骨粗鬆症診断における超音波速度測定の高精度化と高効率化に関する研究

本研究は、超音波透過法による速度測定を利用した骨粗鬆症診断法の高精度化と高効率化を目的として行った。1.速度測定の高精度化ならびに効率化のための解析法の開発水中を透過した信号を基準にした干渉法による速度測定法を応用し、干渉信号の周波数解析により骨の速度を決定する新しい速度測定法について検討した。デジタル信号処理上で遅延時間を増大させ、測定帯域内で十分な長さの干渉が生じるようにした結果、サンプリング周波数を10MHz程度の低い値にして測定しても十分な精度が確保できるようになった。これにより、測定時間を短縮することができた。2.温度補正による測定の高効率化水中法のシステムは測定の安定度に優れている反面、水温を一定にする必要があるため、そのための装置と時間を必要としていた。そこで新たに水温を測定して測定値を補正するプロセスを追加し、水を介する測定でも恒温装置等を必要とすることなく効率よく測定できるようにし、精度の良い測定を効率よく行うことを可能にした。3.骨の音速測定に対する骨外形形状の曲率の影響に関する実験的検討骨と同程度の音速を有するベ-クライトを利用して上記1.及び2.の効果と測定値の妥当性について実験的に確認した。次に実際の測定部位として踵骨部を仮定し、人の踵骨と同程度の曲率を有する試料と平行平面試料とをベ-クライトを利用して作成し、曲率による音速測定値の変化について検討した。中心周波数1MHz,直径20mmの平面トランスジューサを使用した場合、平面試料に比べ曲率試料の方が音速測定値が小さくなることから、測定される音速値は試料の物理的な音速とは異なり、曲率の影響を含んでいることを明らかにした。

本研究は、超音波透過法による速度測定を利用した骨粗鬆症診断法の高精度化と高効率化を目的として行った。1.速度測定の高精度化ならびに効率化のための解析法の開発水中を透過した信号を基準にした干渉法による速度測定法を応用し、干渉信号の周波数解析により骨の速度を決定する新しい速度測定法について検討した。デジタル信号処理上で遅延時間を増大させ、測定帯域内で十分な長さの干渉が生じるようにした結果、サンプリング周波数を10MHz程度の低い値にして測定しても十分な精度が確保できるようになった。これにより、測定時間を短縮することができた。2.温度補正による測定の高効率化水中法のシステムは測定の安定度に優れている反面、水温を一定にする必要があるため、そのための装置と時間を必要としていた。そこで新たに水温を測定して測定値を補正するプロセスを追加し、水を介する測定でも恒温装置等を必要とすることなく効率よく測定できるようにし、精度の良い測定を効率よく行うことを可能にした。3.骨の音速測定に対する骨外形形状の曲率の影響に関する実験的検討骨と同程度の音速を有するベ-クライトを利用して上記1.及び2.の効果と測定値の妥当性について実験的に確認した。次に実際の測定部位として踵骨部を仮定し、人の踵骨と同程度の曲率を有する試料と平行平面試料とをベ-クライトを利用して作成し、曲率による音速測定値の変化について検討した。中心周波数1MHz,直径20mmの平面トランスジューサを使用した場合、平面試料に比べ曲率試料の方が音速測定値が小さくなることから、測定される音速値は試料の物理的な音速とは異なり、曲率の影響を含んでいることを明らかにした。