测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及在使用超声波的测量装置中同时测量声速和吸收（BUA)的技术。
【背景技术】
[0002] 使用超声波来测量皮质骨的声速的测量装置众所周知。通过测量皮质骨的声速， 能够评估骨骼的健康性。该种诊断装置记载于例如专利文献1中。
[0003] 超声波在皮质骨中传播的时候，由该皮质骨产生吸収（宽带超声衰减：Broadband Ultrasonic Attenuation, BUA)。该BUA造成由测量装置接收的超声波信号的波形失真，因 此成为导出声速时的误差的原因。该方面，专利文献1中记载的测量装置在导出声速时没 有考虑BUA，也不能够测量BUA。
[0004] 非专利文献1中公开了 BUA与皮质骨的骨质之间存在相关性。因此，认为通过测 量皮质骨的BUA，能够作为骨骼诊断的有用的指标而利用。由此，在临床现场，期望能够测量 生物体内的皮质骨的BUA的技术。
[0005] 此外，非专利文献2公开了以下方法：通过针对向骨骼发送高斯脉冲（Gaussian pulse)时的接收信号进行建模，并将各个参数优化，从而测量骨骼中的声速和BUA。
[0006] 在先技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:特开2010-246692号公报 [0009] 非专利文献
[0010] 非专利文献 I :Magali Sasso, Salah Naili, Guillaume Haiat, Mami Matsukawa, Yu Yamato. JBroadband Ultrasonic Attenuation in femoral bovine cortical bone is an indicator of bone properties'·2007IEEE Ultrasonics Symposium. Pages 2167_2170〇
[0011] 非专利文献 2: Stefanie Dencks，Reinhard Barkmann. ' Model-Based Estimation of Quantitative Ultrasound Variables at the Proximal Femur' · IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS，FERROELECTRICS，AND FREQUENCY CONTROL，VOL. 55, NO. 6, JUNE 2008-pages 1304-1315。
[0012] 非专利文献 3:Reinhard Barkmann，Pascal Laugier，Urs Moser，Stefanie Dencks ,Michael Klausnerj Frederic Padilla,Guillaume Haiat,Martin Heller, Claus.-C. Gluer. JIn Vivo Measurements of Ultrasound Transmission Through the Human Proximal Femur'· Ultrasoud in Medicine and Biology,Volume34, Issue 7,July 2008,Pages 1186-1190〇 <URL: http ://www.umbjournal.org/article/ S0301-5629% 2807% 2900652-7/abstract>〇
【发明内容】
[0013] 发明要解决的问题
[0014] 非专利文献1将切下来的皮质骨样本作为对象来测量BUA，并没有测量生物体内 的皮质骨的BUA。因此，非专利文献1未能涉及提出能够在临床现场测量BUA的方法。
[0015] 非专利文献2也不是测量生物体内的骨骼的文献，而是测量水槽内的骨骼的样本 的文献。非专利文献2虽然暗示了也适用于生物体内的骨骼的测量的可能性，但为此需要 考虑骨骼周围的软组织的影响。此外，在非专利文献2中导出骨骼声速时，需要骨骼的厚度 的信息，但在非专利文献2中由于骨骼的厚度假设为d = 30_，并没有能够算出实际的骨骼 中的声速。
[0016] 此外，非专利文献2在2个超声波振子之间配置骨骼的样本从而进行超声波信号 的收发，基于透射骨骼的信号导出骨骼声速和BUA。
[0017] 非专利文献3公开了一种测量生物体内的骨骼的技术。该非专利文献3与非专利 文献2 -样将测量对象的骨骼夹在2个超声波振子间，基于透射该骨骼的信号导出骨骼声 速和BUA。像这样利用透射波的方法，能够被用来测量骨骼内部的海绵骨，但不能利用该方 法测量骨骼表面的皮质骨。
[0018] 如上述那样，用以往的超声波测量装置不能测量生物体内的皮质骨的声速以及 BUA0
[0019] 本发明鉴于上述情况，主要的目的为提供一种能够测量生物体内的皮质骨的声速 以及BUA的测量装置。
[0020] 用于解决问题的手段及效果
[0021] 本发明要解决的问题如上所述，接下来说明解决该问题的方法以及效果。
[0022] 根据本发明的第1观点，提供以下的测量装置。即，该测量装置具备发送部、接收 部、传递函数设定部、信号合成部、一致度算出部和参数选择部。所述发送部向被测量体发 送信号。所述接收部接收射入所述被测量体的所述信号在所述被测量体内传播并再次被放 射到被测量体外的第1信号、以及在与所述第1信号不同的路径上传播并再次被放射到被 测量体外的第2信号。所述传递函数设定部设定以至少包含第1参数的方式将所述第1信 号与所述第2信号的传播路径的差异建模而得到的传递函数。所述信号合成部，通过将使 所述第1参数的值互相不同的多个传递函数分别适用于所述第1信号，生成与各个第1参 数对应的合成信号。所述一致度算出部分别算出所述各个合成信号和所述第2信号的一致 度。所述参数选择部求出所述一致度为最大时的所述第1参数的值。
[0023] 像这样，通过将传递函数适用于第1信号来生成合成信号，并判定该合成信号与 第2信号的一致度，从而能够判定传递函数设定部设定的传递函数的妥当性。然后，通过寻 找使一致度最大化的参数，能够确定该参数的值。由于传递函数仅将第1信号的传播路径 与第2信号的传播路径的差异建模即可，因此与将传播路径整体建模的情况相比，传递函 数变得简单，也提高了测量精度。
[0024] 在上述测量装置中，所述接收部在所述信号被发送后，经过第1时间后，接收所述 第1信号，经过比所述第1时间长的第2时间后，接收所述第2信号。
[0025] 由于第1信号与第2信号相比在时间上更早地被接收，所以与第2信号相比在被 测量体中传播的距离要短。因此，第1信号与第2信号相比，受到的来自被测量体的影响要 少。因此，将该第1信号作为基准，且将该第1信号与第2信号的传播路径的差异建模，从 而能够高精度地求出所述参数。
[0026] 上述测量装置优选按以下所述方式构成。即，该测量装置具备向所述被测量体发 送信号，并基于由该被测量体反射的反射信号检测该被测量体的形状的形状检测部。所述 传递函数设定部基于所述形状检测部检测到的所述被测量体的形状设定所述传递函数。
[0027] 像这样，由于能够通过事先检测出被测量体的形状，求出第1信号以及第2信号的 传播路径，所以能够准确地设定传递函数。
[0028] 在上述测量装置中，所述信号为超声波信号，且能够将所述第1参数设为所述被 测量体的声速。
[0029] 由该测量装置能够测量被测量体的声速。
[0030] 在上述测量装置中，所述信号为超声波信号，也能够将所述第1参数设为所述被 测量体的宽带超声衰减系数。
[0031] 由该测量装置，能够测量被测量体的宽带超声衰减系数。
[0032] 上述测量装置优选按以下所述方式构成。即，所述一致度算出部分别算出所述各 个合成信号与所述第2信号的内积。所述参数选择部求出所述内积示出最大值时的所述第 1参数。
[0033] 即，若2个信号一致则两者的内积为最大，若不一致则两者的内积变小。因此，能 够作为合成信号与第2信号的一致度的指标而利用两者的内积的值。
[0034] 上述测量装置优选按以下所述方式构成。即，所述传递函数包含与所述第1参数 不同的第2参数。所述信号合成部分别将使所述第1参数以及所述第2参数的组合互相不 同的多个传递函数适用于所述第1信号，从而生成对应于各个所述组合的合成信号。
[0035] 像这样，使2个参数的组合不同地适用传递函数，从而能够算出对应于各个组合 的合成函数。
[0036] 在上述测量装置中，所述信号为超声波信号，所述第1参数为所述被测量体的声 速，且能够将所述第2参数设为所述被测量体的宽带超声衰减系数。
[0037] 由此，能够得到使被测量体的声速和宽带超声衰减系数的组合不同而求出的多个 合成函数。
[0038] 上述测量装置优选按以下所述方式构成。即，所述一致度算出部分别算出所述各 个合成信号和所述第2信号的内积。所述参数选择部求出所述内积示出最大值时的所述第 1参数和所述第2参数的组合。
[0039] 像这样，根据本发明结构，能够同时测量被测量体内的声速和宽带超声衰减（BUA) 系数。
[0040] 在上述测量装置中，能够将所述被测量体设为软组织中的皮质骨。
[0041] 由此，能够根据本发明的测量装置测量生物体内的皮质骨的声速或宽带超声衰减 系数等。
[0042] 在上述测量装置中，所述发送部发送的所述信号优选在所述皮质骨的表面附近传 播并被所述接收部接收。