DE3788299T2

DE3788299T2 - Verfahren und Gerät zur Beurteilung einer Wirbelsäuledeformation.

Info

Publication number: DE3788299T2
Application number: DE87304069T
Authority: DE
Inventors: Choju Aoki; Yasuhiro Uotani; Gentaro Yamashita
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1986-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2007-05-08
Also published as: DE3788299D1; EP0245098B1; EP0245098A2; EP0245098A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Prüfen von Deformationen eines Wirbelkörpers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein Gerät zum Prüfen von Deformationen eines Wirbelkörpers, der einer jener Knochen ist, die die Wirbelsäule bilden. Eine Überprüfung des Vorhandenseins einer Wirbelkörperdeformation, die von Osteoporose begleitet ist, wie auch eine Klassifizierung der Deformation ist für das Erfassen des Verlaufs der Osteoporose und zur Bestätigung der Auswirkung der Therapie von großer Bedeutung.
Nach dem Stand der Wissenschaft wurde das Vorhandensein einer Deformation eines Wirbelkörpers, der einer jener Knochen ist, die die Wirbelsäule bilden, von einem Arzt durch visuelle Begutachtung von Profil-Röntgenaufnahmen der Brustwirbel oder Lendenwirbel beurteilt. Im Vergleich mit einer Fraktur der sogenannten Röhrenknochen wie Femur, Tibia, Radius, Ulna usw., ist jedoch die Beurteilung einer Wirbeldeformation schwierig, da es sich üblicherweise um eine keilförmige Deformation, Druckfraktur, Impressionsfraktur usw., handelt und somit jede Beurteilung unvermeidlich individuelle Unterschiede mit sich bringt. Selbst bei dem Versuch, zur Bestätigung der Auswirkung einer Therapie Veränderungen über einen Zeitraum aufzuzeichnen, kann das Fortschreiten der Deformation, falls vorhanden, nicht leicht bestimmt werden, da die Deformation nicht quantifiziert werden kann.
EP-A 0069229 offenbart ein Verfahren zur Verringerung der Auswirkung einer Bewegung des Patienten in der Röntgendiagnose, wobei verschiedene Aufnahmen von einem Videosignal erhalten werden, das eine Bildersequenz eines in Untersuchung befindlichen Patienten enthält, wobei erste und folgende Bilder, die in dem Signal enthalten sind, gespeichert und zur Bildung einer sekundären Maske verwendet werden, die dann von den Bildern, die in dem Videosignal enthalten sind, subtrahiert wird. Ein System für die Analyse von Wirbelsäulenmißbildungen ist aus Medical & Biomedical Engineering & Computing 1982, 20, 715-726, bekannt, wobei eine Deformität in der Krümmung der gesamten Wirbelsäule durch Digitalisierung der Röntgendaten gemessen wird.
Es wurde zwar ein Verfahren berichtet, bei dem das Verhältnis (a/d) der mittigen Länge (a) zu der vorderen Randlänge (d) des dritten Lendenwirbels als Index (Lumbar Spine Score) für das Ausmaß der Knochenatrophie bestimmt wird, oder eine Veränderung in den länglichen und seitlichen Knochenstrahlen der dritten Lendenwirbel als Index für das Ausmaß der Knochenatrophie beobachtet wird (Klassifizierung der Schwere durch Jikei University), oder eine Prüfung der Fraktur eines Wirbelkörpers durch Messung der mittigen Länge (a), vorderen Randlänge (d) und rückwärtigen Randlänge (c) eines Wirbelkörpers vorgenommen wird [The New England Journal of Medicine, Bd. 306, 446 (25. Februar 1982)], ein Verfahren zur Klassifizierung des Deformationstyps eines Wirbelkörpers ist aber bisher nicht bekannt.
Demgemäß ist die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung die Beseitigung der obenerwähnten Nachteile nach dem Stand der Wissenschaft sowie die Schaffung eines Verfahrens zum Prüfen von Deformationen eines Wirbelkörpers in einem Subjekt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
(i) Messen einer mittigen Länge (a), einer rückwärtigen Randlänge (c) und einer vorderen Randlänge (d) aus einer Vielzahl von Profil-Röntgenaufnahmen, die von einem Teil von im wesentlichen deformationslosen Wirbelkörpern erhalten wurden, welcher dem Teil des zu beurteilenden Wirbelkörpers entspricht; Speichern der Messungen in einem Speicher und Bestimmen der Werte von c/d, a/c und a/d, der Mittelwerte und der rückwärtigen Randlängen (c) bzw. der vorderen Randlängen (d) und der Standardabweichungen Rc und Rd der Werte c bzw. d;
(ii) Messen der Werte a, c und d aus einer Vielzahl von Profil- Röntgenaufnahmen, welchen von Wirbelkörpern mit mindestens einer Deformation erhalten wurden, und Speichern dieser Messungen in dem Speicher und Bestimmung der Werte c/d, a/c, a/d und , , Rc und Rd;
(iii) Erstellen eines Beurteilungsstandards aus den in den Schritten (i) und (ii) erhaltenen Daten zur Bestimmung der Art der Deformation entsprechend einer Klassifizierung "deformationsloser" Wirbel, "keilförmiger" Wirbel, "invers-keilförmiger" Wirbel, "Fisch-Wirbel und "flacher" Wirbel;
(iv) Messen von a, c und d aus einer Profil-Röntgenaufnahme des zu beurteilenden Wirbelkörpers, Speichern der Meßwerte in dem Speicher und Bestimmen von c/d, a/c und a/d; und
(v) Klassifizieren der Deformation des zu beurteilenden Wirbelkörpers nach dem c/d-Wert im Fall von "keilförmigen" und "invers-keilförmigen" Wirbeln, nach den Werten , , Rc, Rd und c/d im Fall eines "flachen " Wirbels und nach den Werten , , Rc, Rd, a/c, a/d und c/d im Falle von "deformationslosen" und "Fisch"-Wirbeln, um die Deformation zu beurteilen und die Auswirkung einer Therapie auf diesen zu beurteilenden Wirbelkörper zu beobachten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Gerät zum Beurteilen eines Wirbelkörpers auf Deformationen gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 geschaffen, welches Gerät in Anspruch 7 definiert ist.
Die folgende Beschreibung dient der näheren Erklärung der vorliegenden Erfindung, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, von welchen:
Fig. 1 eine Profil-Röntgenaufnahme eines Wirbelkörpers zeigt;
Fig. 2 die Verhältnisse der jeweiligen Wirbelkörperdeformationen und der vorderen Randlänge (d), rückwärtigen Randlänge (c> usw., nach dem Beurteilungsverfahren der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Beispiel einer Wirbelkörperdeformation zeigt;
Fig. 4 die vordere Randlänge, mittige Länge, rückwärtige Randlänge und Wirbelkörperbreite in einer Profil-Röntgenaufnahme eines Wirbelkörpers zeigt;
Fig. 5 ein Blockdiagramm ist, das die Grundstruktur des Geräts zum Beurteilen eines Wirbelkörpers auf Deformationen bei Verwendung einer Röntgenaufnahme des Wirbelkörpers zeigt;
Fig. 6 ein Blockdiagramm ist, das das Gerät zum Beurteilen eines Wirbelkörpers auf Deformationen anhand der Röntgenaufnahme des zu beurteilenden Wirbelkörpers zeigt, wobei ein Diskriminierungsstandard verwendet wird, der hauptsächlich von den Röntgenaufnahmen von Wirbelkörpern ohne wesentliche Deformation erhalten wird, und wobei ferner ein Mittel zur Eingabe von Informationen über Röntgenaufnahmen von Wirbelkörpern mit Deformationen erforderlich ist;
Fig. 7 ein Blockdiagramm ist, das das Gerät zum Beurteilen eines Wirbelkörpers auf Deformationen zeigt, wobei als Kriterium ein Diskriminierungsstandard verwendet wird, der hauptsächlich unter Verwendung einer Diskriminierungsfunktion erhalten wird;
Fig. 8 ein Gerät zum Beurteilen eines Wirbelkörpers auf Deformationen zeigt, bestehend aus einer Digitalisiereinrichtung zur Eingabe der Punkte 1 bis 6 in Fig. 1 oder der Punkte 1 bis 8 in Fig. 4 von der Röntgenaufnahme in den Computer; einem Personalcomputer zur Klassifizierung des Vorhandenseins oder Fehlens der Deformation und der Deformationstypen durch Messung der Längen , und in Fig. 1 oder , , und in Fig. 4, mit anschließender Bildverarbeitung; einem Speicher mit Software zur Ausführung der obengenannten Verarbeitung; und einem Drucker zum Ausdrucken z. B. der gemessenen Werte oder der Deformationstypen; und
Fig. 9 ein Gerät zum Beurteilen eines Wirbelkörpers auf Deformationen zeigt, umfassend eine TV-Kamera zum Auslesen der Aufnahme jedes Wirbelkörpers aus der Röntgenaufnahme; einen Personalcomputer zur Klassifizierung des Vorhandenseins oder Fehlens der Deformation und der Deformationstypen durch Messung der Längen , und in Fig. 1 oder , W, und in Fig. 4 aus der ausgelesenen Röntgenaufnahme; einen Speicher mit Software zur Registrierung der obigen Aufnahmen und Durchführung der obengenannten Verarbeitung.
Die betreffenden Erfinder haben eine intensive Studie zu einem Verfahren einer objektiven Bewertung einer Wirbelkörperdeformation betrieben und festgestellt, daß das Vorhandensein einer Wirbelkörperdeformation objektiv nach dem Beurteilungsstandard bewertet werden kann, bei dem die Längen des Wirbelkörpers und ihre Verhältnisse kombiniert werden, indem die Längen eines vorderen Randes, rückwärtigen Randes, mittigen Teils aus einer Profil-Röntgenaufnahme (d. h., einer Aufnahme auf einem Film, die durch Röntgenbestrahlung von der Seite erhalten wurde) eines Wirbelkörpers genau gemessen und die Verhältnisse der entsprechenden Teile des Wirbelkörpers bestimmt werden, und haben ferner festgestellt, daß der Wirbelkörperdeformationstyp nach dem Beurteilungsstandard bewertet werden kann, bei dem die Längen des Wirbelkörpers und ihre Verhältnisse kombiniert werden, und der Verlauf der Wirbelkörperdeformation über einen Zeitraum aus der Veränderung im Deformationstyp sowie aus der Veränderung in den Längen des Wirbelkörpers beurteilt werden kann, und sind somit zu der vorliegenden Erfindung gelangt.
Nach dem Stand der Wissenschaft wurde die Profil-Röntgenaufnahme eines Wirbelkörpers bei einer Beurteilung der Wirbelkörperdeformation von einem Arzt visuell begutachtet, aber gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Längen der jeweiligen Teile des Wirbelkörpers gemessen, Beurteilungsstandards unter Bezugnahme auf eine Beurteilung durch einen Arzt erstellt und das Vorhandensein einer Wirbelkörperdeformation wie auch eine Klassifizierung des Deformationstyps objektiv nach den Beurteilungsstandards durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Prüfverfahren wird in der Folge aus führlicher beschrieben.
(i) Zunächst wird aus einer Profil-Röntgenaufnahme eines Wirbelkörpers ohne Deformation die mittige Länge (a), hintere Randlänge (c) und vordere Randlänge (d) jedes Wirbelkörpers zur Bestimmung eines Durchschnittswerts ( ) von c, eines Durchschnittswerts (d) von d und einer Standardabweichung (σc, σd) gemessen.
Die obige Messung wird zur Erstellung von Standardwerten verwendet, die den Beurteilungsstandard für die mittige Länge (a), die rückwärtige Randlänge (c) und die vordere Randlänge (d) usw., bilden, die bei einem Patienten bestimmt wurden, bei dem eine Deformation der Wirbelkörper zu beurteilen ist.
Der zu messende deformationslose Wirbelkörper ist angesichts des Alters des Patienten, bei dem eine Deformation der Wirbelkörper zu beurteilen ist, vorzugsweise ein Wirbelkörper einer Person im Alter von 50 bis 75 Jahren. Es wird auch bevorzugt, die Messungen für Männer und Frauen getrennt durchzuführen, und es ist wünschenswert, Messungen von etwa 50 Wirbelkörpern oder mehr sowohl für Männer als auch für Frauen vorzunehmen.
Wenn eine Profil-Röntgenaufnahme eines Wirbelkörpers gemacht wird, sollten die Brustwirbel vom ersten Brustwirbel bis zum zwölften Brustwirbel und die Lendenwirbel vom ersten Lendenwirbel bis zum fünften Lendenwirbel enthalten sein, wobei insgesamt 17 Wirbelkörper erhalten werden, und daher ist es z. B. vorteilhaft, eine Photographie der Profil-Röntgenaufnahme mit dem achten Brustwirbel als Mitte getrennt von der Profil-Röntgenaufnahme mit dem dritten Lendenwirbel als Mitte zu machen. Bei der Profil-Röntgenaufnahme mit dem achten Brustwirbel als Mitte kann der erste Brustwirbel in den meisten Fällen nicht genau gemessen werden und ferner sind der zweite und dritte Brustwirbel in vielen Fällen unscharf. Da die Häufigkeit von Wirbelkörperdeformationen jedoch bei diesen Wirbelkörpern nicht groß ist, genügt es, wenn die Messung vom vierten Brustwirbel oder vom fünften Brustwirbel gemacht werden kann.
Die mittige Länge (a), rückwärtige Randlänge (c) und vordere Randlänge (d) eines Wirbelkörpers sind genau wie in Fig. 1 dargestellt. Zur Bestimmung dieser Werte für die Profil-Röntgenaufnahme eines Wirbelkörpers kann die mittige Länge (a), die rückwärtige Randlänge (c) und die vordere Randlänge (d) für jeden Wirbelkörper mit einem Maßstab oder einer Schub lehre gemessen werden, aber die sechs Punkte 1 bis 6, die in Fig. 1 dargestellt sind, können über eine Digitalisiereinrichtung in einen Computer zur Messung der mittigen Länge (a) (3-4), der rückwärtigen Randlänge (c) (5-6) und der vorderen Randlänge (d) (1-2) und zur Berechnung der Verhältnisse c/d, a/c, a/d eingegeben werden. Ebenso kann zum Beispiel das Ausmaß der Schwärzung mit einer TV-Kamera usw., aufgezeichnet werden und die Längen der entsprechenden Teile des Wirbelkörpers können automatisch durch Bildverarbeitung gemessen werden.
(ii) Danach werden aus der Profil-Röntgenaufnahme des Wirbelkörpers des Patienten, dessen Wirbelkörperdeformation zu beurteilen ist, wie in (i) die mittige Länge (a), die rückwärtige Randlänge (c) und die vordere Randlänge (d) jedes Wirbelkörpers gemessen und ferner die Verhältnisse c/d, a/c und a/d durch Berechnung bestimmt.
Diese Messungen können genau wie im obigen Fall (i) durchgeführt werden.
(iii) Danach kann eine Beurteilung der Wirbelkörperdeformation aus , , , c/d, a/c und a/d zum Beispiel wie folgt vorgenommen werden.
Das heißt, (A) wenn c/d, , , a/c, a/d die folgenden Bedingungen erfüllen, kann die Beurteilung "deformationslos" sein (Typ N):
(a) 0,7 < c/d < 1,4;
(b) zumindest eines von ≥ - 2σ und ≥ - 1,5σ ist erfüllt;
(c) zumindest eines von a/c > 0,8 und a/d > 0,8 ist erfüllt.
Als Beurteilungsstandard für dieses "deformationslos" muß das Verhältnis c/d der rückwärtigen Randlänge zu der vorderen Randlänge als erste Bedingung (a) zwischen 0,7 und 1,4 liegen. Denn wenn, wie in der Folge beschrieben, c/d 1,4 oder mehr beträgt, wird der vordere Randteil ein deformierter keilförmiger Wirbel und wenn c/d 0,7 oder weniger beträgt, wird der rückwärtige Randteil ein deformierter, invers-keilförmiger Wirbel, der in der Praxis sehr selten ist.
Danach muß als zweite Bedingung (b) zumindest eine von der rückwärtigen Randlänge c und der vorderen Randlänge größer als - 2σ und - 1,5σ sein, wenn die Durchschnittswerte der rückwärtigen Randlänge und der vorderen Randlänge des unter (i) bestimmten, deformationslosen Wirbelkörpers bzw. betragen. Bei einem typischen gesunden Wirbelkörper weisen , alle einen hohen Wert auf, nämlich ≥ - 2σa, ≥ - 2σc, ≥ - 1,5σd, aber selbst wenn der Wirbelkörper leicht komprimiert ist, so daß ≥ - 2σa wird, wird keine eindeutige Wirbelkörperdeformation erkannt und kann eine Beurteilung als "deformationslos" erstellt werden, vorausgesetzt, daß zumindest eine der Bedingungen ≥ - 2σc oder ≥ - 1,5σd erfüllt werden kann.
Als dritte Bedingung muß zumindest eines von a/c und a/d mehr als 0,8 betragen. Denn wenn sowohl a/c als auch a/d 0,8 oder weniger betragen, nämlich die mittige Länge viel kürzer ist als die rückwärtige Randlänge und die vordere Randlänge wird der Zustand eines "Fisch"-Wirbels wie in der Folge beschrieben bestimmt.
Daher kann aus den obengenannten Gründen die Beurteilung "deformationslos" erfolgen, wenn die obigen Bedingungen (a), (b) und (c) erfüllt sind.
Das Verhältnis der obigen Bedingungen (a), (b) und (c) oder der entsprechenden Bedingungen wie in der Folge bei den jeweiligen Wirbelkörperdeformationstypen, einschließlich "deformationslos", beschrieben, ist in Fig. 2 dargestellt.
(B) Wenn c/d ≥ 1,4, kann die Beurteilung "keilförmiger Wirbel" sein (Typ I).
Bei dem keilförmigen Wirbel tritt eine Deformation am vorderen Randteil auf, wie in Fig. 3 dargestellt, und die vordere Randlänge (d) ist weitaus kürzer als die rückwärtige Randlänge (c). Wenn zum Beispiel die vordere Randlänge 3/4 der rückwärtigen Randlänge (c/d = 1,33) beträgt, kann eine keilförmige Wirbelkörperdeformation leicht erkannt werden, aber in einigen Fällen kann ein eindeutiger keilförmiger Wirbel nicht leicht erkannt werden. Wenn andererseits die vordere Randlänge 2/3 der rückwärtigen Randlänge (c/d = 1,5) beträgt, wird ein keilförmiger Wirbel eindeutig erkannt, und daher wird c/d ≥ 1,4 zum Beurteilungsstandard für keilförmige Wirbel.
Zusätzlich zu den sogenannten keilförmigen Wirbeln zählen zu den keilförmigen Wirbeln (Typ I) auch Deformationen mit verkürzter vorderer Randlänge, wie ein keilförmiger Wirbel, der zum Beispiel aus einer Druckfraktur des oberen Randes, Impressionsfraktur des oberen Randes, Druckfraktur des unteren Randes, Impressionsfraktur des unteren Randes resultiert und, wie in der Folge beschrieben, selbst in dem Fall eines Wirbelkörpers, der als flacher Wirbel beurteilt wird, da ≤ - 2σa, < - 2σc < - 1,5σd, kann dieser als keilförmiger Wirbel beurteilt werden, wenn an dem vorderen Randteil eine deutliche Deformation vorliegt, die c/d ≥ 1,4 erfüllt.
(C) Wenn c/d ≤ 0,7, kann die Beurteilung "invers-keilförmiger Wirbel" sein (Typ IV).
Der invers-keilförmige Wirbel kann als ein Wirbelkörper definiert werden, in dem eine Deformation an dem rückwärtigen Randteil aufgetreten ist und somit die rückwärtige Randlänge (c) kürzer als die vordere Randlänge (d) ist, im Gegensatz zu dem keilförmigen Wirbel, bei dem die Deformation an dem vorderen Randteil aufgetreten ist und die vordere Länge (d) kürzer als die rückwärtige Randlänge (c) ist (siehe Fig. 3), aber in der Praxis gibt es einen solchen Wirbelkörper im wesentlichen nicht. Bei dem fünften Lendenwirbel ist, wie in Beispiel 1 dargestellt, die rückwärtige Randlänge (c) kürzer als die vordere Randlänge (d) mit einem Durchschnittswert von c/d kleiner 1, z. B. 0,95, aber in einigen Fällen kann ein invers-keilförmiger Wirbel nicht deutlich erkannt werden, selbst wenn die rückwärtige Randlänge (c) 3/4 der vorderen Randlänge (d) beträgt (c/d = 0,75), und daher kann eine Beurteilung eines inverskeilförmigen Wirbels (Typ IV) erfolgen, wenn c/d ≤ 0,7.
(D) Wenn , , c/d die unten angeführten Bedingungen erfüllen, kann die Beurteilung "flacher Wirbel" (Typ 111) sein:
(a) < - 2σc;
(b) < - 1,5σd;
(c) 0,7 < c/d < 1,4.
Bei der ersten Bedingung (a) und der zweiten Bedingung (b) sind sowohl die rückwärtige Randlänge (c) als auch die vordere Randlänge (d) kleiner als - 2σc und - 1,5σd, wenn die Durchschnittswerte des deformationslosen Wirbelkörpers und sind; das heißt, < - 2σc und < - 1,5σd.
Der flache Wirbel ist ein Wirbelkörper, der unter Druck eine verhältnismäßig gleichförmige Deformation am vorderen Randteil, Mittelteil und rückwärtigen Randteil aufweist (siehe Fig. 3); das heißt, sowohl die vordere Randlänge (d), die mittige Länge (a) als auch die rückwärtige Randlänge (c) sind kürzer. Wie durch die Durchschnittswerte der Längen der jeweiligen Teile des deformationslosen Wirbelkörpers aus Beispiel 1 gezeigt wird, liegt das spezifische Merkmal des flachen Wirbels, da selbst bei dem deformationslosen Wirbelkörper die mittige Länge (a) kürzer als die vordere Randlänge (d) oder die rückwärtige Randlänge (c) ist, in einer besonders kurzen vorderen Randlänge (d) und rückwärtigen Randlänge (c) und der Wirbelkörper, bei dem < - 2σc und < - 1,5σd ist, wird als flacher Wirbel (Typ III) beurteilt. Die Bedingungen von -2σc für und -1,5σd für werden erstellt, da größer als ist ( > ), wie in Beispiel 1 gezeigt, und somit c und d durch diese Bedingungen annähernd gleiche Werte werden, um die Bedingungen für einen flachen Wirbel zu erfüllen. Die zweite Bedingung (c) ist 0,7 < c/d < 1,4. Denn selbst wenn < - 2σa, < - 2σc, < - 1,5σd ist, ist die Deformation am vorderen Randteil besonders ausgeprägt, und wenn c/d ≥ 1,4, kann auf einen keilförmigen Wirbel geschlossen werden, während im Fall einer ausgeprägten Deformation am rückwärtigen Randteil, wenn c/d ≥ 0,7 ist, auf einen invers-keilförmigen Wirbel geschlossen wird.
(E) Wenn c/d, c, d, a/c, a/d die folgenden Bedingungen erfüllen, kann die Beurteilung "Fisch-Wirbel" sein (Typ II): (a) 0,7 < c/d < 1,4;
(b) zumindest eines von ≥ - 2σc und ≥ - 1,5σd ist erfüllt;
(c) a/c ≤ 0,8 und a/d ≤ 0,8.
"Fisch-Wirbel" ist ein Wirbel, bei dem eine Impressionsfraktur oder eine Druckfraktur am Mittelteil eingetreten ist, wodurch die mittige Länge (a) im besonderen kürzer als die vordere Randlänge (d) und die rückwärtige Randlänge (c) ist (siehe Fig. 3). Daher ist bei den sogenannten "deformationslosen" Klassifizierungen, mit Ausnahme der keilförmigen Wirbel, flachen Wirbel und invers-keilförmigen Wirbel, die mittige Länge (a) im besonderen kürzer. Wenn die mittige Länge (a) kürzer als die vordere Randlänge (d) und die rückwärtige Randlänge (c) ist, wodurch a/c < 0,9 und a/d < 0,9 erfüllt ist, kann eine Deformation wie ein Fisch-Wirbel deutlich erkannt werden, aber in einigen Fällen kann kein eindeutiger Fisch-Wirbel erkannt werden, und somit werden a/c < 0,8 und a/d < 0,8 die Beurteilungsstandards für Fisch-Wirbel.
Zusätzlich zu den sogenannten Fisch-Wirbeln zählen zu den Fisch-Wirbeln (Typ II) auch Deformationen mit verkürzter mittiger Länge, wie ein Fisch-Wirbel, die zum Beispiel aus einer Druckfraktur des oberen Randes, Impressionsfraktur des oberen Randes, Druckfraktur des unteren Randes, Impressionsfraktur des unteren Randes usw. resultieren.
Die Verhältnisse zwischen diesen Beurteilungsstandards für "deformationslos", "keilförmiger Wirbel", "invers-keilförmiger Wirbel", "flacher Wirbel" und "Fisch-Wirbel" sind in Fig. 2 dargestellt.
Bei der zuvor beschriebenen Beurteilung erfolgte die Erklärung durch die Wahl der oberen Grenze mit 1,4 und der unteren Grenze mit 0,7 als Beurteilungsstandard für c/d als bevorzugtes Beispiel, aber diese Werte können frei gewählt werden, zum Beispiel bei der oberen Grenze im Bereich von 1,25 bis 1,55, vorzugsweise von 1,33 bis 1,5, besonders bevorzugt von 1,4 bis 1,45. Die untere Grenze kann frei aus dem Bereich von 0,8 bis 0,6, vorzugsweise 0,75 bis 0,65, gewählt werden.
Als Beurteilungsstandard für a/c und a/d wurde 0,8 im Falle von "deformationslos" und "Fisch-Wirbel" gewählt, aber dieser Wert kann frei aus dem Bereich von 0,65 bis 0,9, vorzugsweise 0,7 bis 0,85, besonders bevorzugt 0,75 bis 0,8, gewählt werden.
Als Beurteilungsstandard für und wurden - 2σc und - 1,5σd im Fall von "deformationslos", "flacher Wirbel" und "Fisch-Wirbel" gewählt, aber der Beurteilungsstandard für kann frei aus dem Bereich von - 1,0σc bis - 2,5σc gewählt werden, vorzugsweise - 1,25σc bis - 2,25σc und besonders bevorzugt - 1,5σc bis - 2,0σc. Der Beurteilungsstandard für kann auf ähnliche Weise aus dem Bereich von - 1,0σd bis - 2,5σd, gewählt werden, vorzugsweise - 1,25σd bis - 2,25σd und besonders bevorzugt - 1,5σd bis - 2,0σd.
Obwohl die Koeffizienten β&sub1; bis β&sub6;, wie oben erwähnt, in der vorliegenden Erfindung im voraus bestimmt werden können, können β&sub1; bis β&sub6; wahlweise aus einer Diskriminierungsfunktion bestimmt werden, die imstande ist, zwei Gruppen mit zwei Varianten oder zwei Gruppen mit einer Variante zu unterscheiden, indem Werte verwendet werden, die durch Messung von zwei aus , , , und in bezug auf zumindest fünf Profil-Röntgenaufnahmen von jedem von zwei Typen aus vier Typen (d. h. keilförmiger Wirbel, Fisch- Wirbel, flacher Wirbel und deformationslos) erhalten werden. Als typisches Beispiel ist β&sub1; z&sub5;, das durch die folgende Diskriminierungsfunktion unter Verwendung des Verhältnisses c/d, abgeleitet von c und d erhalten wurde, die durch Messung von zumindest 5 Profilaufnahmen von jedem von zwei Typen, gewählt aus "keilförmiger Wirbel" und "deformationslos"' erhalten wurden:
(i) Wenn die Standardabweichung σ&sub1; von c/d von zumindest 5 Profil-Röntgenaufnahmen des "keilförmigen Wirbels" im wesentlichen dieselbe wie die Standardabweichung σ&sub2; von c/d aus zumindest 5 Profil-Röntgenaufnahmen von "deformationslos" ist.
worin u&sub1; und u&sub2; Durchschnittswerte von c/d in bezug auf die Profil-Röntgenbilder von "keilförmiger Wirbel" bzw. "deformationslos" ist, π&sub1; und π&sub2; die Anzahl der Röntgenaufnahmen von "keilförmiger Wirbel" bzw. "deformationslos" ist, ein Durchschnittswert von und ist, und σ ein Durchschnittswert von σ&sub1; und σ&sub2;; und
(ii) Wenn σ&sub1; und σ&sub2; im wesentlichen unterschiedlich sind:
worin u&sub1; und u&sub2; Durchschnittswerte von c/d in bezug auf die Profil-Röntgenaufnahmen von "keilförmiger Wirbel" bzw. "deformationslos" sind, π&sub1; und π&sub2; die Anzahl der Röntgenaufnahmen von "keilförmiger Wirbel" bzw. "deformationslos" sind.
Ferner haben die Erfinder eine intensive Studie eines Verfahrens zur objektiven Bewertung einer Wirbelkörperdeformation betrieben und festgestellt, daß das Vorhandensein einer Wirbelkörperdeformation wie auch der Deformationstyp objektiv durch Verwendung einer Diskriminierungsfunktion festgestellt werden kann, indem die Längen beispielsweise des vorderen Randes (d), des rückwärtigen Randes (c), des Mittelteils (a) und der Wirbelkörperbreite (b) aus einer Profil-Röntgenaufnahme eines Wirbelkörpers gemessen werden, und haben ferner festgestellt, daß der Verlauf der Wirbelkörperdeformation über einen Zeitraum aus der Veränderung in dem Deformationstyp wie auch aus der Veränderung in den Längen des Wirbelkörpers beurteilt werden kann, und somit die vorliegenden Erfindung geschaffen.
Nach dem Stand der Wissenschaft wurde eine Wirbelkörperdeformation von einem Arzt durch visuelle Begutachtung der Profil- Röntgenaufnahme eines Wirbelkörpers beurteilt, aber gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die Längen der entsprechenden Teile eines Wirbelkörpers gemessen und-für die Wirbelkörper, die von einem Arzt als "deformationslos", "keilförmiger Wirbel", Fisch-Wirbel" und "flacher Wirbel" beurteilt werden, wird durch Diskriminierungsfunktionen eine Unterscheidung getroffen, um diskriminierende Formeln für die entsprechenden Typen von Wirbelkörperdeformationen zu bestimmen, und danach wird das Vorhandensein einer Wirbelkörperdeformation sowie der Deformationstyp bei einem Patienten, dessen Wirbelkörperdeformation zu bewerten ist, objektiv durch diese diskriminierende Formel beurteilt.
Die Typen von deformierten Wirbelkörpern werden in der vorliegenden Erfindung im allgemeinen als keilförmiger Wirbel, Fisch-Wirbel und flache Wirbel klassifiziert.
Bei den keilförmigen Wirbeln (Typ I) ist eine Deformation am vorderen Randteil aufgetreten, wie in Fig. 4 dargestellt, und die vordere Randlänge wurde insbesondere kürzer als die rückwärtige Randlänge, wobei neben dem sogenannten keilförmigen Wirbel eine Deformation mit einer verkürzten vorderen Randlänge wie bei einem keilförmigen Wirbel eingeschlossen ist, die aus einer Druckfraktur des oberen Randes, einer Impressionsfraktur des oberen Randes, einer Druckfraktur des unteren Randes, einer Impressionsfraktur des unteren Randes usw. resultiert. Bei dem Fisch-Wirbel (Typ II) ist die Impressionsfraktur oder Druckfraktur im Mittelbereich aufgetreten, wobei die mittige Länge insbesondere kürzer als die vordere Randlänge und die rückwärtige Randlänge ist (siehe Fig. 4), wobei neben dem sogenannten Fisch-Wirbel Deformationen mit einer verkürzten mittigen Länge wie bei Fisch-Wirbeln enthalten sind, die aus einer Druckfraktur des oberen Randes, einer Impressionsfraktur des oberen Randes, einer Druckfraktur des unteren Randes, einer Impressionsfraktur des unteren Randes usw., resultieren.
Bei dem flachen Wirbel (Typ 111) sind der vordere Randteil, der mittige Teil und der rückwärtige Randteil verhältnismäßig gleichmäßig unter Druck deformiert (siehe Fig. 4); das heißt, sowohl die vordere Randlänge, mittige Länge als auch die rückwärtige Randlänge sind kürzer.
Zusätzlich gibt es den invers-keilförmigen Wirbel (Typ IV). Dieser Typ ist als ein Wirbelkörper definiert, bei dem eine Deformation an dem rückwärtigen Randteil vorliegt, und somit ist die rückwärtige Randlänge kürzer als die vordere Randlänge, im Gegensatz zu dem keilförmigen Wirbel, bei dem die Deformation am vorderen Randteil auftritt und der vordere Randteil kürzer als die rückwärtige Randlänge ist (siehe Fig. 4). In der Praxis gibt es einen solchen Wirbel im wesentlichen jedoch nicht. Daher genügt es, wenn die vier Typen, keilförmiger Wirbel, Fisch-Wirbel, flacher Wirbel und "deformationslos", klassifiziert werden können.
Das Beurteilungsverfahren nach dem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlicher beschrieben.
(i) Zunächst wird der Wirbelkörper, die mittige Länge (a), die Breite des Wirbelkörpers (b), die rückwärtige Randlänge (c) und vordere Randlänge (d) bei jedem Wirbel, der von einem Arzt als "deformationslos", keilförmiger Wirbel, Fisch-Wirbel und flacher Wirbel beurteilt wird, aus einer Profil-Röntgenaufnahme des Wirbelkörpers gemessen.
Die obige Messung wird zur Bestimmung der diskriminierenden Formel zur Unterscheidung des Vorhandenseins einer Wirbelkörperdeformation wie auch des Deformationstyps verwendet. Daher selten die Wirbelkörper der entsprechenden Typen angesichts des Alters des Patienten, dessen Wirbelkörperdeformation zu beurteilen ist, vorzugsweise Wirbelkörper von Personen sein, die im allgemeinen 50 bis 75 Jahre alt sind. Es wird auch bevorzugt, die Messungen getrennt für Männer und Frauen vorzunehmen, und es ist wünschenswert, Messungen von etwa 50 oder mehr Wirbelkörpern sowohl für Männer all auch für Frauen durchzuführen. Da keilförmige Wirbel, Fisch-Wirbel und flache Wirbel nicht weitverbreitet sind, kann die diskriminierende Formel zur Unterscheidung des Wirbelkörperdeformationstyps nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bestimmt werden, wenn zumindest jeweils 5 dieser deformierten Wirbelkörper gemessen werden können.
Ebenso unterscheidet sich die Größe jedes Wirbelkörpers vom ersten bis zum zwölften Brustwirbel und vom ersten bis zum fünften Lendenwirbel und daher ist es notwendig, jeden Wirbelkörper zu messen und jeden Deformationstyp zu bestimmen.
Wenn eine Profil-Röntgenaufnahme von einem Wirbelkörper gemacht wird, sollten die Brustwirbel vom ersten Brustwirbel bis zum zwölften Brustwirbel, die Lendenwirbel vom ersten Lendenwirbel bis zum fünften Lendenwirbel enthalten sein, wobei insgesamt 17 Wirbelkörper erhalten werden, und daher ist es zum Beispiel vorteilhaft, eine Photographie der Profil-Röntgenaufnahme mit dem achten Brustwirbel als Mitte getrennt von der Profil-Röntgenaufnahme mit dem dritten Lendenwirbel als Mitte zu machen. Bei der Profil-Röntgenaufnahme mit dem achten Brustwirbel als Mitte kann der erste Brustwirbel in den meisten Fällen nicht genau gemessen werden, und ferner sind der zweite und dritte Brustwirbel in vielen Fällen unscharf. Da die Häufigkeit von Wirbelkörperdeformationen jedoch bei diesen Wirbelkörpern nicht groß ist, genügt es, wenn die Messung von dem vierten Brustwirbel oder vom fünften Brustwirbel gemacht werden kann.
Die mittige Länge (a), Breite (b), rückwärtige Randlänge (c) und vordere Randlänge (d) eines Wirbelkörpers sind spezifisch wie in Fig. 4 gezeigt. Zur Bestimmung dieser Werte aus der Profil-Röntgenaufnahme eines Wirbelkörpers können die mittige Länge (a), Breite (b), rückwärtige Randlänge (c) und vordere Randlänge (d) für jeden Wirbelkörper mit einem Maßstab oder einer Schublehre gemessen werden, aber die acht Punkte 1 bis 8, die in Fig. 4 dargestellt sind, können über eine Digitalisiereinrichtung in einen Computer zur Messung der mittigen Länge (a) (3-4), der Breite (b) (7-8), der rückwärtigen Randlänge (c) (5-6) und der vorderen Randlänge (d) (1-2) eingegeben werden. Ebenso kann zum Beispiel das Ausmaß der Schwärzung mit einer TV-Kamera usw. , aufgezeichnet werden, und die Längen der entsprechenden Teile des Wirbelkörpers können automatisch durch Bildverarbeitung gemessen werden.
(ii) Danach wird die diskriminierende Formel zur Unterscheidung von "deformationslos", keilförmiger Wirbel, Fisch-Wirbel und flacher Wirbel bestimmt. Eine solche Diskriminierungsanalyse ist zum Beispiel in Chuichi Okuno et al. "Multivariate Analytical Method" (veröffentlicht von Nikkagiren); Chuichi Okuno et al. "Overall Multivariate Analytical Method" (veröffentlicht von Nikkagiren); Koichi Sugiyama "Introduction to Multivariate Data Analysis" (veröffentlicht von Asakura Shoten) und anderen beschrieben und Berechnungen können unter Bezugnahme auf diese Literatur durchgeführt werden. Durch Eingabe der mittigen Länge (a), Wirbelkörperbreite (b), rückwärtigen Randlänge (c) und vorderen Randlänge (d) der entsprechenden, unter (i) bei Verwendung eines im Handel erhältlichen Computerprogramms (z. B. BMD Multivariate Analysis Programm von IBM Co.) bestimmten Deformationstypen kann die diskriminierende Formel zur Unterscheidung von "deformationslos", keilförmiger Wirbel, Fisch- Wirbel und flacher Wirbel auf einfache Weise erhalten werden. Solche diskrimierenden Formeln sind genau wie folgt beschrieben. Das heißt, die folgenden Formeln und der Wirbelkörper werden nach dem Maximalwert von Z&sub1; bis Z&sub4; beurteilt:
Z&sub1; = a&sub1;&sub0; + a&sub1;&sub1;X&sub1; + a&sub1;&sub3;X&sub2; + a&sub1;&sub3;X&sub3; + a&sub1;&sub4;X&sub4;
Z&sub2; = a&sub2;&sub0; + a&sub2;&sub1;X&sub1; + a&sub2;&sub2;X&sub2; + a&sub2;&sub3;X&sub3; +a&sub2;&sub4;X&sub4;
Z&sub3; = a&sub3;&sub0; + a&sub3;&sub1;X&sub1; + a&sub3;&sub2;X&sub2; + a&sub3;&sub3;X&sub3; + a&sub3;&sub4;X&sub4;
Z&sub4; = a&sub4;&sub0; + a&sub4;&sub1;X&sub1; + a&sub4;&sub2;X&sub2; + a&sub4;&sub3;X&sub3; + a&sub4;&sub4;X&sub4;
wobei Z&sub1;, Z&sub2;, Z&sub3; und Z&sub4; diskriminierende Werte für "keilförmiger Wirbel", "Fisch-Wirbel", "flacher Wirbel" bzw. "deformationslos" sind, X&sub1;, X&sub2;, X&sub3; und X&sub4; Variable sind, die einer mittigen Länge, einer Wirbelkörperbreite, einer rückwärtigen Randlänge bzw. einer vorderen Randlänge entsprechen, a&sub1;&sub0;, a&sub2;&sub0;, a&sub3;&sub0; und a&sub4;&sub0; Konstanten sind, und a&sub1;&sub1; bis a&sub4;&sub4; Koeffizienten sind. Diese diskriminierende Formel muß für jeden Wirbelkörper von dem ersten Brustwirbel bis zum fünften Lendenwirbel, im allgemeinen vom vierten Brustwirbel bis zum fünften Lendenwirbel, bestimmt werden.
(iii) Danach werden aus der Profil-Röntgenaufnahme des Wirbelkörpers des Patienten, dessen Wirbelkörperdeformation zu beurteilen ist, die mittige Länge (a), Wirbelkörperbreite (b), rückwärtige Randlänge (c) und vordere Randlänge (d) für jeden Wirbelkörper wie unter (i) beschrieben gemessen und die diskriminierenden Werte für "deformationslos", keilförmiger Wirbel, Fisch-Wirbel und flacher Wirbel durch Einsetzen von , , bzw. in die unter (ii) bestimmte diskriminierende Formel bestimmt und der Typ, der den höchsten numerischen Wert auf weist, als der Typ der Wirbelkörperdeformation ermittelt. Wenn zum Beispiel der Wirbelkörperdeformationstyp des dritten Lendenwirbels des Patienten beurteilt werden soll, werden somit die entsprechenden gemessenen Werte von , , und in die diskriminierende Formel des dritten Lendenwirbels, die unter (ii) bestimmt wurde, eingesetzt. Nach der vorangehenden Beschreibung des Beurteilungsverfahrens ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Klassifizierung der vier Typen von Wirbelkörperdeformationen, "deformationslos", keilförmiger Wirbel, Fisch-Wirbel und flacher Wirbel, aus den vier gemessenen Werten der mittigen Länge (a), Wirbelkörperbreite (b), rückwärtigen Randlänge (c) und vorderen Randlänge (d) beschränkt, sondern es ist auch möglich, die Wirbelkörperdeformationstypen unter Verwendung der diskriminierenden Funktion, wie in der Folge beschrieben, zu klassifizieren.
(A) Verfahren zur Klassifizierung der drei Wirbelkörperdeformationstypen aus drei oder vier gemessenen Werten.
Wenn zum Beispiel in dem ersten bis elften Brustwirbel im wesentlichen kein Fisch-Wirbel vorliegt, tritt der Fall ein, in dem die Klassifizierung nur für die drei Typen "deformationslos", keilförmiger Wirbel und flacher Wirbel erforderlich ist, oder der Fall, in dem nicht genügend gemessene Werte von , und für den Fisch-Wirbel zur Bestimmung der diskriminierenden Funktion erhalten werden können, selbst wenn eine Klassifizierung der vier Typen einschließlich des Fisch-Wirbels gewünscht wird.
In einem solchen Fall ist es möglich, die diskriminierende Funktion zur Klassifizierung der drei Typen "deformationslos", keilförmiger Wirbel und flacher Wirbel aus den vier gemessenen Werten der mittigen Länge (a), Wirbelkörperbreite (b), rückwärtigen Länge (c) und vorderen Randlänge (d), oder aus drei dieser vier gemessenen Werte, zum Beispiel aus drei gemessenen Werten , und zu bestimmen.
(B) Verfahren zur Klassifizierung von zwei Wirbelkörperdeformationstypen aus zwei bis vier gemessenen Werten.
Fisch-Wirbel und flache Wirbel können verhältnismäßig einfach selbst durch visuelle Begutachtung beurteilt werden und treten selten auf und daher sind sie in einigen Fällen durch eine diskriminierende Formel schwierig zu prüfen. Wenn daher gewünscht wird, nur "deformationslos" und "keilförmiger Wirbel" durch eine diskriminierende Formel zu klassifizieren, können drei, zum Beispiel , und , oder zwei gemessene Werte, zum Beispiel und , zur Bestimmung der diskriminierenden Formel verwendet werden.
Auch in einem solchen Fall ist es möglich, den diskriminierenden Wert zur Klassifizierung von "deformationslos" und "keilförmiger Wirbel" bei Verwendung einer Diskriminierungsfunktion mit einer Variablen von c/d zu bestimmen.
Genauer gesagt, die diskriminierende Funktion wird durch die folgende Formel dargestellt, in der das Verhältnis (c/d) von und die aus zumindest 5 Profil-Röntgenaufnahmen von jedem der beiden Typen "keilförmiger Wirbel" und "deformationslos" gemessen wurden, und das von dem zu beurteilenden Wirbelkörper erhaltene Verhältnis (c/d) von weniger als Z&sub5; als "deformationslos" beurteilt wird, und das Verhältnis (c/d) gleich oder größer Z&sub5; als "keilförmiger Wirbel" beurteilt wird.
(i) Wenn die Standardabweichung σ&sub1; von c/d von zumindest 5 Profil-Röntgenaufnahmen des "keilförmigen Wirbels" im wesentlichen gleich der Standardabweichung σ&sub2; von zumindest 5 Profil- Röntgenaufnahmen von "deformationslos ist.
worin u&sub1; und u&sub2; Durchschnittswerte von c/d in bezug auf die Profil-Röntgenaufnahmen von "keilförmiger Wirbel" bzw. "deforinationslos" sind, π&sub1; und π&sub2; die Anzahl der Röntgenaufnahmen von "keilförmiger Wirbel" bzw. "deformationslos" sind, ein Durchschnittswert von und ist und σ ein Durchschnittswert von σ&sub1; und σ&sub2; ist; und
(ii) Wenn σ&sub1; und σ&sub2; im wesentlichen unterschiedlich sind,
worin u&sub1; und u&sub2; Durchschnittswerte von c/d in bezug auf die Profil-Röntgenaufnahmen von "keilförmiger Wirbel" bzw. "deformationslos" sind, π&sub1; und π&sub2; die Anzahl der Röntgenaufnahmen von "keilförmiger Wirbel" bzw. "deformationslos" sind.
Das Gerät zur Beurteilung der Deformation eines Wirbelkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung wird für die Ausführung des obengenannten Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet. Dieses Gerät besteht im Prinzip aus einer Eingabe-Einheit für zumindest zwei Indizes von , , und , einer Arithmetik-Einheit zum Durchführen der erforderlichen Operationen für die Diskriminierung, einer Diskriminator-Einheit bei Verwendung der Ergebnisse der Berechnung, einer Eingabe-Einheit zum Eingeben der diskriminierenden Funktion und/oder des Standards, die zur Berechnung und Diskriminierung erforderlich sind, und einer Ausgabe-Einheit zum Ausgeben des Beurteilungsergebnisses.
Als Eingabe-Einheit wird ein Maßstab, ein Digitalisierer, eine Bildverarbeitungseinheit mit einer Bildeingabeeinheit wie einer TV-Kamera verwendet.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung werden c/d, a/c und a/d durch die Arithmetik-Einheit bestimmt und , , σc, σd und β&sub1; - β&sub6; werden als Diskriminierungsstandards durch die Diskriminierungsstandard-Eingabeeinheit eingegeben, und die Diskriminator-Einheit kann die Ergebnisse durch diese Standards unterscheiden. Ferner kann das vorliegende Gerät außerdem mit einer Einheit versehen sein, mit der die Diskriminierungsstandards von einer Anzahl der Röntgen- Profilaufnahmen erhalten werden, die keine wesentliche Deformation aufweisen. Ferner kann das vorliegende Gerät wahlweise mit einer Arithmetik-Einheit versehen sein, die zwei Gruppen mit zwei Variablen unterscheiden kann, die zur Bestimmung der Indizes β&sub1; bis β&sub6; verwendet werden, oder zur Unterscheidung von zwei Gruppen mit einer Variablen. In diesem Fall sollten die Daten von zumindest zwei Typen der vier Typen des Wirbelkörpers, d. h., "keilförmiger Wirbel", "Fisch-Wirbel", "flacher Wirbel" und "deformationslos" eingegeben werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung ist die Arithmetik-Einheit mit einer Diskriminierungsstandard-Eingabeeinheit zum Eingeben der diskriminierenden Funktion verbunden, wobei die Arithmetik-Einheit die Diskriminierungswerte mit der diskriminierenden Funktion berechnet und die Diskriminator-Einheit den Typ des Wirbelkörpers aufgrund des maximalen Diskriminierungswertes bestimmt. In diesem Fall ist das vorliegende Gerät mit einer Funktion versehen, die die vier Typen des Wirbelkörpers, d. h., "keilförmiger Wirbel", "Fisch-Wirbel", "flacher Wirbel" und "deformationslos", aus einer eindimensionalen Formel unterscheiden kann, die vier Variable, , , und enthält. Ferner gibt es auch das Gerät, das die zwei Typen des Wirbelkörpers mit einer Variablen unterscheiden kann.
Gemäß dem ersten Merkmal des Beurteilungsverfahrens und des Geräts der vorliegenden Erfindung kann der Wirbelkörperdeformationstyp objektiv bewertet werden, wie auch die Veränderung in dem Deformationstyp und der Verlauf der Wirbelkörperdeformation über einen Zeitraum.
Die vorliegende Methode und das Gerät sind auch besonders zur Bestimmung des Verlaufs von Knochenerkrankungen wie Osteoporose usw., und zur Bestätigung der Auswirkung der Therapie geeignet.
Gemäß dem zweiten Merkmal des Beurteilungsverfahrens und des Geräts der vorliegenden Erfindung kann der Wirbelkörperdeformationstyp objektiv bewertet werden, wie auch die Veränderung in dem Deformationstyp und der Verlauf der Wirbelkörperdeformation über einen Zeitraum.
Die vorliegende Methode und das Gerät sind auch besonders zur Bestimmung des Verlaufs von Knochenerkrankungen wie Osteoporose usw., und zur Bestätigung der Auswirkung der Therapie geeignet.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher veranschaulicht, ist aber in keiner Weise auf diese beschränkt.

Beispiel 1

Aus den Profil-Röntgenaufnahmen von Brust- und Lendenwirbeln, mit dem achten Brustwirbel und dem dritten Lendenwirbel als Mittelpunkt, von 50 bis 75 Jahre alten Frauen, wurden die vordere Randlänge (d), die mittige Länge (a), rückwärtige Randlänge (c) und Wirbelkörperbreite (b) für jeden Wirbelkörper gemessen und für die Wirbelkörper, die von einem Arzt als "deformationslos" klassifiziert wurden, sind die Durchschnittswerte ( ) und Standardabweichungen (σ) für die entsprechenden Wirbelkörper der gemessenen Werte , , und und die berechneten Werte von c/d wie in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 Einheit: mm Stelle Datenanzahl Brustwirbel Lendenwirbel Tabelle 1 (Fortsetzung) Einheit: mm Stelle Datenanzahl Brustwirbel Lendenwirbel

Beispiel 2

Aus der Profil-Röntgenaufnahme der Brust- und Lendenwirbel eines 70 Jahre alten Osteoporosepatienten (weiblich), wurden die mittige Länge (a), die Wirbelkörperbreite (b), die rückwärtige Randlänge (c) und die vordere Randlänge (d) für jeden Wirbelkörper gemessen und c/d, a/c und a/d berechnet. Die Ergebnisse der Beurteilung auf Vorhandensein einer Deformation bei jedem Wirbelkörper und die Art der Veränderung sind in Tabelle 2 angeführt. Die Beurteilung erfolgte nach dem Beurteilungsstandard, der in Tabelle 2 dargestellt ist. Dieselben Standards wurden auch in den Beispielen 3 und 4 verwendet. Tabelle 2 Meßstelle Vorhandensein einer Deformation/Deformationstyp Stelle: Brustwirbel: deformationslos Typ I Lendenwirbel:

Beispiel 3

Aus den Profil-Röntgenaufnahmen mit dem dritten Lendenwirbel als Mittelpunkt von zehn, 59 bis 76 Jahre alten Osteoporosepatienten (weiblich) wurden die mittige Länge (a), die Wirbelkörperbreite (b), die rückwärtige Randlänge (c) und die vordere Randlänge (d) des dritten Lendenwirbels gemessen und c/d, a/c und a/d berechnet. Die Ergebnisse der Beurteilung auf Vorhandensein einer Deformation und der Deformationstyp sind in Tabelle 3 angeführt. Tabelle 3 Meßstelle Vorhandensein einer Deformation/Deformationstyp Fall (Alter): deformationslos Typ I

Beispiel 4

Aus den Profil-Röntgenaufnahmen mit dem achten Brustwirbel und dem dritten Lendenwirbel als Mittelpunkt eines 67 Jahre alten Osteoporosepatienten (weiblich) wurden die mittige Länge (a), die Wirbelkörperbreite (b), die rückwärtige Randlänge (c) und die vordere Randlänge (d) vom sechsten Brustwirbel bis zum fünften Lendenwirbel gemessen und c/d, a/c und a/d für die Beurteilung des Vorhandenseins einer Deformation und des Deformationstyps berechnet. Sechs Monate später wurde die Profil- Röntgenaufnahme derselben Stelle noch einmal photographiert, um das Vorhandensein einer Deformation und den Deformationstyp nach demselben Verfahren zu beurteilen, und gleichzeitig wurde die Veränderung in den Verhältnissen , , und berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angeführt. Tabelle 4 Zu Beginn des Experiments Deformationstyp Brustwirbel Typ I deformationslos Lendenwirbel Tabelle 4 (Fortsetzung) Nach 6 Monaten Deformationstyp Brustwirbel Typ I deformationslos Lendenwirbel Tabelle 4 (Fortsetzung) Veränderung im Verhältnis (%) Brustwirbel Lendenwirbel
Der zweite Lendenwirbel veränderte sich innerhalb von sechs Monaten von der Klassifizierung "deformationslos" zu einem Typ III (flacher Wirbel).
Obwohl keine eindeutige Deformation vorliegt, neigt der Zustand des vorderen Randes und rückwärtigen Randes des siebenten Brustwirbels und die Mitte des zehnten Brustwirbels zu einer Verschlechterung. Der Zustand der Mitte des zehnten Brustwirbels und des dritten Lendenwirbels hatte sich ebenso weiter verschlechtert.
Andererseits trat im wesentlichen keine Veränderung im sechsten, achten, neunten, elften und zwölften Brustwirbel oder im vierten und fünften Lendenwirbel ein.

Beispiel 5

Für 186 Wirbelkörper, von welchen ein Arzt durch visuelle Begutachtung einer Profil-Röntgenaufnahme von Osteoporosepatienten (weiblich), bei der der dritte Lendenwirbel den Mittelpunkt bildete, 6 Wirbelkörper als keilförmige Wirbel, 25 Wirbelkörper als Fisch-Wirbel, acht Wirbelkörper als flache Wirbel und 147 Wirbelkörper als "deformationslos" beurteilte, wurden acht Punkte von 1 bis 8, wie in Fig. 4 dargestellt, über eine Digitalisiereinrichtung in einen Computer zur Messung der mittigen Länge (a), Wirbelkörperbreite (b), rückwärtigen Randlänge (c) und vorderen Randlänge (d) eingegeben und von einem Computer eine Berechnung durchgeführt, indem die obengenannten Werte , , und in ein multivariables Analyseprogramm in dem BMD Multivariate Analytical Programm von IBM Co. eingegeben wurden, so daß die Koeffizienten und Konstanten der diskriminierenden Formel, wie in Tabelle 5 dargestellt, erhalten wurden. Tabelle 5 FUNKTION (Keilförmiger Wirbel) (Fisch-Wirbel) (Flacher Wirbel) (Deformationslos) KOEFFIZIENT KONSTANTE
Der diskriminierende Wert für jeden Wirbelkörper wurde durch Einsetzen der gemessenen Werte von , , und in die obigen vier diskriminierenden Formeln berechnet und der Typ mit dem maximalen numerischen Wert als der Wirbelkörperdeformationstyp bestimmt.
Die Übereinstimmung des derart nach der diskriminierenden Formel bestimmten Wirbelkörperdeformationstyps mit dem Wirbelkörperdeformationstyp nach der Beurteilung des Arztes ist in Tabelle 6 dargestellt, die eine gute Übereinstimmung zwischen den beiden Beurteilungen zeigt. Das Verhältnis der Übereinstimmungen der jeweiligen Typen beträgt 94,6%. Tabelle 6 Diskriminierende Analyse: Keilförmiger Wirbel Fisch-Wirbel Flacher Wirbel Deformationslos Gesamt Übereinstimmungsverhältnis (%) Beurteilung des Arztes:
Das Zeichen zeigt die Anzahl der Wirbelkörper, bei welchen beide Beurteilungen übereinstimmen.

Beispiel 6

Aus einer Profil-Röntgenaufnahme mit dem dritten Lendenwirbel als Mittelpunkt von 10 Osteoporosepatienten (weiblich) wurden die mittige Länge (a), die Wirbelkörperbreite (b), die rückwärtige Randlänge (c) und die vordere Randlänge (d) des dritten Lendenwirbels gemessen und in die in Beispiel 5 bestimmte diskriminierende Formel eingesetzt (Koeffizienten und Konstanten sind in Tabelle 5 angeführt), um die entsprechenden diskriminierenden Werte zu berechnen, und der Typ mit dem maximalen numerischen Wert wurde als der Wirbelkörperdeformationstyp bestimme. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 angeführt. Tabelle 7 Am Wirbelkörper gemessene Werte (mm) Nr. Diskriminierende Werte Keilförmiger Wirbel Fisch-Wirbel Flacher Wirbel Deformationslos Deformationstyp

Beispiel 7

Von den Wirbelkörper-Profil-Röntgenaufnahmen mit dem achten Brustwirbel bzw. dem dritten Lendenwirbel als Mittelpunkt wurden nach der Beurteilung des Arztes, wie in Tabelle 8 angeführt, vom sechsten Brustwirbel bis zum dritten Lendenwirbel 257 Wirbelkörper mit keilförmigen Wirbeln und 2.157 "deformationslose" Wirbelkörper ausgewählt und die mittige Länge (a), Wirbelkörperbreite (b), rückwärtige Randlänge (c) und vordere Randlänge (d) bei jedem Wirbelkörper wie in Beispiel 5 gemessen und zusätzlich c/d berechnet.
Zur Unterscheidung der keilförmigen Wirbel von den "deformationslosen" mit einer Variablen c/d wurde der Wert von c/d für jeden Wirbelkörper in ein diskriminierendes Analyseprogramm mit einer Variablen in dem BMD Multivariate Analytical Programm von IBM Co. eingegeben, um die diskriminierenden Werte, die in Tabelle 8 dargestellt sind, zu erhalten. Die Übereinstimmung mit der Beurteilung der Ärzte bei der Unterscheidung zwischen keilförmigen Wirbeln und "deformationslos" unter Verwendung dieser diskriminierenden Werte ist in Tabelle 8 dargestellt. Bei allen Wirbelkörpern betrug das Übereinstimmungsverhältnis bei "deformationslos" 98,15% und das Übereinstimmungsverhältnis bei keilförmigen Wirbeln 87,16%, womit gute Ergebnisse erzielt wurden. Tabelle 8 Stelle Anzahl der zur Unterscheidung verwendeten Wirbelkörper Keilförmiger Wirbel deformationslos Diskriminierender c/d-Wert nach der diskriminierenden Funktion Übereinstimmung mit der Beurteilung des Arztes Anzahl der Übereinstimmungen Verhältnis Übereinstimmung Gesamt/Durchschnitt BW: Brustwirbel LW: Lendenwirbel

Beispiel 8

Aus den Profil-Röntgenaufnahmen mit dem achten Brustwirbel als Mittelpunkt von 10 Osteoporosepatienten (weiblich), wie in Beispiel 5 beschrieben, wurden die mittige Länge (a), die Wirbelkörperbreite (b), die rückwärtige Randlänge (c) und die vordere Randlänge (d) des achten Brustwirbels gemessen und zusätzlich c/d berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 dargestellt. Da diese Wirbelkörper weder eindeutige Fisch-Wirbel noch flache Wirbel waren, wurde eine Unterscheidung zwischen keilförmiger Wirbel und "deformationslos" durch den c/d-Wert, der in Beispiel 7 bestimmt wurde, getroffen. Die Ergebnisse sind in der rechten Spalte in Tabelle 9 angeführt. Tabelle 9 Am Wirbelkörper gemessene Werte (mm) Nr. Deformationstyp keilförmiger Wirbel deformationslos

Claims

1. Verfahren zum Prüfen von Deformationen eines Wirbelkörpers in einem Subjekt welches die Schritte umfaßt:

Messen einer mittigen Länge a, einer rückwärtigen Rand-Länge c und einer vorderen Rand-Länge d aus einer Vielzahl von Profil-Röntgenaufnahmen, die von einem Teil von im wesentlichen deformationslosen Wirbelkörpern erhalten wurden, welcher dem Teil des zu beurteilenden Wirbelkörpers entspricht,

Speichern der Messungen in einem Speicher und

Bestimmen der Werte von c/d, a/c und a/d, der Mittelwerte von und der rückwärtigen Randlängen c bzw. der vorderen Randlänge d und der Standard-Abweichungen σc und σd der Werte c bzw. d;

(ii) Messen der Werte a, c und d aus einer Vielzahl von Profil-Röntgenaufnahmen, welche von Wirbelkörpern mit mindestens einer Deformation erhalten wurden, und Speichern dieser Messungen in dem Speicher und Bestimmung der Werte c/d, a/c, a/d und , , σc und σd;

(iii) Erstellen eines Beurteilungsstandards aus den in den Schritten (i) und (ii) erhaltenen Daten zur Bestimmung der Art der Deformation entsprechend einer Klassifizierung "deformationsloser" Wirbel "keilförmiger" Wirbel, "invers-keilförmiger" Wirbel, "Fisch" -Wirbel und "flacher" Wirbel;

(iv) Messen von a, c und d aus einer Profil-Röntgenaufnahme des zu beurteilenden Wirbelkörpers, Speichern der Meßwerte in dem Speicher und Bestimmen von c/d, a/c und a/d; und

(v) Klassifizieren der Deformation des zu beurteilenden Wirbelkörpers nach dem c/d-Wert im Falle von "keilförmigen" und "invers-keilförmigen" Wirbeln,

nach den Werten , , σc, σd und c/d im Fall eines "flachen" Wirbels und

nach den Werten , , σc, σd, a/c, a/d und c/d im Falle von "deformationslosen" und "Fisch"- Wirbel,

um die Deformation zu beurteilen und die Auswirkung einer Therapie auf diesen zu beurteilenden Wirbelkörper zu beobachten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt (v) gemäß den folgenden Teilschritten ausgeführt wird:

(i) c/d ≥ β&sub1; . . . keilförmiger Wirbel (oder frühere keilförmige Fraktur)

(ii) c/d ≤ β&sub2; . . . invers-keilförmiger Wirbel (oder frühere invers-keilförmige Fraktur)

(iii) c < - β&sub3; σc, d < - β&sub4; σd und β&sub2; < c/d < β&sub1; . . . flacher Wirbel (oder Kompressionsfraktur)

(iv) β&sub2; < c/d < β&sub1;, a/c ≤ β&sub5;, a/d ≤ β&sub6; und c ≥ c - β&sub3; σc und/oder d ≥ β&sub4; σd . . . Fisch-Wirbel (oder zentrale bikonkave Fraktur)

(v) β&sub2; < c/d < β&sub1;, c ≥ - β&sub3; σc und/oder d ≥ d - β&sub4; σd und a/c > β&sub5; und/oder a/d > β&sub6; . . . deformationslos (oder keine Fraktur),

wobei β&sub1; bis β&sub6; ausgewählt sind wie folgt:

1,25 ≤ β&sub1; ≤ 1,55, 0,6 ≤ β&sub2; ≤ 0,8, 1 ≤ β&sub3; ≤ 2,5, 1 ≤ β&sub4; ≤ 2,5, 0,65 ≤ β&sub5; ≤ 0,9 und 0,65 ≤ β&sub6; ≤ 0,9.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin β&sub1; bis β&sub6; definiert sind als:

1,33 ≤ β&sub1; ≤ 1,5, 0,65 ≤ β&sub2; ≤ 0,75, 1,25 ≤ β&sub3; ≤ s 2,25, 1,25 ≤ β&sub4; ≤ 2,25, 0,7 ≤ β&sub5; ≤ 0,85 und 0,7 ≤ β&sub6; ≤ 0,85.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin β&sub1; 1,4, β&sub2; 0,7, β&sub3; 2, β&sub4; 1,5, β&sub5; 0,8 und β&sub6; 0,8 ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, worin zumindest einer der Werte β&sub1; bis β&sub6; durch eine diskriminierende Funktion bestimmt wird, welche zwei Gruppen mit einer oder zwei Variablen unterscheiden kann, unter Verwendung von a, b, c und d oder einem Verhältnis hiervon, welche durch Messungen an mindestens 5 Profil-Röntgenaufnahmen von der zwei Typen, ausgewählt aus den vier Typen "keilförmiger" Wirbel "Fisch"-WirbeI, "flacher" Wirbel und "deformationsloser" Wirbel, erhalten wurden.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin die Messungen mittels eines Maßstabes, eines Digitalisierers oder einer automatischen Vorrichtung vorgenommen werden, welche die Längen bei einer Bildaufarbeitung unter Speichern der Röntgenaufnahme mittels automatischer Röntgenaufnahmeeinlesung müßt.

7. Gerät zum Beurteilen eines Wirbelkörpers auf Deformationen gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gerät umfaßt:

(i) eine Eingabeeinheit zum Eingeben von Werten für zumindest die mittige Länge a, die rückwärtige Randlänge c und die vordere Randlänge d aus einer Profil-Röntgenaufnahme eines zu beurteilenden Wirbelkörpers;

(ii) eine Arithmetik-Einheit zum Durchführen der Berechnung von c/d, a/c, a/d' der Mittelwerte c, von c und d und der Standardabweichungen σc und σd der Werte c und d, welche notwendig sind, um die Art der Deformation entsprechend der Klassifikation, die besteht aus "keilförmiger Wirbel", "invers-keilförmiger Wirbel", "Fisch-Wirbel" "flacher Wirbel" und "deformationsloser Wirbel" unter Verwendung der Eingabewerte zu bestimmen;

(iii) eine Diskriminator-Einheit zum Unterscheiden von "keilförmigen" und "invers-keilförmigen" Wirbeln aus c/d, "flachen" Wirbeln aus , , σc, σd und c/d und

"deformationslose" und " Fisch" -Wirbel aus c, d, σc, σd, a/c, a/d und c/d;

(iv) eine Eingabeeinheit für den Beurteilungsstandard, der für die Berechnung und Unterscheidung notwendig ist; und

(v) eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben des Beurteilungsergebnisses;

8. Verwendung des Geräts nach Anspruch 7 zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 6.