JPH01503199A - 骨の状態を生体において評価する超音波評価方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に、骨の状態を定めるための診察方法に関する。

より詳しくは、本発明は、ヒト及び動物の成る竹の状態を非侵襲的に生体内にお いて定める方法を開示する。この情報は例えば骨粗髭症（異常に低い骨密度）又 は骨化石症（異常に高い骨密度）のような骨の状態の変化に関係した支障を主体 がもつか否かを定めるために使用しうる。

問題の解析と発明の目的 本発明は、骨の疾病及び他の骨の状態を検査することに関する。本発明は、特定 的に、ヒトの評価及び診察に予定されているが、例示的な実施例の明瞭な変更に よって、動物の骨の評価にも使用しうる。主な目的は、骨粗髭症の存在の診察で ある。

しかし腎不全及び骨の劣化による歯周炎の後の骨の状態の変化を含む他の状態も 、この方法を用いて検出しうる。本発明は骨折の検出と、骨折の治ゆの定量的な 評価にとっても有用である。

ヒトの骨格は、筒状骨（長くかたい骨）と、海綿状骨とから成っており、その各 々は、特定の比率の皮質骨（コンパクトな骨）と柔性（連結ストランド）とから 成っている。主に皮質（ｃｏｒｔｅｘ）から成る筒状骨は、四肢を形成する巾乗 性骨格を支配し、主に柔性から成る海綿状骨は、を柱及び骨盤の軸丹格を支配す る。

皮質骨においても、柔性においても、コラーゲンのフィブリルが全体に延在して いる。両者の差異は、実際には、程度の差異であり、コラーゲンのフィブリルの 網状組織が取る形状に依存する。フィブリルは、一般に、網状組織がロッドの網 状組織であるように分離されていてもよい。フィブリルはまたより密に広げられ ることによって、ロッドによって結合されたプレートの網状組織の外観を呈して もよい。どちらの場合にも、骨の成る容積は、鉱物化コラーゲンフィブリルから 成り、成る容積は、「骨髄」と呼ばれる流体から成る。

成る特別の骨が梁形成を取るか又は皮質形成を取るかは、骨の果す機能に大きく 依存する。骨の形成される仕方は十分明らかではないが、骨のゆ着の過程は、骨 が経験する応力に成る意味で応答する。従って、比較的高い応力を経験する骨の 領域、例えば足の脛骨の骨幹は、皮質骨に向う傾向を示す。低い応力を経験する 骨の領域はより柔性に向う傾向を示す。柔性の大部分の個所において、梁物質は 、皮質性の比較的薄い層で囲まれている。膝蓋骨は、多くは柔性であり、皮質下 層は、前面（ａｎｔｅｒｉｏｒ　５ｕｒｆａｃｅ）の直下にある◎本発明の主な 目標である骨粗髭症は、一般に年を取るにつれて人を悩ます原因不明の疾病であ る。骨粗髭症は、男性よりも女性に多発し、女性については、月経閉止の後に多 発する。白人の女性は、他の人種の女性よりもこの疾病にかかり易い。骨粗髭症 は、骨組織物質の絶対的な減少によって現出される。しかし残りの骨は正常であ 、る。骨粗髭症にかかった人は、皮質骨よりも骨梁ないし柔性をより高い比率で 失なう。骨粗髭症の普通の症状は、せむしであり、これはを髄の圧迫骨折、首の 骨折、重大たい骨及びラジアス（ｒａｄｉｕｓ）の末梢端（肱ｔ）の骨折によっ て生ずる。

骨粗腎症は、その初期においては物理的変形が明らかでないため、特に油断のな らない状態である。骨粗髭症は徐々に進行するので、早い時期の診断と適正な治 療とは重大な症状を改善する。更に、骨が形成されるモードのため、患者の比較 的若い時期の増大した運動の習慣とそれに組合された適切なダイエツトとは、こ の状態の効果を最小にするとも考えられている。婦人の場合、月経閉止前にこれ らのプログラムを開始することが適切である。骨粗髭症の診断と治療とは、各々 の患者が異なった「正常な」骨密度をもつという事実によって複雑化する。その ため、個々の患者の骨の成る特性（即ち、密度又は弾性）の変化の履歴を作成し 、少くとも部分的にこの履歴の変化に基づいて診断することが有用である。

本発明の別の目標である歯周炎は、上顎骨と下顎性の損失と、それに伴なう歯の ゆるみとをひき起こす。従来は、顎の責の欠損はＸ線検査によっていたが、Ｘ線 検査は、相当な骨の欠損が既に起こった後にした歯周炎の存在を示すことができ ない。

そのため、肯の状態の変化（骨物質の欠損及びこれに附随する骨の密度及び弾性 の減少を含むが、これのみには限定されない）を検出する手段を用意することが 望よ１．い。最適には、この手段は、非侵襲性、正確、高感度で、使用し易く、 入手が容易であるものとする。これは一般には、従来の技術では実現できない。

骨粗髭症の早期の診断のために、いくつかの方法が提案されている。これらの方 法には、全身体カルシウム中性子活性化分析（ＴＢＣ）、肱及びオス力ルクス（ ｏｓｅａ　Ｉ　ｃｕｓ）の単一光子吸収測定、（を柱及び大たい骨の首部の）複 式光子吸収測定、コンピューター支援断層撮影（ＣＡＴスキャンニング）並びに 超音波分析法が含まれる。

ＴＢＣ法は、要約すると、次の通りである。ＴＢＣには、約１４ＭｅＶのエネル ギーの高速中性子源を必要としている。中性子ビームは、被検体に向けられる。

成る原子の核は、入射中性子ビームのエネルギーに依存して、中性子を捕そくし 、励起される。励起された同位体は、直ちに（１０〜１２秒のオーダー）か又は 活性化生成物に特有の減衰期間の後に、１以上のγ線を放出　・することによっ て、安定な状態に戻る。放出されたγ線のエネルギーは、ターゲットの元素を特 徴付ける。カルシウムは、３．１ＭｅＶのエネルギーにおいてγ線を放出する。

γ線の強麿即ち単位容積当りのカウントレートは、存在している問題の元素の量 を指示する。ＴＢＣの欠点は、全人体カルシウムのみを好都合に測定するので、 骨粗髭症の初期に存在しうる骨物質中の局在化された変化が識別できないことに ある。またＴＢＣ装置は、原子炉、サイクロトロン又は放射性物質のような中性 子源を必要とする。また、大形の複雑な機会が必要なため、比較的高価となり、 数も少ない。そのため多くの患者にとって利用可能ではない。またこの方法は、 期待されるように、比較的高価である。また０、３〜０．５レムの比較的高い放 射線量が必要となり、反復検査ができない。

光子吸収測定は、エネルギーの異なった光子の物質による吸収に依存する技術で ある。単一光子吸収測定においては、単一エネルギー源が、単色の光子のビーム を放出する。伝送される光子の強度は、光子の走路上の物質について指数関数的 に減衰する。走行距離がわかると、介在する物質の密度を定めることができる。

単一エネルギー光子の問題は、骨を囲む軟組織のような多重減衰層の効果を解消 しえないことである。

そのため、複式光子吸収測定法が用いられる。この方法によれば、２つの別々の エネルギー例えば１５３Ｇｄ又は２つの別々のエネルギー源例えば１２５１及び ２４１Ａｍが用いられる。各々２つの未知について２つの式が結果し、これらが 、２つの物質の密度に減衰されない光子の強度と減衰された光子の強度とを関連 付ける。２つの式を解いて２つの密度を定めることができ、る。ＴＢＣの場合と 同様に、装置のコストが高く、数も少ない。

また軟組織は、皮膚の別々の成分である脂質と筋肉とから成っているので、団鴎 ／やせ」調整因子を使用しなければならない。

骨の密度は、ＣＡＴスキャンを用いることによっても定めることができる。ＣＡ Ｔスキャンナーは、Ｘ線伝送の多重の入射から像を計算する装置である。患者は 、全周の回りにＸ線感知レシーバ−を有する中空シリンダー中におかれる。Ｘ線 源は、患者の回りに回転し、患者を通って個別のＸ線ビームを送出し、このビー ムは、シリンダーの直径の反対側のレシーバ−によって受信される。この伝送は シリンダーの全周について反復される。受信センサーが受けるＸ線の強度は、患 者の身体を通る経路の全密度に関係している。送信器が患者の周囲を移動する間 にこれらの多数の読みが取られる。複雑なコンビニ−ターによる分析によって、 各々のレシーバ−が受けた読みが照合され、多くの伝送されるビームによって限 定される平面と平行に取られた患者の身体の薄いスライスの密度マツプが作成さ れる。

ＣＡＴスキャンの出力は密度マツプである。身体領域を通るＣＡＴスキャンは、 骨の密度に関係した情報を供与する。

ＣＡＴスキャンの実証された利点は、高再現性−高信頼性の装置であり、他の関 係した分野において十分に試験されていることである。またそれは、柔性と皮質 の密度を別々に量化する。

そのため、海綿骨の正確な密度を、周囲のコンパクトな皮質骨の存在による平均 化効果なしに定めることができる。

ＣＡＴスキャン技法の欠点は、装置がコスト高で、多くのコミユニティにおいて は入手可能ではないことにある。また、可搬型でなく、成る患者にとっては創傷 性と考えられている。

ＣＡＴスキャンの実施は、放射線学上の有資格の医師又は放射線学者と協同する 技師によらねばならないため、更にコスト高となる。またＣＡＴスキャンにおい ては患者がＸ線に露呈されるが、これは、成る医師及び患者にとっては望ましく ないと考えられている。ここで「患者」とは、ヒト及び動物の被検体を意味する 。

ヒト及び他の動物の骨を生体において非侵襲的に分析するために、超音波の使用 による測定も行なわれている。しかしこの測定は、多くの骨を囲む軟組織の存在 によって複雑になる。

皮膚を通って投入された超音波信号の速度は、竹を囲む軟組織の通過によっても 、問題の骨の通過によっても影響される。

軟組織の効果を最小とすることも可能であるが、そのための従来の試みは、相当 複雑なエコー分析及び注意深い測定の要求によって妨げられている。例えば米国 特許第４，３６１．１５４号「生体内で骨の強度を定める方法」を参照されたい 。

従って、本発明のいくつかの目的は、（１）非侵襲的な生体内技法によって骨の 状態を評定し、（２）実質的なＸ線量に患者を露呈させることなく骨の状態を評 価し、（３）患者の骨の状態を経済的に迅速に評価し、（４）数年間に亘って何 回も経済的に安全に実行することの可能な骨の状態の評価方法を提供し、（５） 高価な機器を必要とせずに、特に注意深い測定又は複雑な分析なしに技師によっ て実行可能な骨の状態の評価方法を提供することにある。

ここに使用されている限り、膝蓋骨とは、膝の前方部分を形成する厚い扁平な３ 角形の骨であり、「ニーキャップ」　（膝蓋骨）は、膝蓋骨と周囲の軟組織であ り、脛骨は足の下部の前部骨であり、「すね」は脛骨及び周囲の軟組織である。

発明の簡単な要約 本発明によれば、骨の状態は、骨の一部分を通って超音波信号を送出し、受信さ れる信号を分析することによって定められる。超音波信号は識別可能な波形又は 周波数の少くとも２つの成分を好ましくは含んでいる。これらの成分はパルス又 は連続波のフォーマット又はその成る組合せである。以下では、特に明記されな い限り、「パルス」という用語は、有限の持続時間の信号と連続波信号との両方 を意味する。狭帯域信号が使用される限り、これらは、同時に（例えば複合波形 の一部として）又は異なる時間に伝送することができる。別の方法として、広帯 域信号を用いてもよい。これは広い周波数帯域例えば約１００ｋＨｚから約３　 ＭＨｚのエネルギーを含む信号でもよい。２つ（又は以上）の成分の伝播の差は 、骨の状態についての情報を含んでいる。

本発明は、媒体を通る超音波信号の伝送速度が媒体の密度及び弾性に関係してい るという原理に基づいて作用すると考えられる。本発明はまた減衰が周波数依存 性であることの知見に依存している。皮質骨から柔性までの骨の可変の性質のた め、超音波信号の速度と媒体の密度及び／又は弾性との間の関係を正確に表現す ることはできない。しかし、大部分が皮質である骨と大部分が柔性である骨につ いて行なった実験の結果とよく相関される皮質骨と柔性とについてのモデルが提 案されている。

即ち超音波伝播の相対速度は、骨の破損し易さの指示として使用することができ る。パルスの送受信のために１対の変換器が使用される。これらの変換器は、超 音波パルス発生器と信号受信処理システムとに接続される。これらの変換器は、 竹の近くの２つの異なった個所に配されることにより、超音波信号が骨及び軟組 織中に送出されてこれを通過し、受信変換器によってさえぎられるように配置さ れる。

測定しようとする骨は、好ましくは、最小の軟組織で囲まれ、その表面は、好ま しくは、向い合う部分を備えているので、音のエネルギーは、実質的に平行に配 された送受信変換器の表面によって、これらの部分に人出することができる。従 って、超音波信号の第１到来部分の音の経路は、送信変換器の表面において開始 し、骨を覆う軟組織を通り、骨を通り、次に、受信変換器から骨を隔てる軟組織 を通り、最終的に、受信変換器に到達する（超音波信号の成る部分は、音響的に より長い別の経路上を伝播し、従って、より遅い時期に到達するであろう。）。

いろいろの骨部位を試験の目的に使用してよいが、（ａ）膝蓋骨を囲む軟組織層 を通る距離が骨を通る距離よりも著しく短かく、また（ｂ）膝蓋骨及び軟組織層 を通る伝播経路とほぼ平行でしかもこれとほぼ等距離の膝蓋骨の上方の軟組織を 通る音響伝播経路があるため、ニーキャップが有利な個所であることが見出され た。その他のを用な部位の例は、脛骨、上顎骨及び下顎骨がある。これらの２つ の後者の骨の検査は、歯周炎の発見の道を開くであろう。

本発明の第１実施例によれば、受信信号は、ノズルをン戸去するように処理され ることにより、超音波伝播遅れの持続時間をより正確に定めることを可能とする 。変換器の送信面と受信面との距離は、カリパスによって測定され、骨を通る速 度が計算される。この速度の計算に際して、骨を覆う軟組織の有限な厚みによっ て導入される誤差について測定伝播遅延を最初に修正することが望ましい。

骨及び軟組織を通って測定された速度、又は、軟組織について修正された速度は 、種々のデータと比較しうる。第１に、試験中の患者の時間履歴を作成し、骨の 密度及び／又は弾性の変化を表わす速度の変化をチェックすることができる。こ の形式の比較は、疾病の経過又は患者のリハビリをチャートする。また、全ての 関係ある年令の健康な個人及び疾病をもった個人を含めた公衆の広範な断面につ いて、骨の密度、弾性及び／又は速度を含むデータベースを作成することができ る。選定された閾値基準に基づいて、このデータベースの情報に、患者の骨の密 度、弾性及び／又は速度の測定値を比較し、患者の骨が健康か否かを臨床的に有 用な信頼性レベルで予測し、又は、患者が骨の疾病をもっている可能性を評価す ることができる。

本発明の第２実施例１とよれば、送受信変換器の間の距離の測定は必要ではない 。送出変換器によって送出される超音波信号は約１００ｋＨｚから約３ＭＨｚま での帯域内の、少くとも２つの別々の周波数成分をもっている。患者の軟組織と 骨とを通って伝播された後、この信号の低周波成分が最初に受信変換器に到達し 、おそ（到達する高周波成分が後続する。これら２つの成分の到来時間の比が骨 の状態の好い予測子であることが見出されている。受信された低周波（即ちＩ　 ＭＨｚ以下）の成分の出力スペクトラムの、同じ帯域内の適用された励起に対す る比のような、他の測値も、良い予測子のように思われる。この比は「利得関数 」と呼ばれる。ピーク振幅及びこのような利得関数の下方の面積も、予測子とし て使用可能である。更に、これらの種々の予測子は、更に高信頼度の予測子を実 現するために、タンデムに用いてもよい。

本発明の前述した目的並びに他の記述されない目的、利点及び特徴は、以下の詳 細な説明及びここに添付された請求の範囲を添付図面との関係において読むこと によって一層明らかとなるであろう。

図面の簡単な説明 図において、 第１図は、本発明の方法の各ステップを一般的に示したフロー図である。

第２図は、第４図の装置に用いられている変換器から送出される超音波信号のス ペクトラムを示す。

第３図は、本発明の方法の第１実施例によるより特定的なステップの連鎖として 、第１図のステップの構成をより詳細に示したフロー図である。

第４図は、本発明の２つの実施例の方法を実施するために使用可能な装置の略図 である（ただし第２実施例についてはカリパスは不要である）。

第５図は、１つの超音波パルスについて受信励起の振幅対時間の典型的なプロッ ティングを示した略図である。

する。

第９図は、本発明の方法の第２実施例によるより特定的なステップの連鎖として 、第１図のステップ７の構成をより具体的に示すフロー図である。

第１０Ａ、　ＩＯＢ図は、第９図の方法によって形成された時間域高周波波形及 び時間域低周波波形を略示する。

第１１図は、第８図の方法によって得た例示的データを示す表である。

実施例の詳細な説明 第１図には、本方法の基本的な工程が、概略的なフロー図によって図示されてい る。符号２によって示した第１工程は、超音波信号の発生、管理及び測定を実行 するための適切な装置を供与することを要求する。第４図について後に一層詳細 に説明するこの装置は、一般に、超音波（例えばパルス）発生器、１対の変換器 及び信号検出−分析ユニットから成っている。

広帯域波形発生器は、約１００ｋｌ（ｚから約３ＭＩＩｚのエネルギー成分を含 む音のパルスを約２　Ｘ　１０’秒の間前記変換器のうちの１つから発生させる ために、ブロック４に示すように設けられている。代表的な装置（後述する）か らの励振のスペクトルは、第２図に示されている。このスペクトル全体に亘って 信号の振幅及び出力が変動可能なことに注意されたい（この理由により、約２５ ０ｋＨｚ及び２．５ＭＨｚの別々の狭帯域信号を、前述したように、別の方法と して用いてもよい）。パルスの発生は、データ取得システムによって記録され、 このシステムは、磁気ディスク又は他の記録保存可能な媒体上にそれを記憶させ る。これを陰極線管又は他の適当な表示装置上に表示してもよい。次のステップ ６は、受信変換器においての音響励振のモニタリングを含む。

これらの励振は、背景ノイズと、骨及び軟組織を経て伝送される第１到来信号と 、骨及び軟組織を経て伝送される第２到来信号とを含む。ステップ６は、音響励 振に対応する電子信号を発生させ、データ取得システムによるこれらの励振信号 の受信の記録を記憶させ、同一の陰極線管表示部上にこれらの信号の受信の記録 を表示することを含む。ステップ７では、ステップ４及び６から得た受信信号は （アナログ又はデジタル消波及び種々の計算を含みうる各種の技法によって）、 処理され、２以上の誘導された測定を発生させる。これらの誘導された測定は、 次に、患者を類別化する因子、例えば、限定的にではないが、年令、性２人種及 び患者の骨の状態に対して受信信号特性を相関させる情報データベースと比較さ れる。

ステップ４〜６を数回反復してその結果を平均することによって、ランダムなノ ズルによる誤差を減少させることが好ましいが、これは、不可欠ではない。

患者の軟組織及び骨は、部分的には、その伝送特性が周波数の関数として変化す る複雑なネットワークのように作用する。

患者を通過する時の超音波人力励振の結果する変更は、受信側の変換器において 、大きく変更されたスペクトルを供与する。

このスペクトルは、異なる時において到来する少くとも２つの別々のパルス又は 信号を含んでいる。原初の伝送される超音波信号に対して比較されると共に相互 に対しても比較されるこれらのパルスの特性の、アナログ処理手段又はデジタル 処理手段による評価によって、患者の骨の状態についての情報が得られる。評価 すべき特性には、限定的にではないが、周波数、振幅及び位相が含まれる。

患者を通って伝搬される時に生ずる超音波励振の複雑な変化は、未だ十分には理 解されていない。現在のところ、膝蓋骨については、問題の周波数スペクトルに おいて、比較的高い周波数成分は、骨を覆う軟組織を経て漏れモードとして通過 し、比較的低い周波数成分は、比較的密な骨の中の並行な経路に沿って伝搬され る。より詳細には、膝蓋骨については、比較的低い周波数信号は、平面の直下の 比較的密な皮質下骨層中を伝搬されるものと思われる。この骨の経路は、加えら れた超音波パルスの高周波成分を著しく減衰させる。他の骨についての変化は、 それほどよく理解されていない。

本発明の第１実施例（第３．４図参照）によれば、変換器は、デジタルカリパス 装置３８に取付けられている。カリパスは、評価しようとする骨の部分の回りに 、変換器が患者の周囲の皮膚と接触した状態において閉ざされる。変換器と皮膚 との間の超音波エネルギーの結合は、インピーダンス整合ゲル又は他の同様の材 料によって容易にされる。励振が発信され受信される時に、キャリパ−は、ブロ ック８によって示すように、パルスの通った距離（即ち、変換器の向い合う表面 の間の距離）を自動的に測定する。伝送データ及び励振データが記録された後、 テンプレート信号が、１０によって示したように供給される。この信号は、受信 側の変換器においての励振に対応する信号に、相互相関機能によって整合される 。相互相関機能の評価によって、ベースライン信号を形成するノイズのか波が可 能となるので、パルスの正確な到来時間をビンポイントすることが容易となる（ ブロック１２）。今や、１２からのパルス走行の経過時間と、８からの走行距離 との両方が知られたので、骨及び最小限度の周囲の軟組織を通る超音波パルスの 平均速度を計算することができる（ブロック１４）。

通常は膏の多い個所である膝蓋竹のところにも、患者によっては、少くない量の 軟か、い組織の存在することがあるので、軟組織の効果を除くために、速度測定 を修正したり調節したりすることが有用となる。本発明に従って、患者の身長一 体重比に関係した因子を使用することができる。

速度の測定は、別の方法として、前出の米国特許第４３６１１５４号（川魚によ って本明細書の一部分となる）により詳細に記載されている。より複雑なエコー 技術に従って、患者の軟組織について調節したり修正したりすることができる。

この方法は、軟組織と骨との界面を信号が横切る際に超音波エネルギーの一部分 が骨から反射されるという事実を利用している。各々の変換器から超音波パルス を発信し、反射エコーパルスを受信するまでの時間を測定することによって、超 音波信号経路の各々の先端において骨を覆う軟組織の厚みを測定することができ る。

この技法には、両方の変換器から超音波パルスを発信して両方の変換器において の励振をモニターすることのできる装置が必要となる。軟組織を通る超音波の速 度は既知であり、約１５５０ｍ／秒である。従って、超音波エコー発信の記録の チェックによって、超音波パルスが軟組織を通過し、骨から反射され、発信側変 換器に戻るまでの時間が、各々の変換器について得られる。この走行の間の速度 を知ることによって、経路の長さも定めることができる。軟組織を通るこの経路 の長さを変換器の間の全距離から引算すると、骨を通った距離がめられる。また 骨を通る伝搬時間も、前記のようにして定めた軟組織を通る走行に要した時間を 測定された時間から引算することによって計算される。

２つの変換器の間において測定される距離も、標準的な「皮膚フォルト」試験に よって得た因子によって、患者の軟組織特性に関連して正規化することができる 。皮膚（スキン）フォルト試験によれば、患者のいくつかの指定された個所にお いて、これらの個所の軟組織の皮膚量を、カリパスを用いて測定する。

一般大衆から多量のデータを収集し、皮膚フォルト試験に基づいて、一般的な「 肉付き」に従って、人々をランク付けした。

この試験に基づいた指標は、骨及び軟組織を通って測定された速度を正規化する ためにも使用することができた。

身長／体重比、皮膚フォルト基準、エコー技法など、どの方法によって得たもの であっても、軟組織についての調整は、以下に、「軟組織調整因子」と称される 。即ち、測定された絶対速度と、「軟組織調整因子」とから、軟組織調整速度が 、ステップ１８において定められる。

軟組織調整速度は、多くの仕方で使用でき、第３図には、そのうちの２つの方法 が示されている。第１に、調整速度は、広い階層の人々から集めた調整速度の編 集データのエントリーと比較される（２２）。このデータバンクは、年令その他 の患者の特徴（例えば、性２人種２種放向集団など）及び既知の骨格の状態に従 って組織化することができる。即ち、４０才の婦人の調整速度が大衆中の４０才 の婦人の既知速度の範囲に含まれれば、この人は健康な骨をもっていると言えよ う。その逆に、調整された速度が、健康な６０才の婦人に通常組合される範囲に 入っている場合は、異常な状態である確率は実質的に高く、予防上及びリハビリ テーション上の処置を開始することが賢明であろう。

調整速度は、検査中の患者について行なった以前の測定及び将来の測定と比較す ることもできる（ステップ２６）。この計画の下では、何年かに亘って１人の個 人について測定が行なわれよう（ステップ２４）。超音波速度の際立った変化は 、骨の状態の際立った変化を表わすものとなろう。骨の状態の変化の方向に依存 して、患者の健康が回復途上にあるか又は悪化しているかを定めることができよ う（ステップ２８）。

次に、第４図を参照して、本方法を実施するのに適した装置に−，〉いて詳細に 説明する。各々の変換器４０．４２は、広帯域高角波数超音波パルスを発信する ことができる。０２２５４マサチー、−セッツ州ワルサム、クレセント通り２２ １、バナメトリックス社によって製造された変換器例えばバチメトリックスモデ ルＡ３３３Ｓトランスジユーサーを使用して、良い結果が得られた。これは２． ２５ＭＨｚ変換器として表わされる。２．２５ＭＨｚは、いくつかの理由によっ て、望ましい基本周波数である。第１に、この周波数において超音波を送受信し うる変換器は、比較的小形であり、直径が２．５４ｃ１１１（１インチ）の約１ ／３である。そのため、これらの変換器は、患者の身体のいろいろの部分に好都 合に係合させることができる。第２に、周波数は、少くともｌＸｌ０’秒の短い 時間の測定値を解像しうる装置の感度が得られるように、十分に高い値としなけ ればならない。これは、少くともＩ　ＭＨｚの周波数を必要とする。比較的高周 波数の装置は、比較的低周波数の装置に比べて、時間測定値の解像能力がより高 くなる。不幸なことに、周波数が高すぎると、受信側変換器において受信される 信号の振幅は、骨の内部又は周囲の境界面においての反射によって相当に減衰す る。本発明者らは、約２．５Ｍｌ１ｚの基本周波数が、感度と発信振幅との競合 する配慮の間の妥当な調和点を与えることを見出した。第２図を参照して、前述 した変換器によって送出される信号のスペクトルが示されている。理解されるよ うに、このスペクトルは、約１００ｋＨ２から約３　ＭＨｚまでの実質的なエネ ルギー成分を含んでいる。この広汎なスペクトルが望ましいのは、骨を経て伝送 される信号が、３００ｋＨｚ４Ｗｊ近の周波数において際立ったエネルギーをも ち、軟組織を経て伝送される信号が、２．５ＭＨｚ付近の周波数において際立っ たエネルギーをもっためであり、そのため１、変換器−信号発生器５２は、両方 の周波数域において動作可能とすべきである。

これら２つの伝送（即ち、骨及び軟組ａ）は、実質的に独立しているので、別々 の周波数において動作する複数の狭帯域ソース又は単一の広帯域ソースによって 励振された狭帯域変換器によって、同様の結果が得られる。

変換器（複数）は、０２１６６マサチユーセツツ州ニユートン、６６０−・スト リート、フレッド・Ｖ・フロウラ−社によって、モデル名“ウルトラ−カル′の 下に市販されている自動電子デジタルバーニアカリパス３８上に取付けられる。

バーニアカリパスは、固定のアーム４４と可動のアーム４６とを備えている。可 動のアーム４６が支持アーム４８に沿って移動すると、変換器面４４′。

４６′の間の距離が表示部５０上に表示される。このカリパスの構造は、開示さ れた発明にとって大切ではなく、普通のバーニアカリパスを用いてもよい。しか しその場合には、距離の値を手動で読出して記録すると共に、この距離をデータ 処理装置に手動で読込むことが必要となろう。

使用に当り、送信側の変換器４０と受信側の変換器４２とは、患者の身体の骨部 分６０、好ましくは膝蓋骨の両側の表面上に当接させる。パルス発生器５２は、 持続時間が約２ＸｌＯ−６秒のパルスを発生させる。このパルスは、電気接続部 ５４を経て、発信側変換器４０に転送される。それと同時に、電気接続部５６に 沿って発信信号がデータ取得システム５８に転送され、発信信号の送出を指示す る。この信号は、送出時を記録するために、信号処理装置によって使用される。

データ取得システムについては、マサチューセッツ州ビーボディ、アナロジック ス・コーポレイシジンのデータ・プレシジョン・ディビジョンによって製造され た「データ６０００Ｊを使用して、良好な結果が得られた。

パルスは、測定される部分６０を通過し、受信側の変換器４２によって受信され る。受信側の変換器４２は、導線６２を経てデータ取得システム５９に電気的に 転送される信号を送出する。これらの信号は、変換器４２によって受信される超 音波パルスに対応している。

データ取得システム５８は、それが受信する信号の振幅を記憶すると共に、標準 型のＣＲＴ表示部６４上に、時間変化振幅を表示することができる。データ取得 システムは、第４図に略示したように、データ計算手段６６を備えている。カリ パス３８によって測定した、変換器面４４’　、　４Ｂ’の間の距離を表わす信 号は、後述するように、後のステップにおいて使用するために、電気接続部６８ を経て、コンピューター６６に転送されている。

次の図である第５図には、後述する「整合されたろ波」の相互相関技法が適用さ れる前の受信側変換器が受けた典型的な応答が略示されている。第５図において 、ディスプレイは、６４により示されている。水平軸線は、経過した時間を表わ している。

原点から楕円６４４の終点までの時間は、１５−２０　Ｘ　１０’秒のオーダー である。垂直軸線は、受信信号の振幅を表わしている。

円６４２中に示された信号の部分は、「メイン・バング」と称され、送出パルス の記録を形成する。大体において楕円６４４に囲まれた信号部分は、受信側の変 換器によって受信されたベースラインノイズである。楕円６４６によって示され た信号部分は、送出パルスの結果として骨及び軟組織を通過する信号が受信側変 換器によって最初に受信されたことを表わしている。この受信された信号は、２ つの識別可能な成分から成っている。これらは、最初に到来する低周波信号と、 それに続く、後に到来する高周波信号である（これらは、それぞれ［受信された 第１の識別可能な成分」及び「受信された第２の識別可能な成分」と称すること ができる。成る数（例えば１６以上）の別々の初パルスから受信信号の振幅を平 均化することが特に好ましい。ランダムな信号例えばノイズは平均化によって零 になる傾向をもっている。

第５図の略図によって明らかなように、信号６４６がベースラインノイズ６４４ から出る時間を正確に定めることは困難である。

到来時間を定める際の誤差が、１ｘｉｏ’秒のように大きいと、速度の計算の誤 差（誤り）が１０％と非常に大きくなることがある。この誤差量による測定は、 有用であっても、この誤差を可能な限り除去する（又は少くとも最小とする）こ とがもちろん望ましい。

幸いに、誤り訂正法が開発されている。これは、例えばワイリー社から１９６０ 年に出版された、Ｙ、Ｗ、り一著「通信の統計理論」のような、種々の刊行物に 、十分に記載されている。

誤り訂正方法は、第６図に略示されている。一般に、ベースラインノイズは、信 号の平均化及び相互相関によって、受信信号の表示から消去される。骨を経て受 信される平均化された第１到来信号の形状に相当な程度まで整合されたテンプレ ート信号が供給される。以下において明らかとなるように、竹を通る受信信号の 前縁にテンプレートが正確に同一であることは必要ではなく、単に類似している ことが必要である。テンプレートは、その患者について受信された支配的なツー ・リエ成分の適切なサイクル数を取ることによって、例えば取得される。好まし くは、２つのテンプレート信号が使用され、その１つは、骨を通る伝送に所属し 、第２のものは、軟組織を通る伝送に所属する。後者の信号は、標準的な信号で ありうるが、その理由は、軟組織を通る超音波の速度と軟組織の周波数応答とが 患者ごとにほとんど相違しないためである。テンプレート内の成る適切な数のサ ンプル点を与えるために、２つの異なったテンプレート信号について２つの別々 のサンプリング間隔及び／又はサンプリング率を用いることが時に望ましい。

信号の成るわずかな部分、例えば１サイクルの１８ｒ分が保持される。相互相関 関数Ｃ（ｄ）は、 として定義される。

関数Ｆ　（ｔ）は、第６図に示すように、受信側変換器によって受信された信号 である。関数Ｇ（ｔ−ｄ）は、原点の付近においてのみ非零のテンプレート信号 である。骨を通る信号の到達時点をビンポイントするために、時間が零から無限 に及ぶ積分を行なう。次に“ｄ”が零から無限大に及ぶ間のこの積分の第１極値 を選定する。

Ｃ（ｄ）の絶対値が、人為信号に特有の成る閾値を超える第１極大値を超過Ｉま た時点６４８は、後述する場合を除いては、信号が最初に到達Ｉ−だ時である。

これは次のことによって生ずる。

伝送パルスを最初に受信するまでは、関数Ｆ　（ｔ）は、主要バ、／グとベース ライン６４４との急速に振動する信号から成っている。

これらの信号は一般に約２Ｍ！（ｚにおいて振動する。その逆に、青果にとって 適切なテンプレート信号は、３．３ＸＩＯ−６秒の周期をもち、従って周波数は ３３０Ｈｚである。主要なバング及びベースラインのノイズは、正から負に変化 するので、２つの関数Ｆ　（ｔ＞及びＧ　（ｔ−ｄ）の積の積分は、高速振動の 全ての時において零となる。テンプレートＧ　（ｔ−ｄ）及びＦ（ｔ）　（今や 伝送パルスからの信号から主に成っている）である相互相関関数の積が非零値を もつのは、伝送パルスが到達（時点６４８）するまでは起こらない。受信信号が テンプレートに最も近い値となる時に、この積は、極大値となる。主要なバング が第２図の広帯域波形をもつ代りに複数の別々の信号から成る場合に対応した状 態となる。

前述したように、相互相関関数の極大値が第１到来パルスの到来と合致しないい くつかの場合がある。これらは、３第１到来パルスの振幅がテンプレートに対し て逆の符号になっている場合である。例えば、第１到来信号が負の場合に青信号 の正の区分からテンプレートが選ばれている場合である。これらの場合は、相互 相関関数が最大値の前に比較的大きな負のエクスカーションをもつことを認識す ることによって容易に識別できる。

この場合には、第１到来パルスの到来は、大きな負のエクスカーションにおいて 表わされる。負のテンプレートをもったものと正のテンプレートをもったものと の２つの相互相関関数を実行し、観察された結果に基づいた適切な保存すべき記 録を選択することによって、より正確な測定を行ないうる。また、相互相関関数 を平方してもよく、この場合には、結果関数の極大値は、第１到来パルスの到来 と合致する。テンプレートＧ（ｔ−ｄ）をＣ（ｔ）と組合せてＣ’（ｄ）を得る ように、整合ろ波のプロセスを１回以上実行することも時には望ましい。

この信号整合形態は、前述１７たデータ取得方式によって自動的に実現すること ができる。

この整合ン戸波は、患者の診察の時には行なわずに、記憶されたデータについて 後に行なってもよい。相互相関関数が極大にされ、信号伝播の経過時間が定めら れた後、以前に測定された変換器の間の距離を経過時間で割算することによって 、速度を計算することができる。

変換器間の経路を通る平均速度を定めたら、肯を囲む軟組織を通る超音波パルス の通過の効果を除くことが適切である。それは、１つの変換器から次の変換器へ のパルスの通過時間には、超音波パルスが骨を通過している時間と、超音波パル スが骨を囲む軟組織を通過している時間とが含まれるからである。更に、超音波 パルスの走行距離には、骨を通る距離と、骨の両側の軟組織を通る距離とが含ま れる。軟組織を通るこの通過遅延を勘案しえないと、単に走行距離を時間で割算 することによる速度の計算の精度が低下する。

青果の状態を検査し、骨相眩症についてテストするためには、膝蓋骨が、人体の 中で非常に良い場合であることが、実験によって示された。膝蓋骨は、軟組織を 実質的に含まない人体の部分である。また膝蓋骨は、はとんど柔性（骨粗踵症の 効果が最も早く且つ最も深刻に感じられる形態の骨）から成っている。

本発明者らは、脛骨稜は、骨腫の状態を調べるための人体の中の良好な場所であ ると考える。

前述したように、膝蓋骨及び脛骨稜において測定することに利点があっても、こ れらの個所においての多量の軟組織の存在は、結果に多少とも影響する。従って 、患者の特定の軟組織の状態について調整することによって、速度の測定値を修 正することが適切である。前述したように、これらの方法には、エコー技法、ス キンフォルト試験及び身長／体重の比較が含まれる。どの方法によって計算した 速度も、「調節された竹速度」と呼ばれる。

調節された骨速度が１度定められたら、この値を用いて、患者の骨格状態を評価 することができる。これは、広い範囲の公衆から得た調節された・斤速度１、− 前記の調節さイまた刊速度を比較することによって行なうこ七ができる。理想的 には、調節された骨速度の一般的なデータペースは年令及び他の特性の範囲につ いて分類し、成る年令及び特徴の健康な人の典型値が知られるようにする。この データベースは、通常よりも多孔質なものから通常よりも密なものまでの、骨密 度の状態のスペクトルに対応する一連の速度を、各々の年令又は年令群について 含んでいてもよい。患者の調節された骨の速度を彼らの年令に対する調節された 骨速度のスペクトラムと比較することによって、患者の）目’Ｊ的な骨の状態を 定めることができる。

また、成る個人が、骨粗髭症の疑いがあったり、その治療を受けＣいる場合、同 じ患者の以前の測定値に、特定の測定値を比較することができる。これらの測定 値は、系列的な測定としで知られる。これにより、その進行又は劣化を図式化し 、また治療することができる。

伝送された波形の振幅の形状に基づいて患者の骨の状態を評価することも、本発 明の方法の１つの特徴である。受信された超音波パルスの波形の形状は、患者の 骨格の状態及び密度についての貴重な情報を含んでいる。本発明者らは、健康な 患者の場合に、受信変換器に最初に到達する膝蓋骨を通る信号の形状が、約３０ ０ｋＨｚの周波数のｒｍｓベースラインノイズの２倍以上の、形状の定まった振 動の第２部分と、２．５ＭＨｚに近い非常に高振幅−高周波数の振動とによって ほぼ特徴付けられることを見出した。第７図に青信号のこの形状を示す。第７図 において、健康な骨を通過した信号は、“７０°により示される。第８図におい て、病気の骨を通過した信号（「病信号ｊは、“８０”により示される。この図 かられかるように、病信号は、高周波数−高振幅において開始する、はぼ形状の 定まっていない振動において到来する。

波形の形状のこの変化に内在する機構と波形の意味とは、十分には理解されてい ない。形状の定まった低周波信号は、縦波又は圧縮波を示し、高周波−高振幅振 動は横波又はせん断波である。縦波は、伝播方向と平行な方向の媒体の振動から 結果し、せん断波は、伝播方向と直角の振動の実証である。縦波は一般に横波よ りも高速である。しかし骨粗髭症においては、柔性部分を通る圧縮超音波パルス の走行路は、より多く制限されており、従つて、柔性形成物の終端と介在する流 体ポケットとによって中断されると考えられる。媒体においてのこれらの不連続 は、骨の弾力を変更させ、超音波パルスに合体されたエネルギーの放散を生ずる ので、骨粗髭症の患者の場合、圧縮超音波パルスの振幅は減少する。

また、変換器が頭部波及びせん断波を開始（即ち送出）するようにしてもよい。

これらの波とそれらが誘起する別の波との伝播速度は、変換器の間の竹の状態及 び性状についての別の情報も供与する。成る骨は多くの異なったモードで励起さ れうる。

関心のある骨の特性（例えば、多孔性、密度及び弾性）について特に敏感な伝送 のモードを見出すことが目標である。

これらの他の波形式を発生するために、第４図の構成以外の仕方で送受信変換器 を形成してもよい。変換器の斜めの配置又は正常の配置が望ましい。例えば、頭 部波を発生させるためには、骨に対向する骨の同じ側に変換器を隔だでてもよい 。従って、本発明は（互いに向い合う平行に隔だてられた変換器の）、第４図の 構成には限定されない。

連続波信号がパルス信号の代りに投入される場合、信号処理は、変更される。適 切な信号処理は、例えば、引用によってここに組込まれるＲ、Ｂ、アッシュマン 等の「骨腫の弾性特性測定のための連続波技法」第１７巻、　３４９−３８１頁 （１９８４）に示されるように、当業者には既知である。

本発明の第２実施例によれば、本発明者らは、低周波振動と高周波振動とが異な った時点に到達することを利用して、変換器の分離と関係なく、この分離の測定 を必要としない測定技法を見出した。前述したようにこの例では、変換器を支持 し位置決めしてこれらを患者に対してしっかりと保持するための何らかの機構は なお使用する必要はあるとしても、デジタルカリパス３８は割愛しうる。この目 的のために同じカリパスを使用してもよいが、そのデジタル出力は不要である。

その他については、（この装置は、第４図のものと同じである。従って、この例 と前記の例との主な差異は、ハードウェアにあるのではなく、受信変換器４２に 到来する信号の処理にある。

この処理は、第９図に示されている。第１に、従来の技法を用いて、受信信号の フーリエ変換を計算する（ステップ１０２）。

次に、Ｉ　ＭＨｚより高い全ての周波数を除き（ステップ１０４）、２　ＭＨｚ より低い全ての周波数を除く（ステップ１０Ｂ）　２つの逆変換を行なう。これ らの逆変換は、第１０Ａ、　１０８図に１１２　、１１４としてそれぞれ示した 時間域低周波信号と時間域高周波信号とを生ずる（これら２つの信号は、受信信 号の第１及び第２の受信された識別可能な成分と呼ばれる）。

周波数信号と時間域低周波信号との周波数分離によって、１つだけの広帯域パル スではなく、同時にか又は連続的に送出される２以上の帯域制限パルスによって 骨を附勢することによって、均等の結果が得られる。即ち、低周波レスポンスと 高周波レスポンスとは、異なった時又は同時に測定しうる。受信信号を「組織」 成分と「骨」成分とに分離するために浜波（アナログ又はデジタル）を用いても よい。変換がさけられ、しかもほぼ均等の結果が得られるので、これは、信号処 理を簡略にする。これらの代表的な処理の代りに、種々のスペクトルの推定技法 を用いてもよい。

時間領域高周波信号と時間領域低周波数との選定された特性間の関係を評価（ス テップ１０８）　して骨の状態の指示を得る。

この評価は種々の測定を含みうる。例えば、低周波パルス成分１１２と高周波パ ルス成分１１４との第１到来時の比を取ると、骨粗鬆性のよい診断予知かえられ ると考えられる。第１１図は、この比の平均と、骨粗髭症、正常及びスポーツマ ン（即ち、走者）の３つのカテゴリーに予め分類された４７人の婦人のサンプリ ングの分布の標準偏差を表の形で示している。このデータへの周知の「を分布」 の適用は、９８％の信頼度レベルまで、「正常な患者」のグループと骨粗髭症の 患者のグループとが、前記の比によって識別されることを示す。このように、計 算された比を１以上の所定の閾値と比較し、患者の試験の結果を、その患者が異 常な骨の状態をもつ対応した可能性に組合されたカテゴリー中に入れることがで きる。いろいろの閾値（条件可能性レンズ範囲）は、全部の患者について同一で なくてもよい。異なる年令、性２人種又は他の特徴をもった患者についているい ろの異なった閾値を使用しうる。

同様に、成る期間の間に患者について得た測定値の予測子の変化率についての異 なったレベルの信頼又は条件可能性を設定しうる。即ち、１年間にＸ％の割合で 予測子が単調に変化する患者は、骨粗幹症であること又はなることのｙ％の機会 をもつと言える。適切な信頼度レベル仕分は及びその閾値の設定は、多数の患者 の試験と結果の普通の統計的分析とを単に必要とする直裁な訓練である。

第１到来時間の比を用いる代りに、本発明者らは、受信信号の出カスベクトルを 励起の出カスベクトルで除算した周波数依存利得関数を骨の状態の評価子として 使用することによって良い成果が得られることを見出した。しかし、分母には零 がありうるので、単純な除算を行なう代りに、高周波成分による低周波成分のデ コンボリューションを近似すると共にノイズ及びこれらの零を補償する関数を励 起法により形成することが望ましい。この関数は、−例として、ウエイナーン戸 波によって得られる。又は、利得関数は、各々（例えば、Ｉ　ＭＨｚより低い部 分）の低周波部分に制限することができる。これらの利得関数の下方の領域とそ のピーク値との両方は、骨の状態の良好な指示子のように思われる。

音響信号の低周波成分と高周波成分とが異なった時点において到達する事実を更 に利用し、例えば（成るものは低周波成分をもち、他のものは高周波成分をもつ ）、一連のパルスを送出することによって、これらの高周波成分と低周波成分と を別々に発生させることもできる。この可能性に留意して、前記のように使用さ れた単一の「パルス」は、少くとも１つの低周波パルスと少くとも１つの高周波 パルスとの可能性を含むように解すべきである。

以上の方法の記述は、限定的にでなく、例示的に解釈すべきである。膝蓋骨は、 粱骨の評価及び骨粗鬆症の診断又はモニターのための人体の好ましい試験個所と して同定され′Ｃいる。

脛骨は、コンパクトな骨の検査にとって有用な結果を与える。

骨粗眩症の観察についての脛骨の結果は、脛骨が柔性でなく皮質骨（ｃｏｒｔｉ ｃａｌ　ｂｏｎｅ）から主に成っているため、成る程度制限される。そのため、 骨粗鬆症の効果は、膝蓋骨及びを髄のような粱骨においてほど早くは、脛骨にお いては感じられない。骨粗髭症の診断に関係して本方法を以上に説明したが、本 方法は、他の骨の状態の診断にも使用しうる。これは、−例として、この方法は 歯周炎をひき起こす歯周骨の欠損を診断し、骨折の治療を評価するためにも使用 しうる。

また本発明は、動物の骨の状態にも適用されるが、適用された可聴励起の周波数 スペクトルは、動物に適合するように変更する必要があろう。また、竹粗黙症以 外の状態を評価する場合に周波数スペクトルを変更することも時には望ましい。

当業者に自明な他のいろいろの変更又は改良が可能である。また本発明は、骨の 侵襲試験にも有用でありうる。この目的のために、変換器を先端に取付けた針を 、被検骨と直接に接触するように取付けてもよい。もちろん、この場合、軟組織 の調節が必要となる。

従って本発明は、前述の例ではなく、以下の請求の範囲及び均等物のみによって 制限される。

ＦＩＧ、　８ ＡＶＥＲＡＧＥＲＡＴＩＯＳＴＤ、ＤＥＶ、　Ｔ　ｔ［９Ｂ”７．１ＦＩＧ、　 ９ 桐ｃＬ４９．’ｌｋＬ　Ｔ　ｔ（ｓｓｙ、）国際調査報告 積１．．＋４１．＋１１＾９．１．。１．−ＰＩＩｓ、？ＣＴ／’：５８７１０ １２９６ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　τｈＺ　Ｉ　Ｎ置’ＪＡτｌ０ＮＡＬ　ＳＥＡ、Ｒ ＣＨＲＥＰＯＲＴ　０ＮＴｈｅ　Ｅ、ｖｒｏｐｅａｎ　Ｐａｔｅｒｚ：　Ｏｆｆ ？ｉｃｅ　ｉｓ　ｉｎ　ｒｈｏ　ｗａｙ　１ｉａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔ？、ｅｓｅ ｐａｒｔｘｃｕｌａｒｓ　ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｍｅｒｅｌｙ　ｇｉｖｅｎ　ｆ ｏｒ　ｔＴｈｅ　ｐｕｑｏｓｅ　ｏＥＬｎｆＯｒｍａｔ　ユＯｎ　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ．少くとも２つの識別可能な成分をもった超音波信号を患者に送出し、こ の信号は、最小の軟組織によって囲まれうる骨ばった部位の表面に近い第１位置 中に送出され、ｂ．該骨ばった部位の表面上の第２部位の近くにおいて、音響附 勢をモニターし、モニターされる励起に対応する電気信号（「受信信号」という ）を発生させ、ｃ．第１の識別可能な成分と受信された第２の識別可能な成分と を、該受信信号から導出し、 ｄ．受信された第１の識別可能な成分と第２の識別可能な成分とを比較して骨の 状態の指示を得る各工程から成る患者の骨の状態を評価する方法。 ２．骨ばった部位の表面上の第１位置と第２位置とが実質的に向い合う位置であ る請求の範囲第１項記載の方法。 ３．骨ばった部位が、膝蓋骨、脛骨、上顎骨及び下顎骨から成る群中から選ばれ る請求の範囲第２項記載の方法。 ４．識別可能な受信成分を受信信号から導出する工程が、第１の所定周波数より も高い周波数の成分を受信信号から抽出して時間領域高周波信号を供与すると共 に、第２の所定の周波数よりも低い周波数においての成分を該受信信号から抽出 して時間領域低周波信号を送出することを含み、受信された第１及び第２の識別 可能な成分を比較する工程が、時間領域高周波信号を時間領域低周波信号に比較 することを含む請求の範囲第１項記載の方法。 ５．該第１及び第２の所定の周波数が同一の周波数である請求の範囲第４項記載 の方法。 ６．該第１及び第２の所定の周波数が異なった周波数である請求の範囲第４項記 載の方法。 ７←時間領域高周波信号を時間領域低周波信号に比較する工程が時間領域高周波 信号の第１到来時間と時間領域低周波信号の第１到来時間との比を取る工程を更 に含む請求の範囲第４項記載の方法。 ８．時間領域高周波信号を時間領域低周波信号に比較する工程が、これらの信号 の出力スペクトルの関数を周波数の関数として発生させる工程を更に含む請求の 範囲第４項記載の方法。 ９．該関数の下方の域を少くとも１つの閾値と比較し、この比較に応答して、患 者の骨の状態が異常である可能性を同定する別の工程を含む請求の範囲第８項記 載の方法。 １０．異常な骨の状態が骨粗鬆症である請求の範囲第９項記載の方法。 １１．骨ばった部位が膝蓋骨である請求の範囲第１０項記載の方法。 １２．前記所定周波数よりも高い周波数及び低い周波数の成分を受信信号から抽 出する前記工程が （１）受信信号のフーリエ変換を計算し、（２）フーリエ変換データから第１逆 変換を発生させ、第１所定周波数よりも低い全ての周波数を除去し、前記時間領 域高周波数を発生させ、 （３）該フーリエ変換データから第２逆変換を発生させ、第２所定周波数よりも 高い全ての周波数を除去し、時間領域低周波数を供与する 各工程を更に含む請求の範囲第４項記載の方法。 １３．時間領域高周波信号を時間領域低周波信号に比較する工程が、時間領域高 周波信号の第１到来時間と時間領域低周波信号の第１到来時間との比を発生させ る工程を更に含む請求の範囲第１１項記載の方法。 １４．時間領域高周波信号を時間領域低周波信号に比較する工程が、これらの信 号の出力スペクトルを発生させることを更に含む請求の範囲第１１項記載の方法 。 １５．比較工程が、時間領域高周波信号による時間領域低周波信号のデコンポリ ューションを近似する周波数依存関数を発生させることを含む請求の範囲第１１ 項記載の方法。 １６．前記関数の下方の面積を少くとも１つの閾値と比較し、この比較に応答し て、患者の骨の状態が異常である可能性を同定する工程を更に含む請求の範囲第 １４項記載の方法。 １７．前記関数のピーク振幅を少くとも１つの閾値と比較し、この比較に応答し て、患者の骨の状態が異常な可能性を同定する工程を更に含む請求の範囲第１４ 項記載の方法。 １８．ａ．約１００ｋＨｚから約３．ＯＭＨＺの周波数のエネルギー成分を含む 超音波信号を患者に対して送出し、該パルスは、最小の軟組織によって囲まれた 骨ばった部位の表面に近い第１位置に送出し、 ｂ．該骨ばった部位の表面上の第２部位の近くにおいて、音響附勢をモニターし 、モニターさせる励起に対応する電気信号（「受信信号」という）を発生させ、 ｃ．該受信信号から、第１所定周波数よりも高い周波数にある成分を抽出して、 時間領域高周波信号を送出すると共に、第２所定周波数よりも低い周波数の成分 を抽出して、時間領域低周波信号を送出し、 ｄ．時間領域低周波数を送出された低周波信号と比較して骨の状態の指示を供与 する 各工程から成る患者の骨の状態を評価する方法。 １９．該第１及び第２所定周波数が同一の周波数である請求の範囲第１８項記載 の方法。 ２０該第１及び第２所定周波数が異なった周波数である請求の範囲第１９項記載 の方法。 ２１．時間領域低周波信号を超音波信号と比較する工程が利得関数を発生させる 工程を更に含む請求の範囲第１８項記載の方法。 ２２．前記利得関数の下方の面積を少くとも１つの閾値と比較し、この比較に応 答して、患者の骨の状態が異常である可能性を同定する工程を更に含む請求の範 囲第２１項記載の方法。 ２３．異常な骨の状態が骨粗石症である請求の範囲第２２項記載の方法 ２４．骨ばった部位が、膝蓋骨、脛骨、上顎骨及び下顎骨から成る群中から選択 される請求の範囲第２３項記載の方法。 ２５．前記所定周波数よりも高い周波数及び低い周波数の成分を受信信号から抽 出する工程が、 （１）受信信号のフーリエ変換を計算し、（２）フーリエ変換データから第１逆 変換を発生させ、該第１所定周波数よりも低い全ての周波数を除去し、時間領域 高周波信号を供与し、 （３）該フーリエ変換データから第２逆変換を発生させ、該第２所定周波数より も高い全ての周波数を除去し、時間領域低周波信号を供与する 各工程を更に含む請求の範囲第１８項記載の方法。 ２６．時間領域低周波信号を超音波信号に比較する工程が、該信号の利得関数を 発生させる工程を更に含む請求の範囲第２５項記載の方法。 ２７．前記利得関数の下方の面積を少くとも１つの閾値と比較し、この比較に応 答して、患者の骨の状態が異常である可能性を同定する工程を更に含む請求の範 囲第２６項記載の方法。 ２８．前記利得関数のピーク利得を少くとも１つの閾値と比較し、この比較に応 答して、患者の骨の状態が異常であることを同定する工程を更に含む請求の範囲 第２６項記載の方法。 ２９．時間領域低周波信号を超音波信号に比較する工程が、時間領域高周波信号 の相対位相を超音波信号の相対位相に比較し、この比較に応答して、患者の骨の 状態が異常であることを同定する工程を更に含む請求の範囲第１８項記載の方法 。 ３０．ａ．最小の軟組織によって囲まれている患者の骨ばった部位の表面に近い 第１位置に、超音波信号を送出し、ｂ．該骨ばった部位に近い第２位置において 、音響励起をモニターし、該励起に対応した電気信号を発生させ、ｃ．該第１位 置と該第２位置とは、該骨ばった部位の表面上において、実質的に互に対向し、 ｄ．患者のモニターされる音響励起の特徴を示す少くとも１つの波形を、骨の状 態のスペクトラムを各々の年令範囲について含む公衆の代表的サンプルからの波 形の特徴のカタログと比較し、 ｅ．その特徴が患者のものと最もよく整合する波形を該カタログから選択し、 ｆ．整合されたカタログ波形によって表わされる年令及び骨の状態を患者の年令 と比較することによって、患者の骨の状態を定める 各工程を含む患者の骨の状態を評価する方法。 ３１．超音波信号が約３００ｋＨｚのエネルギー成分を含む請求の範囲第３０項 記載の方法。 ３２．超音波信号が約１００ｋＨｚから約３ＭＨＺまでのエネルギー成分を含む 請求の範囲第３１項記載の方法。 ３３．モニターされる音響励起の波形の特徴が、超音波信号に対するモニターさ れる音響励起の利得関数である請求の範囲第３０項記載の方法。 ３４．モニターされる音響励起の波形の特徴が利得関数の１つの特徴である請求 の範囲第３０項記載の方法。 ３５．補正された速度から患者の骨の状態を定める工程が、ほぼ患者と同年令の 人のもつ骨の状態のスペクトラムに対応する補正された速度データに患者の年令 と補正された平均速度とを比較する工程を更に含む請求の範囲第３０項記載の方 法。 ３６．骨ばった部位を通る計算された平均速度から患者の骨の状態を定める工程 が、 （１）或る期間に亘る同一の患者のいろいろの：試験について、平均補正速度を 記録し、 （２）後の試験からの補正された速度の平均を、以前の試験からの補正された速 度の平均と比較し、 （３）平均補正速度の時間に関する正の変化を、骨の状態と相関させると共に、 平均補正速度の時間に関する負の変化を骨の状態の劣化と相関させる 各工程を更に含む請求の範囲第３０項記載の方法。 ３７．ａ．（ｉ）送出面を備えている、広帯域音響信号を送出するための第１変 換器手段と、（ｉｉ）受信面を備えている、該周波数帯域内の励起をモニターす るための第２変換器手段と、（ｉｉｉ）おそらくは軟組織によって囲まれた患者 の骨ばった部位の両側に、該第１変換器手段の送出面と該第２変換器手段の受信 面とを配置する位置決め手段と、（ｉｖ）該第１変換器手段を励起して前記帯域 内の音響信号を送出する信号発生手段と、（Ｖ）該信号発生手段と該第２変換器 手段とに電子的に接続されていて、該第２変換器手段においての音響励起の時間 変化に対応する信号を記録することのできる、データ取得システムと、（ｖｉ） 記録データを処理するための電子データ計算手段と、を含む装置を用意し、ｂ． 該信号発生器によって音響信号を発生させ、該送出変換器手段から該骨ばった部 位に、該音響信号を送出し、ｃ．該第２変換器手段において音響励起をモニター し、モニターされる励起に対応した信号を、該データ取得システムに送信し、 ｄ．該データ取得システムによって、該モニターされる信号の時間履歴を記録し 、 ｅ．モニターされる励起の時間変化履歴の記録と比較するための電子テンプレー ト信号を供与し、ｆ．モニターされる励起に対応する信号と該テンプレート信号 との間の相互関数を最大として、該第２変換器手段への音響信号の到来時の記録 をぼかす上のノイズの効果を最小とし、ｇ．受信変換器手段に音響信号の応答が 到達する時間を定め、該時間及びパルス送出時間から、骨及び軟組織を通る音響 信号の走行時間を定め、 ｈ．該第１及び第２変換器手段の間を音響信号が通過する距離を測定し、 ｉ．計算された到来時間によって測定距離を除算して、骨ばった部位及び周囲の 軟組織を通る音響信号の速度を計算し、ｊ．軟組織の適切な正規化因子の適用に よって、患者の軟組織について速度を正規化し、 ｋ．年令及び骨の状態に従って組分けされた大衆のいろいろのグルーブについて の正規化された速度の統計的な表現に、該正規化された速度を比較し、 ｌ．この比較に応答して、患者の骨の状態を表示する各工程を含む、患者の骨の 状態を評定する方法。 ３８．音響信号が約１００ＫＨＺから約３ＭＨＺの周波数域のエネルギー成分を 有する請求の範囲第３７項記載の方法。 ３９．工程ａ，ｂ，ｃが複数の音響信号について反復され、複数の音響信号に応 答して、モニターされる励起を平均化する工程が更に含まれ、モニターされる励 起の記録された履歴が、平均化されたモニターされた励起の履歴を含み、受信変 換器手段への音響信号の応答の到来時間が、音響信号の平均化応答の到来時間を 定めることを含む請求の範囲第３７項又は第３８項記載の方法。 ４０．評定される骨の状態が骨粗鬆症である請求の範囲第３７項記載の方法。 ４１．音響信号が少くとも１つのパルスを含む請求の範囲第３７項又は第３８項 記載の方法。 ４２．評定される骨の状態が骨粗鬆症である請求の範囲第４１項記載の方法。 ４３．音響信号が連続波信号の或るパラメーターの変化である請求の範囲第３７ 項又は第３８項記載の方法。 ４４．該パラメーターが連続波信号の位相である請求の範囲第４３項記載の方法 。 ４５．ａ．約１００ＫＨＺ〜約３ＭＨＺの周波数帯域内にエネルギーをもつスペ クトルを有する超音波信号を、軟組織によって囲まれた患者の骨ばった部位の表 面に近い第１位置に送信し、ｂ．該骨ばった部位の表面に近い第２位置において 、該超音波による音響励起をモニターし、該励起に対応した電気信号を発生させ 、該データ取得システムによって、該信号を記録し、ｃ．該第１位置と第２位置 との間の距離を測定し、ｄ．該第１位置から該第２位置へ超音波信号の走行時間 を定め、 ｅ．該測定工程及び該走行時間を定める工程に応答して、最小の軟組織を囲む骸 骨ばった部位を通過する超音波信号成分の速度を定め、 ｆ．骨ばった部位を囲む軟組織を通る信号伝播の効果を勘案するように調節され た補正速度を、該速度から計算し、ｇ．該補正速度から患者の骨の状態を定める 各工程を含む、患者の骨の状態を評価する方法。 ４６．超音波信号が少くとも１つのパルスを含む請求の範囲第４５項記載の方法 。 ４７．該超音波信号が、該周波数帯域の第１部分にエネルギーを有する第１信号 部分と、該周波数帯域の第２部分にエネルギーを有する第２信号部分とを含む請 求の範囲第４６項記載の方法。 ４８超音波信号が連続波信号であり、超音波信号の送出が該連続波信号のパラメ ーターの変化に対応する請求の範囲第４４項記載の方法。 ４９該パラメーターが該連続波信号の位相である請求の範囲第４４項〜４７号の いずれかに記載の方法。 ５０．超音波信号を発生させて走行時間を定める工程が複数回反復され、これら の複数の超音波信号の補正速度の平均を定める工程が更に含まれる請求の範囲第 ４４項記載の方法。 ５１．超音波信号が少くとも１つのパルスを含む請求の範囲第５０項記載の方法 。 ５２．骨ばった部位が、膝蓋骨、脛骨、上顎骨及び下顎骨から成る群の１つであ る請求の範囲第５１項記載の方法。 ５３．患者の状態を定める前記工程が、（１）テンプレート信号を発生させ、 （２）該テンプレート信号とモニターされる励起に対応する平均化信号との間の 相互相関関数を発生させ、（３）該相互相関関数を評価して、骨ばった部位の第 ２の表面に超音波信号が到達した時間を定める各工程を更に含む請求の範囲第５ ０項記載の方法。 ５４．補正速度の平均を定める前記工程が、（１）軟組織調整因子を定めるため に、患者の物理的特性を測定し、 （２）骨及び軟組織を通る平均パルス走行時間を軟組織調整因子によって調整す ることによって軟組織の効果を補償する各工程を更に含む請求の範囲第５３項記 載の方法。 ５５．補正速度の平均から患者の骨の状態を定める工程が、患者と同じ年令の人 についての骨を通る平均速度の測定を表わすデータに、補正速度の平均を比較す る工程を更に含み、該データは、骨の状態の広汎なスペクトラムを含む請求の範 囲第５４項記載の方法。 ５６．補正速度の平均から患者の骨の状態を定める工程が、（１）或る期間に亘 る同じ患者のいろいろの試験について、補正速度の平均を記録し、 （２）後の試験からの補正速度の平均を、以前の試験からの補正速度の平均と比 較し、 （３）この平均の時間に関する正の変化を骨の状態の改善に相関させ、該平均の 負の変化を骨の状態の劣化に相関させる各工程を含む請求の範囲第５４項記載の 方法。 ５７．検査される骨の状態が骨粗鬆症である請求の範囲第５０項記載の方法。 ５８．骨ばった部位が膝蓋骨と脛骨とから成る群の１つである請求の範囲第５７ 項記載の方法。 ５９．検査される骨の状態が歯周骨の疾患である請求の範囲第５０項記載の方法 。 ６０．骨ばった部位が上顎骨と下顎骨とから成る群の１つである請求の範囲第５ ９項記載の方法。 ６１．患者の骨の状態を評価する装置であって、ａ．約１００ＫＨＺから約３． ０ＭＨＺにエネルギー成分を含む超音波信号を、皮膚を経て、骨ばった部位及び 周囲の軟組織を通るように、該骨ばった部位の附近の第１位置において患者に向 って送出する手段と、 ｂ．該骨ばった部位の近くの第２位置に到達する音響励起をモニターし、該励起 に対応する電気信号（「受信信号」と呼ばれる）を発生させる手段と、 ｃ．所定の第１周波数よりも高い周波数の成分を該受信信号から抽出して時間領 域高周波信号を供与すると共に、所定の第２周波数信号よりも低い周波数の成分 を抽出して時間領域低周波信号を供与する手段と、 ｄ．時間領域高周波信号を時間領域低周波信号と比較して骨の状態の指示を供与 する手段と を有する装置。 ６２．該第２位置と該第１位置とが骨ばった部位の両側において実質的に互に対 向する請求の範囲第６１項記載の装置。 ６３．時間域高周波信号を時間域低周波信号と比較する前記手段が、時間域高周 波信号の第１到来時間と時間軸低周波信号の第１到来時間との比を発生させるよ うになっている請求の範囲第６１項記載の装置 ６４．時間域高周波信号を時間域低周波信号と比較する前記手段がこれらの信号 の出力スペクトラムの周波数依存関数を発生させるようになっている請求の範囲 第６１項記載の装置。 ６５．前記比較手段が、前記関数の下方の面積を少くとも１つの閾値と比較し、 この比較に応答して、患者の骨の状態が異常である可能性を同定するようになっ ている請求の範囲第６４項記載の装置。 ６６．前記比較手段が、前記関数のピーク振幅を少くとも１つの閾値と比較し、 この比較に対応して、患者の骨の状態が異常であることの可能性を同定するよう になっている請求の範囲第６４項記載の装置。 ６７．前記第１及び第２の所定周波数よりも大きく且つ小さい周波数の成分を該 受信信号から抽出する前記手段が、更に、（１）該受信信号のフーリエ変換を計 算する手段と、（２）フーリエ変換データから第１逆変換を発生させ、該第１の 所定周波数よりも低い全ての周波数を除去し、時間領域高周波信号を供与する手 段と、 （３）フーリエ変換データから第２逆変換を発生させ、該第２の所定周波数より も高い全ての周波数を除去し、時間領域低周波信号を供与する手段と を更に含む請求の範囲第６１項記載の装置。 ６８．時間領域高周波信号を時間領域低周波信号と比較する手段が、時間領域高 周波信号の第１到来時間と時間領域低周波信号の第１到来時間との比を計算する 手段を含む請求の範囲第６９項記載の装置。 ６９．時間領域高周波信号を時間領域低周波信号と比較する手段が、これらの信 号の出力スペクトラムの周波数依存関数を発生させる手段を含む請求の範囲第６ ７項記載の装置。 ７０．前記比較手段が、前記関数の下方の面積を少くとも１つの閾値と比較して 患者の骨の状態が異常であることの可能性を同定するようになっている請求の範 囲第６９項記載の装置。 ７１．前記比較手段が、前記関数のピーク振幅を少くとも１つの閾値と比較し、 この比較に応答して、患者の骨の状態が異常であることの可能性を同定するよう になっている請求の範囲第６９項記載の装置。 ７２．ａ．約１００ＫＨＺから約３．０ＭＨＺのエネルギー成分を含む超音波信 号を、骨ばった部位及び周囲の軟組織を経て伝送するように患者に向って送出す る手段と、 ｂ．該第１面に実質的に対向する、該骨ばった部位の第２面に到来する音響附勢 をモニターし、該附勢に対応する電気信号（「受信信号」と呼ばれる）を発生さ せる手段と、ｃ．所定の周波数よりも低い周波数にある成分を該受信信号から抽 出して時間域低周波信号を供与する手段と、ｄ．核時間域低周波信号を超音波信 号と比較して骨の状態の指示を供与する手段と、 を有する、骨の状態を評価する装置。 ７３．前記比較手段が、時間域低周波信号を超音波信号と比較する利得関数を発 生させる請求の範囲第７２項記載の装置。 ７４．前記比較手段が、時間域低周波信号と超音波信号との出力スペクトラムの 利得関数を発生させる請求の範囲第７２項記載の装置。 ７５．前記比較手段が、利得関数の下方の面積を少くとも１つの閾値と更に比較 し、この比較に応答して、患者の骨の状態が異常であることの可能性を同定する 請求の範囲第７４項記載の装置。 ７６．前記比較手段が、利得関数のピーク振幅を少くとも１つの閾値と比較し、 この比較に応答して、患者の骨の状態が異常であることの可能性を同定するよう になっている請求の範囲第７４項記載の装置。 ７７．所定周波数よりも低い周波数の成分を受信信号から抽出する手段が、更に 、 （１）該受信信号のフーリエ変換を計算する手段と、（２）フーリエ変換データ から逆変換を発生させ、所定周波数の回りの全ての周波数を除去して時間域低周 波信号を供与する手段と を備えている請求の範囲第７２項記載の装置。 ７８．超音波信号がパルスである請求の範囲第７２項記載の装置。 ７９．超音波信号が連続波信号であり、送出手段は、該連続波信号の或るパラメ ーターに変化を与えるようになっている請求の範囲第７２項記載の装置。 ８０．ａ．約１００ＫＨＺから約３．０ＭＨＺにエネルギー成分を含む超音波パ ルスを、おそらくは最小の軟組織によって囲まれている骨ばった部位の附近の第 １位置において、患者に向けて送出する手段と、 ｂ．データ取得システムと、 ｃ．骨ばった部位近くの第２位置に、該第１面と実質的に向い合いに設けられ、 音響励起をモニターし、該励起に対応する電気信号を発生させて該データ取得シ ステムに供給し、これによって記録させる手段と、 ｄ．患者のためのモニターされる音響励起の少くとも１つの波形特性を、各々の 年令について骨の状態の或るスペクトラムを含む公衆の代表的なサンプルからの 波形の特徴のカタログと比較する手段と、 ｅ．患者の特徴に最も整合された特徴の波形を該カタログから選択する手段と、 ｆ．整合されたカタログ波形によって表わされる年令及び骨の状態を患者の年令 と比較することによって患者の骨の状態を定める手段と を有する、患者の骨の状態を評価する装置。 ８１．ａ．約１００ＫＨＺから約３．０ＭＨＺのエネルギー成分を含む超音波パ ルスを、おそらくは最小の軟組織によって囲まれている骨ばった部位の附近の第 １位置において、患者に向けて送出する手段と、 ｂ．該骨ばった部位の附近の第２位置において音響励起をモニターし、該励起に 対応する電気信号を発生させる手段と、ｃ．該電気的信号を記録するようにした データ取得システムと、 ｄ．第１位置と第２位置との間の距離を測定するための測定手段と、 ｅ．該電気信号及び測定手段に応答して、該骨ばった部位を通過する超音波エネ ルギー成分の速度を定めるための手段と、ｆ．該速度を定める手段に応答して、 骨ばった部位を通る速度から患者の骨の状態を定める手段とを有する患者の骨の 状態を評定する装置。 ８２．超音波信号が少くとも１つのパルスを含む請求の範囲第８１項記載の装置 。 ８３．前記送出手段が、骨ばった部位に複数のパルスを送出するようになってお り、速度を定める手段が、これらの複数のパルスについてそれぞれのパルス成分 の平均速度を定めるようになっている請求の範囲第８２項記載の装置。 ８４．患者の骨の状態を定める手段が更に（１）テンプレート信号の供与手段と 、（２）モニターされる励起に対応する平均信号とテンプレート信号との間の相 互相関関数を発生させる手段と、（３）平均化された複数のパルスがモニターさ れる励起に最初に寄与した時を定めるように該相互相関関数を評定する手段とを 更に含む請求の範囲第８３項記載の装置。 ８５．速度を定める手段が、骨及び軟組織を通る平均パルス走行時間を軟組織正 規化因子により補整することによって軟組織の効果について補正する手段を含む 請求の範囲第８３項記載の装置。 ８６．患者の骨の状態を定める手段が、骨の状態の広汎なスペクトラムを含む患 者と同年令の人についての骨の測定を通る平均速度を表わすデータに、骨ばった 部位を通る患者の計算された平均速度を比較するようになっている請求の範囲第 ８５項記載の装置。 ８７．患者の骨の状態を定める手段が、（１）或る期間に亘る同じ患者の別々の 試験について、骨ばった部位を通る計算された平均速度を記録し、（２）後の試 験からの計算された平均速度を、以前の試験からの計算された平均速度と比較し 、 （３）平均速度の時間についての正の変化を骨の状態の改善に相関させると共に 、平均速度の時間についての負の変化を骨の状態の劣化に相関させるようになっ ている請求の範囲第８５項記載の装置。 ８８．ａ．約１００ＫＨＺから約３．０ＭＨＺの帯域内のエネルギー成分を有す る音響信号を発生するための、送出面を有する送出手段と、ｂ．該周波数帯域内 の励起をモニターするための、受信面を備えたモニター手段と、 ｃ．軟組織により囲まれている患者の骨ばった部位の両側に該第１変換器手段と 第２変換器手段とを配するための位置決め手段と、 ｄ．送出変換器手段をトリガーしてその送出面から音響信号を送出するための信 号発生器手段と、ｅ．該信号発生器手段及び該モニター手段に電子的に接続され たデータ取得システムと、を有し、該データ取得システムは、 （１）音響信号が送出される時間を定めて記録し、（２）該モニター手段からの 音響励起信号を時間についてモニターし記録し、 （３）平均化されたモニターされる励起の履歴を時間についてするようになって おり、更に、 ｆ．記録されたデータを処理するための電子的なデータ処理手段を有し、該デー タ処理手段は、 （１）該モニターされる励起の記録され平均化された時間変化履歴に、電子テン プレート信号を比較し、（２）該テンプレート信号と該平均化されたモニターさ れる励起に対応する信号との間の相互相関関数を最大として、該モニター手段に 音響信号が到来した時の記録をぼかす上のノイズの効果を最小とし、 （３）該モニター手段に該平均化信号応答が到達した時を定め、骨及び軟組織を 通る該平均化信号の走行時間を該時間から定め、更に、 ｇ．該送出面と受信面との間を音響信号が通過する距離を測定し、この測定を表 わす信号を該計算手段に供与する手段と、を有し、 ｈ．該計算手段は更に、 （４）測定された距離を計算された到達時間で除算することによって骨ばった部 位及び周囲の軟組織を通る信号の平均速度を計算し、 （５）適切な軟組織調整因子を適用することによって、患者の軟組織の特徴に関 して速度を調節し、（６）年令及び骨粗鬆症の健康に従って組分けされた公衆の いろいろの群について調節された速度の統計的な表現に、該調整された速度を比 較し、 （７）該比較に応答して患者の骨の状態の確率論的な評価を発生させるようにし た、患者の骨の状態を評価する装置。 ８９．音響信号が少くとも１つのパルスを含む請求の範囲第８８項記載の装置。 ９０．ａ．約１．５ＫＨＺから約３．０ＭＨＺまでの周波数帯域内にエネルギー 成分を含む音響信号を患者の選択された骨の表面上の第１位置に送出する手段と 、 ｂ．該パルスに応答して、患者の骨を経てその表面上の第２位置まで伝送される 励起をモニターする手段と、ｃ．該送出手段及びモニター手段に電子的に接続さ れたデータ取得システムとを有し、該データ取得システムは、（１）該信号パル スが送出される時点を定めて記録し、（２）該モニター手段から音響励起信号を 時間について記録するようになっており、更に、 ｄ．記録されるデータを処理するための電子データ計算手段を有し、該計算手段 は、 （１）該モニターされる励起の該記録された時間変化履歴に、電子テンプレート 信号を比較し、 （２）該モニターされる励起と該テンプレート信号に対応する該信号との間の相 互相関関数を最大として、モニター手段にパルスが到達する時間の記録をぼかす 上のノイズの効果を最小とし、 （３）該モニター手段に該信号応答が到達する時を定め、この時から、骨及び軟 組織を通る該信号の通行時間を定め、更に、ｅ．音響信号が送出信号とモニター 手段との間を走行する距離を測定してこの測定を表わす信号を計算手段に供与す る手段と、を有し、 ｆ．該計算手段は、更に、 （４）該距離測定信号に応答して、音響信号の走行時間で測定距離を除算するこ とによって、骨ばった部位と周囲の軟組織とを通る音響信号の速度を計算し、 （５）適切な軟組織正規化因子の適用によって、患者の軟組織の特徴について速 度を補正し、 （６）年令及び骨の状態について組分けされた公衆のいろいろの群についての正 規化された速度の統計的表現に、前記の正規化された速度を比較し、 （７）この比較に応答して患者の骨の状態の確率論的な評価を発生させるように した、患者の骨の状態を評定する装置。 ９１．（ｉ）音響信号が、少くとも１つのパルスを含み、（ｉｉ）前記送出手段 が患者の選択された骨に複数のパルスを送出するようにされ、（ｉｉｉ）データ 取得システムは、モニターされた励起の履歴を時間について平均化すると共に、 この平均化された励起を記録するようにされ、（ｉｖ）モニターされた励起の記 録された時間−変化記録がその平均化された時間−変化履歴である請求の範囲第 ９０項記載の装置。 ９２．軟組織によって囲まれた骨の生体においての物理的性質を測定する方法に おいて、 （１）第１超音波信号及び第２超音波信号を伝送個所から該軟組織及び骨を経て 伝送し、 （２）骨及び周囲の軟組織を通る第１及び第２超音波信号によって生じた第１及 び第２の受信信号を、受信個所において受信し、 （３）骨を囲む軟組織を特徴付ける情報を前記第１受信信号から形成し、 （４）骨を特徴付ける別の信号を該第１及び第２受信信号の組合せから形成する ことから成る方法。