４ａは、
エコー測定用トランスデューサ１の送受波面から超音波
パルスＡｉが発射された後、骨エコーＡｅが送受波面に
戻ってくるまでの骨エコー到達時間Ｔｅを計測する。ま
た、この例の処理プログラムは、第１実施例と同様のア
ルゴリズムにより抽出された最大骨エコーレベルと、こ
のときの骨エコー到達時間Ｔｅとに基づいて被験者の軟
組織Ｍａに対する皮質骨Ｍｂの超音波反射係数Ｒを算出
する手順の記述を含み、ＣＰＵ１１は、処理プログラム
を実行することにより、超音波反射係数Ｒを算出し、算
出された超音波反射係数Ｒに基づいて、音響インピーダ
ンスＺbが算出される。なお、これ以外の点では、図１
の構成各部と同一であるので、図１０において、図１に
示す構成部分と同一の構成各部には同一の符号を付して
その説明を簡略にする。

【００５５】音響インピーダンス算出モードにおいて、
この例の装置本体３ａのパルス発生器４ａは、ＣＰＵ１
１から所定の周期で繰り返されるパルス発生命令に応答
して、中心周波数略２．５ＭＨｚの電気パルス信号を所
定の周期で生成し、エコー測定用トランスデューサ１に
送信すると共に、この電気パルス信号の送信と同一のタ
イミングで計時開始信号Ｔｂを計時回路１４へ供給す
る。ここで、電気パルス信号の周期は、骨エコー到達時
間Ｔｅよりも充分長く設定されている。計時回路１４ａ
は、図示せぬクロック発生器と計数回路とから構成さ
れ、パルス発生器４ａから計時開始信号Ｔｂの供給を受
ける度に、計時を開始し、Ａ／Ｄ変換器８ａから終了信
号を受けると、計時を終了する。そして、計時値は、リ
セットされるまで保持され、保持された計時値は、骨エ
コー到達時間Ｔｅとして要求に応じてＣＰＵ１１に与え
られる。

【００５６】次に、図１１を参照して、この例の動作
（骨粗鬆症診断時における主としてＣＰＵ１１の処理の
流れ）について説明する。この例の処理の流れは、ステ
ップＳＰ４０からステップＳＰ４８までは、骨エコー到
達時間Ｔｅが計測される点を除けば、第１実施例で述べ
たと略同様であるので、その説明を簡略化する。この例
では、ＣＰＵ１１は、ステップＳＰ４２において、Ａ／
Ｄ変換器８ａから骨エコー信号Ｅｂを読み込むと共に、
計時回路１４ａから骨エコー到達時間Ｔｅを読み、読み
込んだ今回骨エコー信号Ｅｂ及び骨エコー到達時間Ｔｅ
をＲＡＭ１０のデータメモリエリアに記憶する。測定が
終了した後では（ステップＳＰ４７、ステップＳＰ４
８）、ＣＰＵ１１は、まず、超音波の減衰度算出ルーチ
ンを実行することにより、データメモリエリアの中から
骨エコー到達時間Ｔｅを読み出し、読み出された骨エコ
ー到達時間Ｔｅ［sec］の値を式（６）に代入して、被
験者の軟組織Ｍａ内での超音波の減衰度Ａ(Ｔｅ)を算出
する（ステップＳＰ４８１）。

【００５７】

【数６】 ここで、減衰度Ａ(Ｔｅ)とは、超音波が軟組織Ｍａ内を
往復するまでに間に受ける減衰の程度、すなわち、超音
波が皮膚の表面Ｘから皮質骨Ｍｂの表面Ｙにまで伝搬
し、皮質骨Ｍｂの表面Ｙで反射して再び皮膚の表面Ｘに
戻ってくるまでに受ける減衰の程度を意味する（Ａ(Ｔ
ｅ)が小さい程、減衰大を意味する）。この減衰度Ａ(Ｔ
ｅ)は、骨エコー到達時間Ｔｅの関数であり、関係式
は、実験もしくはシミュレーションによって求められ
る。超音波が、軟組織Ｍａ内で減衰を受けるのは、第１
に、この例で使用する超音波は、完全な平面波ではな
く、球面波成分も多分に含み、この球面波成分により音
響エネルギが拡散（超音波拡散）するからであり、第２
に、軟組織Ｍａとの摩擦で、音響エネルギが熱エネルギ
に変換（超音波吸収）されるためである。

【００５８】超音波拡散に起因する減衰の程度は、エコ
ー測定用トランスデューサ１の開口、超音波の周波数、
軟組織Ｍａの音速等から、計算や実験により求めること
ができる。また、超音波吸収に起因する減衰の程度は、
超音波の周波数を低くすれば小さくなり、周波数が充分
に低くなくとも、軟組織Ｍａの代表的な吸収定数（単位
長当たりの超音波の減衰率）を用いることができる。な
お、超音波の減衰度Ａ(Ｔｅ)を与える式（６）は、超音
波の使用中心周波数を２．５ＭＨｚに設定し、エコー測
定用トランスデューサ１の開口を１５ｍｍに設定した場
合に成立する実験式である。

【００５９】次いで、ＣＰＵ１１は、エコーデータメモ
リエリアの中から最大骨エコーレベルＶｅを読み出して
きて、式（６）を用いて算出された減衰度Ａ(Ｔｅ)と共
に、式（７）に代入して、超音波が軟組織Ｍａの媒質側
から皮質骨Ｍｂに垂直に入射する場合の軟組織Ｍａと皮
質骨Ｍｂとの界面での超音波反射係数Ｒを算出する（ス
テップＳＰ４９）。

【数７】 Ｒ＝Ｖｅ／Ｐ・Ｑ・Ｂ・Ｖｉ・Ａ(Ｔｅ) …（７） Ｐ：エコー測定用トランスデューサ１に単位電気信号
（電圧、電流、散乱パラメータ）を印加したときに、エ
コー測定用トランスデューサ１の送受波面から略垂直方
向に出力される超音波パルスＡｉの音圧 Ｑ：エコー測定用トランスデューサ１の送受波面に単位
音圧のエコーが略垂直に入射したときにエコー測定用ト
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からエコー測定用トランスデュー
サ１に加えられる電気信号（電圧、電流、散乱パラメー
タ）の振幅 Ｖｅ：最大骨エコーレベル 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に書き込んでおく。

【００６０】式（７）は、次のようにして導かれる。ま
ず、パルス発生器４ａからエコー測定用トランスデュー
サ１に振幅Ｖｉの電気信号が加えられると、エコー測定
用トランスデューサ１の送受波面から音圧ＰＶｉの超音
波パルスＡｉが軟組織Ｍａ内に注入される。注入された
超音波パルスＡｉは、軟組織Ｍａ内で減衰しながらも、
（皮質骨Ｍｂの表面Ｙに対して垂直に入射する場合を考
えれば、）皮質骨Ｍｂの表面Ｙで垂直に反射し、骨エコ
ーＡｅとなって、エコー測定用トランスデューサ１に垂
直に戻ってくる。それゆえ、エコー測定用トランスデュ
ーサ１の送受波面にまで戻ってきた骨エコーＡｅの音圧
Ｐ(ｅ)は、式（６）より求めた超音波の軟組織Ｍａ往復
による減衰度Ａ(Ｔｅ)を考慮すれば、式（８）で与えら
れる。

【数８】 Ｐ(ｅ)＝Ｐ・Ｖｉ・Ｒ・Ａ(Ｔｅ) …（８）

【００６１】音圧Ｐ(ｅ)の骨エコーＡｅが、エコー測定
用トランスデューサ１の送受波面に受波されると、エコ
ー測定用トランスデューサ１は、振幅Ｑ・Ｐ(ｅ)の受波
信号を出力し、この受波信号は、増幅器６（及び波形整
形器７）において増幅度Ｂで増幅される。そして、Ａ／
Ｄ変換器８ａにてデジタル変換された後、ＣＰＵ１１に
取り込まれて、最大骨エコーレベルＶｅ（＝Ｂ・Ｑ・Ｐ
(ｅ)）として検出される。それゆえ、最大骨エコーレベ
ルＶｅは、式（９）で与えられる。

【数９】 Ｖｅ＝Ｐ・Ｖｉ・Ｒ・Ａ(Ｔｅ)・Ｂ・Ｑ …（９） 式（９）を超音波反射係数Ｒについて解けば、式（７）
が得られる。再び、図１１のフローチャートの説明に戻
れば、ＣＰＵ１１は、式（７）を用いて、軟組織Ｍａと
皮質骨Ｍｂとの界面での超音波反射係数Ｒを算出した後
（ステップＳＰ４９）、算出結果を表示器１３に表示す
る（ステップＳＰ５０）。この後、ＣＰＵ１１は、皮質
骨Ｍｂの音響インピーダンスＺb（Ｎ・ｓ／ｍ³）を式
（２）を用いて算出し（ステップＳＰ５１）、算出結果
を表示器１３に表示する（ステップＳＰ５２）。そし
て、メインルーチンへ戻る。

【００６２】上記構成によれば、上述した第１実施例の
効果に加えて、超音波の軟組織Ｍａ往復による減衰度Ａ
(Ｔｅ)も考慮されるので、皮質骨Ｍｂの音響インピーダ
ンスＺbを一段と正確に測定できるため、皮質骨Ｍｂの
密度ρ及び弾性率Ｅもより正確に算出することができ
る。

【００６３】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、上述した
実施例においては、まず、皮質骨Ｍｂ中の縦波の音速Ｖ
ｌを求めた後に、皮質骨Ｍｂの音響インピーダンスＺb
を求めたが、この順序は、逆であっても差し支えない。
また、キーボード等のデータ入力手段を用いて、骨粗鬆
症の診断の助けのために、例えば、被験者の身長、体
重、性別及び年齢等が装置本体に入力する構成をとって
もよい。また、エコー測定用トランスデューサ及び音速
測定用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。同様に、使用
中心周波数は、２．５ＭＨｚに限らない。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
に近いので、式（２）の適用に当たっては、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。

【００６４】

【発明の効果】この発明の構成によれば、皮質骨の組成
物の詰まり具合を示す皮質骨の密度、又は骨の折れ難さ
の尺度である皮質骨の弾性率を、受波したエコーに基づ
いて算出した皮質骨の音響インピーダンスと、音速測定
手段によって測定した皮質骨中の超音波パルスの縦波速
度とに基づいて、直接的かつ正確に算出し、この皮質骨
の密度又は弾性率を指標として骨粗鬆症を診断するの
で、一段と信頼性の高い診断を行うことができる。ま
た、Ｘ線を用いないので、放射線被爆の心配のない安全
な測定を手軽に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】同装置の外観図である。

【図３】同装置の使用状態を示す模式図である。

【図４】同装置の使用状態を示す模式図である。

【図５】同装置の全体の処理の流れ（メインルーチン）
を示すフローチャートである。

【図６】超音波パルスの音速を測定する際の同装置の処
理の流れ（音速測定サブルーチン）を示すフローチャー
トである。

【図７】皮質骨の音響インピーダンスを算出する際の同
装置の処理の流れ（音響インピーダンス算出サブルーチ
ン）を示すフローチャートである。

【図８】同装置の動作の説明に用いられる図である。

【図９】同装置の動作の説明に用いられる図である。

【図１０】図１０は、この発明の第２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。

【図１１】皮質骨の音響インピーダンスを算出する際の
同装置の処理の流れ（音響インピーダンス算出サブルー
チン）を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ エコー測定用トランスデューサ（超音波トラン
スデューサ） ２１ 送波部（送波用超音波トランスデューサ） ２２ 受波部（受波用超音波トランスデューサ） ２１ａ，２２ａ 超音波振動子 ２１ｂ，２２ｂ 超音波カプラ Ａｉ，Ｂｉ 超音波パルス Ａｅ 皮質骨からのエコー Ｂｓ 表面波 Ｂｅ 漏洩波 Ｍａ 軟組織 Ｍｂ 皮質骨 Ｘ 皮膚表面 Ｙ 皮質骨表面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波トランスデューサを被験者の所定
   の皮質骨を覆う皮膚表面に当てた状態で、前記超音波ト
   ランスデューサの送受波面の向きを、前記皮質骨表面の
   法線の向きを含む所定の立体角の範囲内で様々に変えな
   がら、超音波パルスを前記皮膚下の皮質骨に向けて繰り
   返し発射し、１パルス発射毎に、該皮質骨表面から戻っ
   てくるエコーを前記超音波トランスデューサによって受
   波し、受波信号をアナログ／デジタル変換器によってデ
   ジタル信号に変換し、デジタル化されたエコー信号を用
   いて信号処理を行う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、 入力される前記エコー信号からエコーレベルを検出する
   エコーレベル検出手段と、検出された複数の前記エコー
   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、 抽出された前記最大エコーレベルに基づいて、前記皮質
   骨の音響インピーダンスを算出する音響インピーダンス
   算出手段と、 被験者の所定の皮質骨に超音波パルスを投入して、該皮
   質骨中の超音波パルスの音速を測定する音速測定手段
   と、 該音速測定手段によって測定された前記皮質骨中の音速
   と前記音響インピーダンス算出手段によって算出された
   前記皮質骨の音響インピーダンスとに基づいて、前記皮
   質骨の密度を算出する骨密度算出手段とを備え、 該骨密度算出手段によって算出された前記皮質骨の密度
   を指標として骨粗鬆症を診断することを特徴とする骨粗
   鬆症診断装置。
2. 【請求項２】 超音波トランスデューサを被験者の所定
   の皮質骨を覆う皮膚表面に当てた状態で、前記超音波ト
   ランスデューサの送受波面の向きを、前記皮質骨表面の
   法線の向きを含む所定の立体角の範囲内で様々に変えな
   がら、超音波パルスを前記皮膚下の皮質骨に向けて繰り
   返し発射し、１パルス発射毎に、該皮質骨表面から戻っ
   てくるエコーを前記超音波トランスデューサによって受
   波し、受波信号をアナログ／デジタル変換器によってデ
   ジタル信号に変換し、デジタル化されたエコー信号を用
   いて信号処理を行う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、 入力される前記エコー信号からエコーレベルを検出する
   エコーレベル検出手段と、検出された複数の前記エコー
   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、 抽出された前記最大エコーレベルに基づいて、前記皮質
   骨の音響インピーダンスを算出する音響インピーダンス
   算出手段と、 被験者の所定の皮質骨に超音波パルスを投入して、該皮
   質骨中の超音波パルスの音速を測定する音速測定手段
   と、 該音速測定手段によって測定された前記皮質骨中の音速
   と前記音響インピーダンス算出手段によって算出された
   前記皮質骨の音響インピーダンスとに基づいて、前記皮
   質骨の弾性率を算出する弾性率算出手段とを備え、 該弾性率算出手段によって算出された前記皮質骨の弾性
   率を指標として骨粗鬆症を診断することを特徴とする骨
   粗鬆症診断装置。
3. 【請求項３】 前記音響インピーダンス算出手段は、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、前記被験者の軟組織に対す
   る前記皮質骨の超音波反射係数を算出し、算出された該
   超音波反射係数に基づいて、前記皮質骨の音響インピー
   ダンスを算出することを特徴とする請求項１又は２記載
   の骨粗鬆症診断装置。
4. 【請求項４】 前記音速測定手段は、被験者の所定の皮
   質骨に超音波パルスを斜めから投入して、該皮質骨表面
   を伝播する表面波の音速を測定する表面波音速測定手段
   と、該表面波音速測定手段によって測定された表面波の
   音速に基づいて、前記皮質骨中の縦波の音速を前記超音
   波パルスの音速として算出する縦波音速算出手段とから
   なることを特徴とする請求項１，２又は３記載の骨粗鬆
   症診断装置。
5. 【請求項５】 前記表面波音速測定手段は、被験者の所
   定の皮質骨を覆う皮膚表面に当てた状態で、前記皮膚下
   の皮質骨に超音波パルスを斜めから投入して、該皮質骨
   表面を伝播する表面波を発生させる送波用超音波トラン
   スデューサと、該送波用超音波トランスデューサから既
   知の距離隔てられ、前記表面波又はその漏洩波を受波す
   る受波用超音波トランスデューサと、前記超音波パルス
   が前記送波用超音波トランスデューサから前記皮質骨へ
   向けて投入されてから、前記表面波が前記皮質骨表面を
   伝播して、該表面波又はその漏洩波が、前記受波用超音
   波トランスデューサによって受波されるまでに要する伝
   播時間を計測する計測手段とを備えていることを特徴と
   する請求項１，２，３又は４記載の骨粗鬆症診断装置。
6. 【請求項６】 前記送波用及び受波用超音波トランスデ
   ューサは、超音波振動子に接合される一端面と、被験者
   の前記皮膚に当接される他端面とが互いに楔形に交差す
   る超音波カプラを有していることを特徴とする請求項５
   記載の骨粗鬆症診断装置。