JP2017153830A - Device for monitoring repair state of fracture and monitoring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は骨折部の修復状態をモニタリングする装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus and method for monitoring a repaired state of a fracture portion.
従来、動物の骨折治療では獣医により固定プレートを骨折部に取り付ける処置の後、定期的にレントゲンで骨折部の修復状態を確認していた。また、動物の日常生活の活動状態をモニタリングして骨折部の修復状態を判断する場合もあった。 Conventionally, in the treatment of fractures in animals, after repairing a fixing plate to a fractured part by a veterinarian, the repaired state of the fractured part has been regularly confirmed by X-rays. In some cases, the activity state of the animal's daily life is monitored to determine the repaired state of the fracture.
一定期間継続して動物の活動状態を測定する場合、動物に装着した3次元加速度センサの信号から、動物の向きや動きが把握できるデータを算出するとともに、加速度センサの信号から運動量の指標となるデータを算出することにより、動物の動きの激しさも把握できるモニタリング装置が用いられていた。 When the activity state of an animal is measured continuously for a certain period, data that can grasp the direction and movement of the animal is calculated from the signal of the three-dimensional acceleration sensor attached to the animal, and the momentum index is obtained from the signal of the acceleration sensor. A monitoring device that can grasp the intensity of animal movement by calculating data was used.
従来のモニタリング装置では、3次元加速度センサの信号から得られる動物の向きと運動量により、例えば歩行中といった動物の活動状態は把握することできる。このように動物の活動状態を把握することにより、骨折治療の過程において、骨折部が全く修復していない状態では、動物が歩行中に骨折している足を地面に着けないため、このような行動を検知することにより骨折部が修復していない状態を検出することができる(例えば、特許文献1参照)。 In the conventional monitoring apparatus, the activity state of the animal such as walking can be grasped from the direction and the amount of exercise of the animal obtained from the signal of the three-dimensional acceleration sensor. By grasping the activity state of the animal in this way, in the process of fracture treatment, in the state where the fracture part is not repaired at all, the animal's broken leg is not attached to the ground during walking. By detecting the behavior, it is possible to detect a state in which the fracture portion is not repaired (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来のモニタリング装置によると、骨折部の修復が進行している状態では、骨折部が折れた骨と骨とを固定する固定プレートによって支えられているために歩行状態に問題がないのか、骨の修復が進み癒合した状態の骨で支えられているのかの判断が困難であった。つまり、動物の活動状態から骨折部の修復状態を類推しているだけであるため、正確な骨折部の修復状態を診断することが困難であった。特に、骨折部が修復している状態であるのかを判断することは動物の活動状態をモニタリングするだけでは困難であり、骨折部の修復状態を把握するにはレントゲンなどに頼らざるを得ないという課題を有していた。 However, according to the conventional monitoring device, in the state where repair of the fractured part is in progress, there is no problem in the walking state because the fractured part is supported by a fixing plate that fixes the broken bone and the bone, It was difficult to judge whether the bone was being repaired and supported by the bone in a fused state. In other words, it is difficult to diagnose the exact repaired state of the fracture because only the repaired state of the fracture is inferred from the activity state of the animal. In particular, it is difficult to determine whether the fracture is in a repaired state by simply monitoring the activity of the animal, and it is necessary to rely on X-rays or the like to grasp the repaired state of the fracture. Had problems.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、骨折部の修復状態を簡便かつ正確に把握することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to easily and accurately grasp the repaired state of a fractured portion.
上記目的を達成するために、本発明の骨折の修復状態のモニタリング装置は、動物の骨の骨折部を固定する固定プレートと、前記固定プレートに配置される歪センサと、前記歪センサで測定される前記固定プレートの歪の測定値から前記骨折部の修復状態を判定する分析システムとを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fracture repair monitoring device according to the present invention includes a fixation plate for fixing a fracture portion of an animal bone, a strain sensor disposed on the fixation plate, and a measurement performed by the strain sensor. And an analysis system for determining a repaired state of the fracture from the measured value of strain of the fixed plate.
また、本発明の骨折の修復状態のモニタリング方法は、非ヒト動物の骨の骨折部の修復状態に応じてあらかじめ閾値を設定する工程と、前記骨折部に固定される固定プレートの歪を測定する工程と、前記歪の測定値と前記閾値とを比較して前記骨折部の修復状態を判定する工程とを有することを特徴とする。 The fracture repair state monitoring method of the present invention includes a step of setting a threshold in advance according to a repair state of a fracture portion of a bone of a non-human animal, and measuring a strain of a fixed plate fixed to the fracture portion. And a step of comparing the measured value of the strain with the threshold value to determine the repaired state of the fractured part.
以上のように、骨折部を固定する固定プレートの歪を測定し、歪の測定値から骨折部の修復状態を判断することにより、骨折部の修復状態を簡便かつ正確に把握することができる。 As described above, it is possible to easily and accurately grasp the repaired state of the fractured part by measuring the strain of the fixation plate that fixes the fractured part and determining the repaired state of the fractured part from the measured strain value.
以下本発明の実施の形態における骨折の修復状態のモニタリング装置及びモニタリング方法について、犬の骨折治療の過程を例にして図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は犬の骨折治療におけるプレート固定法の例を説明する図であり、骨折した骨をプレートで固定した状態を示す。図2は本発明の歪センサの配置状態の例を説明する図であり、固定プレートの平面図及び側面図を示す。
Hereinafter, a fracture repair monitoring apparatus and monitoring method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a dog fracture treatment process as an example.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a plate fixing method in the treatment of a fracture of a dog, and shows a state in which a fractured bone is fixed with a plate. FIG. 2 is a view for explaining an example of the arrangement state of the strain sensor of the present invention, and shows a plan view and a side view of the fixed plate.
図1に示すように、骨折の治療の際には、まず、骨折した骨は、骨折部11において骨折した骨を元の位置(正常な位置)に戻される。さらに、固定プレート12が骨折部11をまたいで折れた骨に密着され、固定プレート12と骨折した骨とが複数の固定ネジ14、15で螺合されることにより、固定プレート12は骨折した骨に固定される。歪センサ13は固定プレート12に取り付けられ、歩行などの運動により固定プレート12に負荷がかかったときに生じる固定プレート12の変形を検出する。図2に示すように、歪センサ13は固定プレート12の骨折部11と向かい合う面の反対面に配置され、負荷がかかったときに前記固定プレート12の変形量が大きくなる位置に配置される。
As shown in FIG. 1, when treating a fracture, first, the fractured bone is returned to the original position (normal position) of the fractured bone at the
図3は骨折の治癒過程を観察するモニタリング装置の構成を例示するブロック構成図であり、例として、動物の例である犬の脚が骨折した状態を示す。
図1で説明した固定プレートに配置された歪センサは骨折治療部50に取り付けられる。メモリ装置51は、脚等の骨折治療部50の近傍に取り付けられており、歪センサの信号を測定データとして一時保存する。メモリ装置51は、保存されるデータを分析システム52に無線または有線で送信する送信器(図示せず)を内蔵する。送信器(図示せず)はメモリ装置51の外部に備えてもよい。モニタリング装置は、歪センサ,メモリ装置51及び分析システム52から構成される。分析システム52は測定データから骨折部の修復状態を分析する。分析システム52は測定データをグラフ化し後述する歪最大値Jを算出する歪データ演算部53と、骨折部の修復状態を判定する修復状態判定部54と、歪センサの測定データやグラフなどを保存するデータ保存部55とで構成されている。修復状態判定部54はあらかじめ1または複数の閾値が設定される。閾値は、骨折部の修復状態に応じた歪の値を示す。修復状態判定部54はこれらの閾値と測定された歪の値とを比較し、閾値との大小関係から骨折部の修復状態を判断する。修復状態判定部54はCPU等の演算装置(図示せず)を備え、このような判断処理を行う。また、前記分析システム52は、閾値の設定等、各種設定値の入力操作を行う入力装置61と、設定値を入力する設定画面や歪センサの測定データから分析される判定結果が表示される表示装置60とを備えることもできる。分析システム52は対象となる動物に取り付けることもでき、その場合、入力装置61及び表示装置60は必要な際のみに接続する構成とする。
FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of a monitoring device for observing the healing process of a fracture, and shows a state where a leg of a dog, which is an example of an animal, is broken.
The strain sensor arranged on the fixed plate described in FIG. 1 is attached to the
尚、分析システム52は、歪データ演算部53と修復状態判定部54とデータ保存部55とを備える構成に限らず、少なくとも歪センサからの測定データを受信し、測定データから歪最大値Jを算出し、歪最大値Jと1または複数の閾値を比較して骨折部の修復状態を判定する構成であれば良い。
Note that the
図4に本発明の実施の形態1における骨折部の修復状態をモニタリングするフローの例を示す。図5は実施の形態1の骨折部の修復状態をモニタリング方法における閾値の設定例を説明する図、図6は歪の値と修復状態との関係を例示する図、図7は固定プレート装着後の経過日数と歪の値との関係を例示する図、図8は歪の値と行動パターンとの関係を例示する図である。 FIG. 4 shows an example of a flow for monitoring the repaired state of the fractured portion in the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining an example of setting a threshold value in the method for monitoring the repaired state of a fractured portion according to the first embodiment, FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the strain value and the repaired state, and FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the number of days elapsed and the strain value, and FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the strain value and the action pattern.
歪データは骨折部の修復状態を判定するために用いられ、例えば1日の中で決まった時間に測定され収集されたデータであるとする。測定は、例えば駆け足等で骨折部に負荷がかかる状態で測定される。負荷がかかる状態は、運動量の違いによる歪データの差異を抑えるため、常に同じ活動状態(駆け足等)とする。 The strain data is used to determine the repaired state of the fractured part. For example, it is assumed that the strain data is data collected and measured at a fixed time in one day. The measurement is performed, for example, in a state where a load is applied to the fractured part by running or the like. The state where the load is applied is always the same activity state (running, etc.) in order to suppress the difference in strain data due to the difference in the amount of exercise.
以下図1〜図8を参照して本発明の骨折の修復状態のモニタリング方法の例を説明する。
まず上記前提条件で歪センサのデータが収集され(図4のSTEP1)、犬に装着したメモリ装置51に一時保存される(図4のSTEP2)。次に一時保存された測定データを分析システムへ転送する(図4のSTEP3)。転送された測定データは歪データ演算部53にてグラフ化されるとともに(図4のSTEP4)、歪最大値Jが算出される。
Hereinafter, an example of a method for monitoring a repaired state of a fracture according to the present invention will be described with reference to FIGS.
First, strain sensor data is collected under the above preconditions (STEP 1 in FIG. 4) and temporarily stored in the
ここで、歪最大値Jは骨折部11に及ぼす歪の影響を指標する値である。図5に示すように、測定された歪の値は経時的に変化する。歪最大値Jは、事前に設定する一定時間内(例えば10秒間)で、歪データの大きい順に例えば10点を集計し、それらを平均化することにより求められる。算出された歪最大値Jは、骨折部11の修復状態を判定する歪最大値Jとして分析システム52内のデータ保存部55に保存される(図4のSTEP5)。
Here, the maximum strain value J is a value indicating the influence of strain on the fractured
次に、修復状態判定部54は事前に設定した閾値と算出された歪最大値Jとを比較する。例えば閾値は複数設定され、骨折部11の修復している程度に応じた歪の大きさとして、修復の程度に応じた閾値が設定される。図6に示すように、骨が修復されていないときは固定プレート12よって体重が支えられるため、固定プレート12側に負荷がかかり歪データは大きくなる。骨の修復が進むと骨と固定プレート12の両方で体重を支えるため固定プレート12にかかる負荷は徐々に小さくなる。このような傾向を踏まえて、例えばJ1>J2>J3>J4となるように4つの閾値J1〜J4を設定する。これらの閾値は、歪最大値JがJ≧J1の時は修復率50%以下、J1>J≧J2の時は修復率50より大きく70%以下、J2>J≧J3の時は修復率70より大きく80%以下、J3>J≧J4の時は修復率80より大きく90%以下、J<J4の時は回復となるように設定される。そして、歪最大値Jと閾値J1〜J4とを比較し、歪最大値Jがどの範囲に入るかを確認することにより修復状態を判定する(図4のSTEP6−1〜STEP10)。尚、歪最大値Jではなく単に歪の測定値と閾値を比較しても良い。また、歪最大値Jまたは歪の測定値が閾値のどの範囲に入るかではなく、最も値の近い閾値を検出し、その閾値に対応する修復率を判定結果としても良い。骨の修復状態を判定する閾値は、骨折した骨の太さや骨折箇所、犬の犬種や年齢など個体差等により骨の修復速度が異なるため、個体ごとに適切な値を設定することが好ましい。
Next, the repair
また、歪最大値Jのデータを継続してモニタリングすることで、図7のように固定プレート12装着後から回復に到る過程における固定プレート12の歪の値の変化をグラフ化できる。時間経過により歪の値が小さくなることから、経時的に骨折部11の修復状態が良化していく過程が把握できるため、歪センサ13の測定データに基づき、修復状態に応じた適度なリハビリを行うことも可能となる。何か異常があった場合でもグラフをみて定量的に修復の以上状態を判断できるため、早めの対処が可能となる。
Further, by continuously monitoring the data of the maximum strain value J, it is possible to graph the change in the strain value of the fixed
また、収集した歪センサの測定データを分析することにより、犬の行動パターンも把握することができる。例えば、図8に示すように、歪の大きさや歪の変化の態様により、犬が一日の大半を睡眠しているのか、静止状態であるのか、動作状態であるのか犬がどのような行動をしているのか等のおおまかな犬の活動状態が把握される。このように日々モニタリングしている歪の変化から骨折部11の修復状態のデータに異常があった場合、日常的に激しい運動を行っていないかなど、活動状態から異常の原因を推測することもできる。
Further, by analyzing the collected measurement data of the strain sensor, it is possible to grasp the behavior pattern of the dog. For example, as shown in FIG. 8, depending on the magnitude of distortion and the manner of change in distortion, the behavior of the dog depending on whether the dog is sleeping most of the day, whether it is in a stationary state, or in an operating state. The activity status of a rough dog such as whether or not it is As described above, when there is an abnormality in the repair status data of the fractured
以上のように骨折部にかかる負荷を歪センサで測定することで、レントゲンでの確認を最小限に抑えながら、骨折治療開始から骨が回復するまでの期間において、骨折部の修復状態の経過を日常的に、容易かつ正確に把握することができるようになる。また、対象となる動物の行動も予測することができ、治療方針やリハビリ方針の結果にフィードバックすることができる。また、修復状態に異常があった場合、予想される日々の行動から、異常の原因を推定し、治療の一助とすることができる。 By measuring the load on the fractured part with a strain sensor as described above, the progress of the repaired state of the fractured part can be monitored during the period from the start of fracture treatment to the recovery of the bone while minimizing the confirmation with X-rays. It becomes possible to grasp easily and accurately on a daily basis. In addition, the behavior of the target animal can be predicted, and the results of the treatment policy and rehabilitation policy can be fed back. In addition, if there is an abnormality in the repaired state, the cause of the abnormality can be estimated from the expected daily behavior, and this can be used as an aid to treatment.
(実施の形態2)
骨折治療において固定プレートを使用して折れた骨を固定する場合、骨折部に固定プレートが密着していると仮骨が形成され難い。骨折部は仮骨が形成されることにより骨が修復されるため、骨折部全面に仮骨が形成されないと骨折部の修復が不完全となり、固定プレートを外した際に再骨折する可能性が高くなる。また固定プレートを長期間、骨と固定した状態にしておくと、骨が細く痩せてもろくなることがあり、再骨折する可能性が高くなる。
(Embodiment 2)
When fixing a broken bone using a fixing plate in fracture treatment, it is difficult to form a callus if the fixing plate is in close contact with the fracture. Since the bone is repaired by forming a callus at the fractured part, if the callus is not formed on the entire fractured part, repair of the fractured part will be incomplete, and there is a possibility of re-fracturing when the fixation plate is removed. Get higher. Also, if the fixation plate is fixed to the bone for a long period of time, the bone may become thin even if it is thin, and the possibility of re-breaking increases.
図9は本発明の実施の形態2における固定プレートの形状を例示する図である。図10,図11は実施の形態2における突起形状の構成を例示する図である。図9〜図11において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。 FIG. 9 is a diagram illustrating the shape of the fixed plate according to the second embodiment of the present invention. 10 and 11 are diagrams illustrating the configuration of the protrusion shape in the second embodiment. 9 to 11, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
実施の形態2における骨折の修復状態のモニタリング装置において、固定プレート22と折れた骨21を螺合するネジ部は、例えば固定力が調整可能な構造の固定力調整ネジ16である。尚、固定力調整ネジ16で固定力を調整する際、切開せずに調整できるように固定力調整ネジ16の頭部は皮膚から露出した状態にしておくことが好ましい。固定プレート22と折れた骨21との螺合は、全てのねじとして固定ネジ14,15を用いてもよいし、全てのねじとして固定力調整ネジ16を用いてもよいし、固定ネジ14,15と固定力調整ネジ16とを組み合わせてもよい。
In the monitoring device of the repaired state of the fracture in the second embodiment, the screw portion for screwing the fixing
また、固定プレート22は、骨折部11の仮骨23の形成、及び骨の修復を阻害しないように、骨折部11と密着しない非密着形状部12aと、折れた骨21の表面に密着する複数の突起形状12bとを有している。非密着形状部12aは固定プレート22の骨折部11と向かいあう面に設けられ、骨折部11と固定プレート22とが接しないように固定プレート22に設けられた固定プレート22の凹部である。非密着形状部12aにおいて、骨21と固定プレート22との間には隙間が形成され、骨21と固定プレート22とは接触しない。突起形状12bは、固定プレート22の骨21と向かいあう対向面に設けられた突起である。突起形状12bを設けることにより、骨21に固定プレート22が装着された際に、固定プレート22は突起形状12bの先端のみで骨21と接し、固定プレート22の対向面の全面が骨21と接することなく適度な隙間が形成される。このように、固定プレート22が非密着形状部12aを備えることにより骨折部21と固定プレート22とが接しないため、骨折部11に仮骨23が形成されることが阻害されない。また、固定プレート22が突起形状12bを備えることにより、骨の修復が阻害されることが抑制される。歪センサ13は固定プレート12の非密着形状部12aが形成された面に対する裏面に形成されることが好ましいが、骨21と接触せず、固定ネジの邪魔にならない領域に設けられれば良い。非密着形状部12aと突起形状12bとの両方を備える構成が言及されているが、いずれか一方を備える構成とすることもできる。
The fixing
実施の形態2における骨折の修復状態のモニタリング装置においても、実施の形態1と同様に、骨折部11を固定する固定プレート22の歪を測定し、歪の測定値から骨折部11の修復状態を判断することにより、骨折部11の修復状態を簡便かつ正確に把握することができる。さらに、骨折部11の修復状態は、固定プレート22と前記骨折部11の骨とを固定した状態で、歪データを測定して修復状態を判定し、骨折部の修復状態の経過を日常的に把握することができる。
In the fracture repair monitoring apparatus according to the second embodiment, as in the first embodiment, the strain of the
突起形状12bは固定プレート22より弾性力が大きいことが好ましい。固定プレート22に配置された歪センサ13のデータから判定された前記骨折部11の修復状態に応じ、例えば修復率が70〜80%と判定された場合、固定力調整ネジ16を緩め固定力を低下させる。その際、図11に示すように、複数の突起形状12bが弾性変形するため、折れた骨21と突起形状12bとの密着面積が減少し、固定力を容易に低下させることができ、より骨の修復が阻害され難くなる。また、複数の突起形状12bの弾性変形の反発性で固定力調整ネジ16の緩みも防止できる。
The
骨折治療において、骨の修復過程で形成される仮骨に適切な負荷を掛けると、骨癒合が促進される性質があることが知られている。そのため、骨折部11の修復状態に応じて負荷を掛けることで骨の修復を促す効果が向上し、骨折部11の早期回復が期待され、再骨折が発生するリスクが抑えられるようになる。
In the treatment of fractures, it is known that when an appropriate load is applied to a callus formed in the bone repair process, bone healing is promoted. Therefore, by applying a load according to the repaired state of the fractured
尚、上記各実施の形態において、犬にかぎらず全ての動物の骨折の修復状態の確認に用いることができる。 In addition, in each said embodiment, it can use for the confirmation of the repair condition of the fracture of not only a dog but all animals.
本発明は、骨折部の修復状態を簡便かつ正確に把握することができ、骨折部の修復状態をモニタリングする装置及び方法等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can grasp the repaired state of a fractured part easily and accurately, and is useful for an apparatus and a method for monitoring the repaired state of a fractured part.
11 骨折部
12 固定プレート
12a 非密着形状部
12b 突起形状
13 歪センサ
14 固定ネジ
15 固定ネジ
16 固定力調整ネジ
21 骨
22 固定プレート
23 仮骨
50 骨折治療部
51 メモリ装置
52 分析システム
53 歪データ演算部
54 修復状態判定部
55 データ保存部
60 表示装置
61 入力装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記固定プレートに配置される歪センサと、
前記歪センサで測定される前記固定プレートの歪の測定値から前記骨折部の修復状態を判定する分析システムと
を有することを特徴とする骨折の修復状態のモニタリング装置。 A fixation plate for fixing fractures of animal bones;
A strain sensor disposed on the fixed plate;
An apparatus for monitoring the repair state of a fracture, comprising: an analysis system that determines a repair state of the fracture from a measurement value of strain of the fixed plate measured by the strain sensor.
前記骨折部に固定される固定プレートの歪を測定する工程と、
前記歪の測定値と前記閾値とを比較して前記骨折部の修復状態を判定する工程と
を有することを特徴とする骨折の修復状態のモニタリング方法。 A step of setting a threshold in advance according to the repair state of the fracture portion of the bone of the non-human animal,
Measuring the strain of the fixation plate fixed to the fracture,
A method for monitoring a repaired state of a fracture, comprising the step of comparing the measured value of the strain and the threshold to determine the repaired state of the fracture.
前記測定値が近接する2つの前記閾値の間のいずれの範囲に位置するかにより前記骨折部の修復状態を判定する
ことを特徴とする請求項8記載の骨折の修復状態のモニタリング方法。 A plurality of the threshold values are set;
The fracture repair state monitoring method according to claim 8, wherein the repair state of the fracture portion is determined based on whether the measurement value is located between two adjacent threshold values.
前記測定値と最も近い前記閾値に対応する前記骨折部の修復状態を判定結果として求める
ことを特徴とする請求項8記載の骨折の修復状態のモニタリング方法。 A plurality of the threshold values are set;
The fracture repair state monitoring method according to claim 8, wherein a repair state of the fracture portion corresponding to the threshold value closest to the measured value is obtained as a determination result.
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