厚度测量装置及厚度测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种厚度测量装置，该测量装置主要对被测量体照射超声波从而取得回波信号，基于此回波信号测量该被测量体的厚度。
【背景技术】
[0002]该种厚度测量装置例如在专利文献I中公开。专利文献I的超声波诊断装置为用于进行血管壁组织的性状诊断的装置，具备按紧贴在被检测者体表的方式被支持的超声波探测器。该超声波探测器含有阵列状排列的多个超声波振子。超声波诊断装置从超声波探测器向包含血管外组织以及血管的体组织内部发送超声波。于是，在血管等反射、散射的超声波的一部分返回超声波探测器，作为回波而被接收。此时，通过控制给予超声波振子群的驱动脉冲信号的延迟时间，使从超声波探测器发送的超声波波束的声线的方向或焦点深度发生变化。此外，通过控制超声波振动的接收信号的延迟时间，也能够使孔径或焦点位置发生变化。
[0003]专利文献I的超声波诊断装置进行由该回波而得的接收信号的解析以及演算，进而求出血管外组织或血管的弹性特性。另外，专利文献I的结构基本上为求出2点的厚度变化量，但也公开了在给出2点位置的初始值等特殊的信息的情况下，也能够求出2点间的厚度。
[0004]专利文献I为主要关于测量血管壁组织的超声波诊断装置的文献，近年，伴随着对骨质疏松症的关注，被认为与骨质有很深关系的皮质骨的厚度的测量被研讨。例如，非专利文献I以及非专利文献2公开了以下技术:通过对从皮质骨的表面以及内面传来的回波进行波谱处理，导出皮质骨的厚度。此外，在非专利文献3以及非专利文献4中提出了，通过应用低频率的兰姆波计算而得到皮质骨的厚度的方法
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特许第4602972号公报
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1: Autocorrelat1n and Cepstral Methods for Measurement ofTibial Cortical Thickness, Wear et al., IEEE UFFCj vol 50.No 6，June 2003
[0010]非专利文献 2:Ultrasonic Assessment of Cortical Bone Thickness In vitroand In vivo,J.Karjalainen et al.，IEEE UFFCjvol 55.No 10，October 2008
[0011]非专利文献 3:Assessment of the tibia using ultrasonic guided waves inpubertal girls, Moilanen et al., Osteoporosis Internat1nal,vol 14,2003
[0012]非专利文献 4:Low-frequency axial ultrasound velocity correlates withbone mineral density and cortical thickness in the radius and tibia in pre-andpostmenopausal women, Vilappa et al., Vol22.No 4，2011
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]可是，上述的皮质骨除存在个体差异，还存在所谓的在其内部有大量的空孔存在的情况很多的特征。此外，使用超声波时，空孔的大小和波长的量级大体一致。因此，将该种皮质骨设为测量体时，若单纯采取如专利文献I那样收发超声波波束从而求出的方法，由于由空孔而产生的散射等的影响，从皮质骨的内面传来的回波信号变得难以捕捉，因此高精度的测量变得困难。
[0015]此外，通过非专利文献I以及非专利文献2的方法测量皮质骨的厚度时，以满足皮质骨的表面与内面是平行的、表面平滑、且骨骼的内部为均质等理想条件为前提。因此，对于实际的空孔较多的曲面状的皮质骨，不得不说在实用的级别确保厚度测量精度是困难的。
[0016]另一方面，如非专利文献3以及非专利文献4那样使用了兰姆波的情况下，由于为低频率波所以被认为在厚度的测量上精度有极限。此外，由于在使用兰姆波的情况下需要长的传播距离，因此从测量的稳定性的观点来看也留有改善的余地。
[0017]本发明为鉴于以上情况而成的发明，其目的在于:提供一种即使在被测量体的表面和内面之间存在很多空孔或无用回波很多的环境中，也能够利用超声波以良好的精度测量厚度的厚度测量装置。
[0018]用于解决问题的手段
[0019]本发明要解决的问题为以上所述，接下来说明用于解决该问题的手段和其效果。
[0020]根据本发明的第I观点，提供以下结构的厚度测量装置。即，该厚度测量装置具备波收发部、接收波形存储部、回波波形合成部、内面聚焦波形取得部和厚度算出部。所述波收发部被排列多个配置，能分别向被测量体发送超声波，并且能取得对应该超声波的回波信号。所述接收波形存储部，每次在各个所述波收发部发送超声波时，取得全部的所述波收发部的接收波形并存储。所述回波波形合成部，一边扫描超声波波束的聚焦位置，一边通过合成所述接收波形存储部中存储的各个波收发部的接收波形，取得对应该超声波波束的回波波形。所述内面聚焦波形取得部，通过对由所述回波波形合成部得到的多个回波波形分别进行评价，取得波束在所述被测量体的内面良好地聚焦的回波波形。所述厚度算出部，基于由所述内面聚焦波形取得部取得的回波波形，算出所述被测量体的厚度。
[0021]由此，能够提供一种即使在被测量体的表面和内面之间存在很多空孔或无用回波很多的环境中，也能够利用超声波以良好的精度测量被测量体的厚度的厚度测量装置。
[0022]在所述的厚度测量装置中优选以下结构。即，该厚度测量装置具备检测所述被测量体的表面的位置以及形状的表面检测部。所述回波波形合成部在取得或者假定了所述被测量体的内外的声速后，一边扫描所述聚焦位置，一边考虑由所述表面检测部取得的被测量体的表面处的折射地计算从发送侧的波收发部经由该聚焦位置而到达接收侧的波收发部的超声波的路径，并基于该计算结果合成所述接收波形从而取得所述回波波形。
[0023]由此，因为可以高精度地一边模拟超声波的传播路径一边合成回波波形，所以能够提高厚度的测量精度。
[0024]在所述的厚度测量装置中优选:所述回波波形合成部一边扫描所述聚焦位置，一边计算从发送侧的波收发部经由该聚焦位置而到达接收侧的波收发部的超声波的传播时间，并且错移基于该传播时间计算而得的延迟时间来合成所述接收波形，从而取得所述回波波形。
[0025]由此，能够以准确的计算一边合成回波波形，一边通过扫描聚焦位置取得波束在被测量体的内面良好地聚焦的回波波形。
[0026]在所述的厚度测量装置中优选:所述回波波形合成部以2维扫描所述超声波波束的聚焦位置。
[0027]由此，因为能够在被测量体的内部大范围地扫描聚焦位置，所以能够得到波束在被测量体的内面良好地聚焦的波形的可能性增大。因此，能够提高厚度的测量精度。
[0028]在所述的厚度测量装置中优选:所述内面聚焦波形取得部对合成的回波波形取包络线，并评价得到的回波图形的形状，从而取得波束在所述被测量体的内面良好地聚焦的回波波形。
[0029]由此，因为能够以包络线的形状评价回波波形，能够简单地且可靠地识别波束在被测量体的内面良好地聚焦的回波波形。
[0030]在所述的厚度测量装置中优选:所述厚度算出部，基于在由所述内面聚焦波形取得部取得的回波波形上显现的表面回波和内面回波的时间差，算出所述被测量体的厚度。
[0031]由此，能够以简单的处理得到被测量体的厚度。
[0032]在所述的厚度测量装置中优选:具备将多个作为所述波收发部的振子排列配置而成的阵列振子。
[0033]由此，因为能够实现波收发部的简洁的配置，能够根据由接收波形存储部存储的接收波形准确地合成回波波形。
[0034]在所述的厚度测量装置中优选:所述阵列阵子所具备的多个所述振子，能够一起或者在个别的定时发送超声波。
[0035]由此，通过每个振子分别发送超声波，容易得到所述接收波形，并且通过多个振子一起发送而得到的平面波能够应用到各种各样的场景。
[0036]在所述的厚度测量装置中，优选所述被测量体为皮质骨。
[0037]由此，因为能够高精度地测量被认为与骨质有很深关系的皮质骨的厚度，所以能够在骨强度诊断等中提供有用的信息。
[0038]根据本发明的第2个观点，在具有被排列配置、且能分别向被测量体发送超声波并且能取得对应该超声波的回波信号的多个波收发部的厚度测量装置中，提供以下那样的厚度测量方法。即，该厚度测量方法包含接收波形存储工序、回波波形合成工序、内面聚焦波形选择工序和厚度算出工序。在所述接收波形存储工序中，每次在各个所述波收发部发送超声波时，取得全部的所述波收发部的接收波形并存储。在所述回波波形合成工序中，一边扫描超声波波束的聚焦位置，一边通过合成所述接收波形存储工序中存储的各个波收发部的接收波形，取得对应该超声波波束的回波波形。在所述内面聚焦波形取得工序中，通过对由所述回波波形合成工序得到的回波波形分别进行评价，取得波束在所述被测量体的内面良好地聚焦的回波波形。在所述厚度算出工序中，基于由所述内面聚焦波形取得工序取得的回波波形，算出所述被测量体的厚度。
[0039]由此，在被测量体的表面和内面之间存在很多空孔或无用回波很多的环境中，也能够利用超声波以良好的精度测量被测量体的厚度。
【附图说明】
[0040]图1是涉及本发明的一个实施方式的皮质骨厚度测量装置的示意断面图以及功能框图。
[0041]图2中(a)是表不超声波波束聚焦在皮质骨内的空孔的情况的概念图。(b)是表示聚焦在空孔的情况的接收波形的包络线的曲线图。
[0042]图3中(a)是表不超声波波束聚焦在皮质骨的内面的情况的概念图。