宮坂 好一¹, 廣田 浩二¹, 酒井 亮一¹, 皆川 栄一¹, 村下 賢¹, 大橋 暁², 大西 五三男², 中村 耕三²

Koichi MIYASAKA¹, Koji HIROTA¹, Ryoichi SAKAI¹, Eiichi MINAGAWA¹, Masaru MURASHITA¹, Satoru OHASHI², Isao OHNISHI², Kozo NAKAMURA²

¹アロカ株式会社研究所, ²東京大学医学部整形外科教室

¹Research Laboratory, Aloka Co., Ltd., Tokyo, Japan, ²Department of Orthopaedic Surgery, Faculty of Medicine, University of Tokyo, Tokyo, Japan

キーワード :

【はじめに】
近年，高齢化の進展に伴い変形性関節症の患者数が増加している．超音波を用いて関節軟骨の厚みや体積を定量評価するためには，関節軟骨の音速を把握する必要がある．そこで，in-vitroで関節軟骨音速を高精度に計測する方法を考案したので報告する．
【方法】
反射法で軟骨媒質中の超音波の飛翔時間を計測し，この値と光学的な軟骨割面の厚み計測値から軟骨の音速を求める^1）．超音波法での計測位置と光学的な厚み計測を行う割面位置とを高精度に一致させるために，Fig1に示す専用の計測治具を開発した．Fig2に示す軟骨試料を収納する専用アクリルボックスを用意し，このボックスの側面を基準面に設定することで，超音波法と光学法の音速計測位置を精度良く一致させた．目標の位置精度は0.1mm以内とした．使用した超音波探触子はPanametrics社製NDT-M311で，送波した超音波の中心周波数は7.3MHz，−3dB帯域幅は7.9MHz，焦点距離は63.5mm，焦点位置での−6dBビーム幅は1.03mmである．送受信機は同社製NDT-5800で，反射エコーはディジタルオシロスコープで収集し，このデータをパソコンへ転送してオフライン処理した．超音波の飛翔時間は，軟骨境界面からの反射エコー振幅のピーク位置を検出して求めるが，受信RF信号を解析信号に変換後，これの絶対値の最大値を測定媒質の境界位置とした．今回は，豚の膝軟骨を対象に音速計測を試みた．
【結果】
考案した軟骨音速計測治具を用いて，超音波法と光学法との計測位置を目標精度内で一致させることができた．そこで成豚と幼豚の大腿骨遠位顆部の膝関節軟骨を対象に，軟骨音速を計測した結果，成豚の軟骨音速は1717±105m/s，幼豚は1488±48m/sで，成豚軟骨の音速が速かった．
【まとめ】
関節軟骨の音速を精度良く計測する方法を考案し，性能を評価した．
【参考文献】
1）S.L.Myers et al., Experimental assessment by high frequency ultrasound of articular cartilage thickness and osteoarthritic changes, J. Rheumatol., 22, 109-116, 1995.