JP3274694B2 - 骨と人工関節ステムとの隙間測定装置および方法 - Google Patents
骨と人工関節ステムとの隙間測定装置および方法Info
- Publication number
- JP3274694B2 JP3274694B2 JP27094791A JP27094791A JP3274694B2 JP 3274694 B2 JP3274694 B2 JP 3274694B2 JP 27094791 A JP27094791 A JP 27094791A JP 27094791 A JP27094791 A JP 27094791A JP 3274694 B2 JP3274694 B2 JP 3274694B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gap
- bone
- pulse
- measuring
- reflected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
- A61F2/4657—Measuring instruments used for implanting artificial joints
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、骨と人工関節ステム
との隙間測定装置および方法に関し、特にたとえば人工
股関節全置換術（ＴＨＲ）施行後の大腿骨と人工関節ス
テムとの間に生じる隙間を測定する、隙間測定装置およ
び方法に関する。
との隙間測定装置および方法に関し、特にたとえば人工
股関節全置換術（ＴＨＲ）施行後の大腿骨と人工関節ス
テムとの間に生じる隙間を測定する、隙間測定装置およ
び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】変形性股関節症や慢性関節リュウマチな
どの関節疾患により損なわれた関節機能の再建に当た
り、生体関節として重要な股関節については、人工股関
節全置換術（ＴＨＲ）が近年盛んに施行されている。こ
のＴＨＲは、図１２に示すように、股関節ソケットおよ
び骨頭を人工股関節ソケット１および人工骨頭２に置き
換え、人工骨頭２から延びる人工関節ステム３を大腿骨
４の内部に挿入して固定するものである。しかし、この
ＴＨＲは未だ完全なものではなく、施行後４〜５年経過
すると、たとえば人工関節ステム３が大腿骨４を圧迫す
る等の原因によってこれらの間に隙間が生じ、再置換手
術が必要となる場合がある。
どの関節疾患により損なわれた関節機能の再建に当た
り、生体関節として重要な股関節については、人工股関
節全置換術（ＴＨＲ）が近年盛んに施行されている。こ
のＴＨＲは、図１２に示すように、股関節ソケットおよ
び骨頭を人工股関節ソケット１および人工骨頭２に置き
換え、人工骨頭２から延びる人工関節ステム３を大腿骨
４の内部に挿入して固定するものである。しかし、この
ＴＨＲは未だ完全なものではなく、施行後４〜５年経過
すると、たとえば人工関節ステム３が大腿骨４を圧迫す
る等の原因によってこれらの間に隙間が生じ、再置換手
術が必要となる場合がある。
【０００３】従来では、Ｘ線像を利用してこの隙間を把
握し、再置換手術の施行時期を決めるようにしていた。
握し、再置換手術の施行時期を決めるようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ｘ線像を利用する従来
技術では、小さな隙間を把握することが困難であるとい
う問題点があった。そのため、股関節部に疼痛を生じる
ほどに隙間が大きくなっていてもその隙間を把握するこ
とができない場合があり、再置換手術を行うのに適切な
時期を見逃してしまうことがあった。
技術では、小さな隙間を把握することが困難であるとい
う問題点があった。そのため、股関節部に疼痛を生じる
ほどに隙間が大きくなっていてもその隙間を把握するこ
とができない場合があり、再置換手術を行うのに適切な
時期を見逃してしまうことがあった。
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、よ
り小さな隙間を把握できる、骨と人工関節ステムとの隙
間測定装置および方法を提供することである。
り小さな隙間を把握できる、骨と人工関節ステムとの隙
間測定装置および方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、骨の内部
に挿入された人工関節ステムと骨との間に生じる隙間を
測定するための隙間測定装置であって、骨の内部に超音
波パルスを送信する送信手段、超音波パルスを送信した
ときの骨の内面で反射する第１反射パルスおよび人工関
節ステムの外面で反射する第２反射パルスのそれぞれを
受信する受信手段、および第１反射パルスと第２反射パ
ルスとの時間間隔に基づいて隙間を測定する測定手段を
備え、測定手段は第１反射パルスと第２反射パルスとの
時間間隔と隙間における音速とに基づいて隙間を演算す
る演算手段を含む、骨と人工関節ステムとの隙間測定装
置である。
に挿入された人工関節ステムと骨との間に生じる隙間を
測定するための隙間測定装置であって、骨の内部に超音
波パルスを送信する送信手段、超音波パルスを送信した
ときの骨の内面で反射する第１反射パルスおよび人工関
節ステムの外面で反射する第２反射パルスのそれぞれを
受信する受信手段、および第１反射パルスと第２反射パ
ルスとの時間間隔に基づいて隙間を測定する測定手段を
備え、測定手段は第１反射パルスと第２反射パルスとの
時間間隔と隙間における音速とに基づいて隙間を演算す
る演算手段を含む、骨と人工関節ステムとの隙間測定装
置である。
【０００７】
【０００８】
【作用】骨の内面で反射する第１反射パルスと人工関節
ステムの外面で反射する第２反射パルスとの時間間隔お
よび骨と人工関節ステムとの隙間における音速に基づい
て隙間を測定する。なお、隙間には骨髄が満たされるた
め、隙間における音速としては、骨髄における音速が用
いられる。
ステムの外面で反射する第２反射パルスとの時間間隔お
よび骨と人工関節ステムとの隙間における音速に基づい
て隙間を測定する。なお、隙間には骨髄が満たされるた
め、隙間における音速としては、骨髄における音速が用
いられる。
【０００９】
【発明の効果】この発明によれば、超音波を用いて骨と
人工関節ステムとの隙間を把握するようにしているの
で、従来のＸ線を利用するものに比べてより小さな隙間
を精度よく測定することができる。そのため、たとえば
ＴＨＲ後の再置換に最適な時期が的確に判断できる。し
かも、従来のＸ線によるものでは被爆の心配があるが、
この発明では、超音波を利用するので、被爆の可能性が
完全になくなる。
人工関節ステムとの隙間を把握するようにしているの
で、従来のＸ線を利用するものに比べてより小さな隙間
を精度よく測定することができる。そのため、たとえば
ＴＨＲ後の再置換に最適な時期が的確に判断できる。し
かも、従来のＸ線によるものでは被爆の心配があるが、
この発明では、超音波を利用するので、被爆の可能性が
完全になくなる。
【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００１１】
【実施例】図１に示すこの実施例の隙間測定装置１０
は、大腿骨１２の内部に人工関節ステム１４が挿入され
た大腿部１６内部の、特に、大腿骨１２と人工関節ステ
ム１４との隙間１８を測定するためのものである。な
お、隙間１８には骨髄２０が満たされており、大腿骨１
２の周囲には肉２２が存在する。
は、大腿骨１２の内部に人工関節ステム１４が挿入され
た大腿部１６内部の、特に、大腿骨１２と人工関節ステ
ム１４との隙間１８を測定するためのものである。な
お、隙間１８には骨髄２０が満たされており、大腿骨１
２の周囲には肉２２が存在する。
【００１２】隙間測定装置１０は、大腿部１６の周囲に
配置される複数の探触素子２４を有する探触子２６を含
み、それぞれの探触素子２４は、たとえば圧電振動子か
らなり、電気信号を超音波（機械振動）に変換し、逆に
超音波エコーを電気信号に変換することができる。そし
て、複数の探触素子２４のうち１つが、順次、探触子ス
キャンコントローラ２８により選択され、有効化され
る。
配置される複数の探触素子２４を有する探触子２６を含
み、それぞれの探触素子２４は、たとえば圧電振動子か
らなり、電気信号を超音波（機械振動）に変換し、逆に
超音波エコーを電気信号に変換することができる。そし
て、複数の探触素子２４のうち１つが、順次、探触子ス
キャンコントローラ２８により選択され、有効化され
る。
【００１３】また、隙間測定装置１０は、発振器（たと
えば水晶発振器）３０を含む。発振器３０は探触素子２
４の振動周波数に相当する繰り返し周期のパルス信号を
発生し、このパルス信号が送波パルスドライバ３２に与
えられる。送波パルスドライバ３２では、入力されたパ
ルス信号を増幅して送波パルス電圧を発生し、この送波
パルス電圧が先に説明したように順次有効化される探触
素子２４に印加される。探触素子２４では、送波パルス
ドライバ３２により与えられた電気信号が超音波パルス
に変換され、その超音波パルスが大腿部１６の内部に送
信される。
えば水晶発振器）３０を含む。発振器３０は探触素子２
４の振動周波数に相当する繰り返し周期のパルス信号を
発生し、このパルス信号が送波パルスドライバ３２に与
えられる。送波パルスドライバ３２では、入力されたパ
ルス信号を増幅して送波パルス電圧を発生し、この送波
パルス電圧が先に説明したように順次有効化される探触
素子２４に印加される。探触素子２４では、送波パルス
ドライバ３２により与えられた電気信号が超音波パルス
に変換され、その超音波パルスが大腿部１６の内部に送
信される。
【００１４】一方、その超音波パルスにより発生した反
射パルス（エコー）が上記探触素子２４によって電気信
号に変換される。このエコーの電気信号は、反射パルス
レシーバ３４に入力されて増幅され、検波回路３６で検
波され、波形整形回路３８で波形整形される。そして、
波形整形されたアナログ信号が、ＡＤ変換器４０によっ
てディジタルデータに変換され、記憶装置４２のＲＡＭ
に格納される。同時に、このアナログ信号がＣＲＴ表示
器４４に入力されて、その波形がＣＲＴ上に表示され
る。なお、このＣＲＴ表示器４４は、オシロスコープの
ようにＣＲＴコントローラ４６により制御される。
射パルス（エコー）が上記探触素子２４によって電気信
号に変換される。このエコーの電気信号は、反射パルス
レシーバ３４に入力されて増幅され、検波回路３６で検
波され、波形整形回路３８で波形整形される。そして、
波形整形されたアナログ信号が、ＡＤ変換器４０によっ
てディジタルデータに変換され、記憶装置４２のＲＡＭ
に格納される。同時に、このアナログ信号がＣＲＴ表示
器４４に入力されて、その波形がＣＲＴ上に表示され
る。なお、このＣＲＴ表示器４４は、オシロスコープの
ようにＣＲＴコントローラ４６により制御される。
【００１５】上述の探触子スキャンコントローラ２８，
記憶装置４２およびＣＲＴコントローラ４６は、バス４
８を介してこれらと接続されたＣＰＵ５０によって制御
される。そして、記憶装置４２に格納されたデータは、
ＣＰＵ５０に取り込まれて必要な計算処理が行われ、再
び記憶装置４２に戻される。また、それらのデータは、
必要に応じてたとえば磁気テープ，ハードディスクある
いは光磁気ディスク等の外部メモリ５２に記録される。
たとえば患者毎の固定パターンを外部メモリ５２に記録
しておき、それを診察時に引き出して表示するようにす
れば、隙間１８の状態の経時的な変化を容易に把握する
ことができる。
記憶装置４２およびＣＲＴコントローラ４６は、バス４
８を介してこれらと接続されたＣＰＵ５０によって制御
される。そして、記憶装置４２に格納されたデータは、
ＣＰＵ５０に取り込まれて必要な計算処理が行われ、再
び記憶装置４２に戻される。また、それらのデータは、
必要に応じてたとえば磁気テープ，ハードディスクある
いは光磁気ディスク等の外部メモリ５２に記録される。
たとえば患者毎の固定パターンを外部メモリ５２に記録
しておき、それを診察時に引き出して表示するようにす
れば、隙間１８の状態の経時的な変化を容易に把握する
ことができる。
【００１６】なお、この実施例において、探触子２６と
外部メモリ５２以外の部分は、ケース５４内にまとめて
収納される。使用時には、図２からよくわかるように、
ＴＨＲが施行された大腿部１６の外周面上に、たとえば
ソノゼリー（商品名：東芝メディカル株式会社）等の音
響結合剤５６を介して探触子２６が配置される。
外部メモリ５２以外の部分は、ケース５４内にまとめて
収納される。使用時には、図２からよくわかるように、
ＴＨＲが施行された大腿部１６の外周面上に、たとえば
ソノゼリー（商品名：東芝メディカル株式会社）等の音
響結合剤５６を介して探触子２６が配置される。
【００１７】図１および図２を参照して、ＣＰＵ５０の
制御の下で探触子スキャンコントローラ２８により有効
化された１つの探触素子２４に送波パルス電圧を印加す
ると、その探触素子２４から超音波パルスが発生され、
発生された超音波パルスは、たとえば図２における破線
矢印で示すように大腿部１６の内部に伝わる。そして、
この超音波パルスの一部が音響インピーダンスの変化す
る、肉２２と大腿骨１２との境界面ａ，大腿骨１２と骨
髄２０との境界面ｂおよび骨髄２０と人工関節ステム１
４との境界面ｃのそれぞれにおいて反射する。ここで
は、境界面ａ，ｂおよびｃで反射するそれぞれの反射パ
ルスを反射パルスＡ，ＢおよびＣと呼ぶことにする。そ
して、これらの反射パルスＡ〜Ｃが探触素子２４におい
て電気信号に変換され、反射パルスレシーバ３４，検波
回路３６および波形整形回路３８を通してＣＲＴ表示器
４４に表示され、あるいは、波形整形回路３８からＡＤ
変換器４０を通してデータとして記憶装置４２に格納さ
れる。
制御の下で探触子スキャンコントローラ２８により有効
化された１つの探触素子２４に送波パルス電圧を印加す
ると、その探触素子２４から超音波パルスが発生され、
発生された超音波パルスは、たとえば図２における破線
矢印で示すように大腿部１６の内部に伝わる。そして、
この超音波パルスの一部が音響インピーダンスの変化す
る、肉２２と大腿骨１２との境界面ａ，大腿骨１２と骨
髄２０との境界面ｂおよび骨髄２０と人工関節ステム１
４との境界面ｃのそれぞれにおいて反射する。ここで
は、境界面ａ，ｂおよびｃで反射するそれぞれの反射パ
ルスを反射パルスＡ，ＢおよびＣと呼ぶことにする。そ
して、これらの反射パルスＡ〜Ｃが探触素子２４におい
て電気信号に変換され、反射パルスレシーバ３４，検波
回路３６および波形整形回路３８を通してＣＲＴ表示器
４４に表示され、あるいは、波形整形回路３８からＡＤ
変換器４０を通してデータとして記憶装置４２に格納さ
れる。
【００１８】ＣＲＴ表示器４４では、横軸に超音波パル
スの大腿部１６中の伝搬時間に相当する距離を表示し、
縦軸にエコー高さを表示するようにしており、したがっ
て、ＣＲＴ表示器４４にはたとえば図３に示すような波
形５８が表示される。この波形５８における最も左側の
パルスＤは、探触素子２４の取り付け位置すなわち原点
を示す。そして、原点から時間Ｔ1 遅れて反射パルスＡ
が検出され、反射パルスＡから時間Ｔ2 遅れて反射パル
スＢが検出され、反射パルスＢから時間Ｔ3 遅れて反射
パルスＣが検出される。したがって、肉２２における音
速をＶ1 ，大腿骨１２における音速をＶ2 ，骨髄２０に
おける音速をＶ3 とすると、肉２２，大腿骨１２および
骨髄２０のそれぞれの肉厚Ｌ1 ，Ｌ2 およびＬ3 （図
２）は、ＣＰＵ５０において数１の各計算を実行するこ
とによって求められる。
スの大腿部１６中の伝搬時間に相当する距離を表示し、
縦軸にエコー高さを表示するようにしており、したがっ
て、ＣＲＴ表示器４４にはたとえば図３に示すような波
形５８が表示される。この波形５８における最も左側の
パルスＤは、探触素子２４の取り付け位置すなわち原点
を示す。そして、原点から時間Ｔ1 遅れて反射パルスＡ
が検出され、反射パルスＡから時間Ｔ2 遅れて反射パル
スＢが検出され、反射パルスＢから時間Ｔ3 遅れて反射
パルスＣが検出される。したがって、肉２２における音
速をＶ1 ，大腿骨１２における音速をＶ2 ，骨髄２０に
おける音速をＶ3 とすると、肉２２，大腿骨１２および
骨髄２０のそれぞれの肉厚Ｌ1 ，Ｌ2 およびＬ3 （図
２）は、ＣＰＵ５０において数１の各計算を実行するこ
とによって求められる。
【００１９】
【数１】 Ｌ1 ＝Ｖ1 ×Ｔ1 ／２ Ｌ2 ＝Ｖ2 ×Ｔ2 ／２ Ｌ3 ＝Ｖ3 ×Ｔ3 ／２ そして、探触子スキャンコントローラ２８によって、複
数の探触素子２４を順番に有効化し、複数箇所での測定
データを収集することによって、全体的な隙間１８の分
布が把握される。
数の探触素子２４を順番に有効化し、複数箇所での測定
データを収集することによって、全体的な隙間１８の分
布が把握される。
【００２０】なお、この実施例では、ＣＲＴ表示器４４
の横軸に距離を表示するようにしているので、ＣＰＵ５
０が計算した骨髄２０の肉厚Ｌ3 の値に対応するよう
に、ＣＲＴ表示器４４に表示される反射パルスＢと反射
パルスＣとの間隔をＣＲＴコントローラ４６によって調
整すれば、波形５８から骨髄２０の厚み、すなわち大腿
骨１２と人工関節ステム１４との隙間１８の幅を直接把
握することができる。ただし、肉２２の肉厚Ｌ1 および
大腿骨１２の肉厚Ｌ2 については、この波形５８におけ
る見掛けの距離Ｌ1 ´およびＬ2 ´に基づいて数２の各
計算を実行する必要がある。
の横軸に距離を表示するようにしているので、ＣＰＵ５
０が計算した骨髄２０の肉厚Ｌ3 の値に対応するよう
に、ＣＲＴ表示器４４に表示される反射パルスＢと反射
パルスＣとの間隔をＣＲＴコントローラ４６によって調
整すれば、波形５８から骨髄２０の厚み、すなわち大腿
骨１２と人工関節ステム１４との隙間１８の幅を直接把
握することができる。ただし、肉２２の肉厚Ｌ1 および
大腿骨１２の肉厚Ｌ2 については、この波形５８におけ
る見掛けの距離Ｌ1 ´およびＬ2 ´に基づいて数２の各
計算を実行する必要がある。
【００２１】
【数２】 Ｌ1 ＝Ｌ1 ´×Ｖ1 ／Ｖ3 Ｌ2 ＝Ｌ2 ´×Ｖ2 ／Ｖ3 発明者等は、以下に示す実験によりこの発明の実用性を
検証した。なお、実験では、単素子の探触子２６´を用
いた。
検証した。なお、実験では、単素子の探触子２６´を用
いた。
【００２２】測定試料の製作 図４，図６，図８および図１０に示される、それぞれの
実験で用いられる試料７０および７２は、以下のように
して作製した。まず、豚の大腿骨を約３０mmの長さに輪
切りにした骨片６０および６２を準備し、骨片６０の内
部には１２mm角の正方形断面の金属ステム６４を挿入
し、骨片６２の内部には直径１２mmの円形断面の金属ス
テム６６を挿入した。そして、それぞれの骨片６０およ
び６２の一方面に厚さ３mmのゴム板を接着剤で接着し、
ゴム板側を下にして水温３８℃の水中につけた。骨髄６
８が液状化すると、それぞれの骨片６０および６２の他
方面をラップ材で密封した。このようにして作製した正
方形断面の金属ステム６４を挿入した試料を第１試料７
０（図４，図８）とし、円形断面の金属ステム６６を挿
入した試料を第２試料７２（図６，図１０）とした。そ
して、これらの試料７０および７２を用いて以下に示す
実験を行い、それぞれの実験における測定値とノギスに
より実測した測定値とを比較した。
実験で用いられる試料７０および７２は、以下のように
して作製した。まず、豚の大腿骨を約３０mmの長さに輪
切りにした骨片６０および６２を準備し、骨片６０の内
部には１２mm角の正方形断面の金属ステム６４を挿入
し、骨片６２の内部には直径１２mmの円形断面の金属ス
テム６６を挿入した。そして、それぞれの骨片６０およ
び６２の一方面に厚さ３mmのゴム板を接着剤で接着し、
ゴム板側を下にして水温３８℃の水中につけた。骨髄６
８が液状化すると、それぞれの骨片６０および６２の他
方面をラップ材で密封した。このようにして作製した正
方形断面の金属ステム６４を挿入した試料を第１試料７
０（図４，図８）とし、円形断面の金属ステム６６を挿
入した試料を第２試料７２（図６，図１０）とした。そ
して、これらの試料７０および７２を用いて以下に示す
実験を行い、それぞれの実験における測定値とノギスに
より実測した測定値とを比較した。
【００２３】第１実験（リニア走査法） 図４に示すように、第１試料７０を３８℃の水中に探触
子２６´から約１９mm離した位置にステム６４の上面が
水平になるように固定し、そして、探触子１２をＺ軸方
向に１〜２mmずつ移動させ、音響インピーダンスの異な
る境界面からのエコー位置を測定した。さらに、第１試
料７０を９０°，１８０°，２７０°と回転して、それ
ぞれの位置において同様に測定した。
子２６´から約１９mm離した位置にステム６４の上面が
水平になるように固定し、そして、探触子１２をＺ軸方
向に１〜２mmずつ移動させ、音響インピーダンスの異な
る境界面からのエコー位置を測定した。さらに、第１試
料７０を９０°，１８０°，２７０°と回転して、それ
ぞれの位置において同様に測定した。
【００２４】図５は、ノギスにより実測した第１試料７
０の断面（実線）と第１実験により求めた骨の内面（○
印）および外面（●印）の位置とを示すグラフである。
なお、グラフ中の○印および●印の位置は、金属ステム
からのエコー位置を基準にして求めた（図７，図９およ
び図１１において同じ）。 第２実験（リニア走査法） 図６に示すように、第２試料７２を３８℃の水中に探触
子２６´から約１９mm離した位置に固定し、そして、探
触子１２をＺ軸方向に１〜２mmずつ移動させ、音響イン
ピーダンスの異なる境界面からのエコー位置を測定し
た。さらに、第２試料７２を９０°，１８０°，２７０
°と回転して、それぞれの位置において同様に測定し
た。
０の断面（実線）と第１実験により求めた骨の内面（○
印）および外面（●印）の位置とを示すグラフである。
なお、グラフ中の○印および●印の位置は、金属ステム
からのエコー位置を基準にして求めた（図７，図９およ
び図１１において同じ）。 第２実験（リニア走査法） 図６に示すように、第２試料７２を３８℃の水中に探触
子２６´から約１９mm離した位置に固定し、そして、探
触子１２をＺ軸方向に１〜２mmずつ移動させ、音響イン
ピーダンスの異なる境界面からのエコー位置を測定し
た。さらに、第２試料７２を９０°，１８０°，２７０
°と回転して、それぞれの位置において同様に測定し
た。
【００２５】図７は、ノギスにより実測した第２試料７
２の断面（実線）と第２実験により求めた骨の内面（○
印）および外面（●印）の位置とを示すグラフである。 第３実験（サーキュラ走査法） 図８に示すように、３８℃の水中に第１試料７０を探触
子２６´から約１９mm離した位置に取り付け、そして、
探触子２６´を固定した状態で第１試料７０をα＝０
°，９０°，１８０°，２７０°と回転させながら骨や
金属ステムからのエコー位置を調べ、骨内部の厚さを測
定した。
２の断面（実線）と第２実験により求めた骨の内面（○
印）および外面（●印）の位置とを示すグラフである。 第３実験（サーキュラ走査法） 図８に示すように、３８℃の水中に第１試料７０を探触
子２６´から約１９mm離した位置に取り付け、そして、
探触子２６´を固定した状態で第１試料７０をα＝０
°，９０°，１８０°，２７０°と回転させながら骨や
金属ステムからのエコー位置を調べ、骨内部の厚さを測
定した。
【００２６】図９は、ノギスにより実測した第１試料７
０の断面（実線）と第３実験により求めた骨の内面（○
印）および外面（●印）の位置とを示すグラフである。 第４実験（サーキュラ走査法） 図１０に示すように、第２試料７２を探触子２６´から
約１９mm離した位置に取り付け、そして、探触子２６´
を固定した状態で第２試料７２をα＝０°，３０°，６
０°，…，３６０°と回転させながら、骨や金属ステム
からのエコー位置を調べ、骨内部の厚さを測定した。
０の断面（実線）と第３実験により求めた骨の内面（○
印）および外面（●印）の位置とを示すグラフである。 第４実験（サーキュラ走査法） 図１０に示すように、第２試料７２を探触子２６´から
約１９mm離した位置に取り付け、そして、探触子２６´
を固定した状態で第２試料７２をα＝０°，３０°，６
０°，…，３６０°と回転させながら、骨や金属ステム
からのエコー位置を調べ、骨内部の厚さを測定した。
【００２７】図１１は、ノギスにより実測した第２試料
７２の断面（実線）と第４実験により求めた骨の内面
（○印）および外面（●印）の位置とを示すグラフであ
る。以上の各実験より、超音波を用いて金属ステムが挿
入された骨内部の骨や骨髄の厚さを測定した結果（特に
骨髄の厚さすなわち隙間の幅の測定結果）は、リニア走
査法およびサーキュラ走査法のいずれにおいても、ま
た、第１試料７０および第２試料７２のいずれにおいて
もノギスで実測した結果とかなりよく一致することが確
認できた。これにより、この発明の測定装置および測定
方法の実用性が明らかとなった。
７２の断面（実線）と第４実験により求めた骨の内面
（○印）および外面（●印）の位置とを示すグラフであ
る。以上の各実験より、超音波を用いて金属ステムが挿
入された骨内部の骨や骨髄の厚さを測定した結果（特に
骨髄の厚さすなわち隙間の幅の測定結果）は、リニア走
査法およびサーキュラ走査法のいずれにおいても、ま
た、第１試料７０および第２試料７２のいずれにおいて
もノギスで実測した結果とかなりよく一致することが確
認できた。これにより、この発明の測定装置および測定
方法の実用性が明らかとなった。
【００２８】なお、実際の装置では、図１の波形整形回
路３８からＡＤ変換器４０に信号を与えるとき、雑音の
影響を回避するように、一定の閾値でレベル弁別したパ
ルスだけを送るようにしてもよい。
路３８からＡＤ変換器４０に信号を与えるとき、雑音の
影響を回避するように、一定の閾値でレベル弁別したパ
ルスだけを送るようにしてもよい。
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１の実施例における超音波パルスの伝播状態
を示す図解図である。
を示す図解図である。
【図３】図１の実施例のＣＲＴ表示器により表示される
波形を示す図解図である。
波形を示す図解図である。
【図４】第１実験の方法を示す図解図である。
【図５】第１試料の実測値と第１実験による測定値とを
比較するグラフである。
比較するグラフである。
【図６】第２実験の方法を示す図解図である。
【図７】第２試料の実測値と第２実験による測定値とを
比較するグラフである。
比較するグラフである。
【図８】第３実験の方法を示す図解図である。
【図９】第１試料の実測値と第３実験による測定値とを
比較するグラフである。
比較するグラフである。
【図１０】第４実験の方法を示す図解図である。
【図１１】第２試料の実測値と第４実験による測定値と
を比較するグラフである。
を比較するグラフである。
【図１２】大腿骨内に人工関節ステムが挿入された状態
を示す図解図である。
を示す図解図である。
１０ …隙間測定装置 １２ …大腿骨 １４ …人工関節ステム １８ …隙間 ２４ …探触素子 ２６ …探触子 ３０ …発振器 ３２ …送波パルスドライバ ３４ …反射パルスレシーバ ４４ …ＣＲＴ表示器 ５０ …ＣＰＵ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井手 隆俊 山梨県中巨摩郡玉穂村下河東1110 山梨 医科大学内 (56)参考文献 特開 平２−246923（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241351（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−137370（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−13810（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61F 2/76 A61F 2/28 A61F 2/30 G01B 17/02
Claims (2)
- 【請求項１】骨の内部に挿入された人工関節ステムと前
記骨との間に生じる隙間を測定するための隙間測定装置
であって、 前記骨の内部に超音波パルスを送信する送信手段、 前記超音波パルスを送信したときの前記骨の内面で反射
する第１反射パルスおよび前記人工関節ステムの外面で
反射する第２反射パルスのそれぞれを受信する受信手
段、および前記第１反射パルスと前記第２反射パルスと
の時間間隔に基づいて前記隙間を測定する測定手段を備
え、前記測定手段は前記第１反射パルスと前記第２反射
パルスとの時間間隔と前記隙間における音速とに基づい
て前記隙間を演算する演算手段を含む、骨と人工関節ス
テムとの隙間測定装置。 - 【請求項２】前記測定手段は前記第１反射パルスおよび
前記第２反射パルスのそれぞれの波形を表示する表示手
段を含む、請求項１記載の骨と人工関節ステムとの隙間
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27094791A JP3274694B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 骨と人工関節ステムとの隙間測定装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27094791A JP3274694B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 骨と人工関節ステムとの隙間測定装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05103804A JPH05103804A (ja) | 1993-04-27 |
| JP3274694B2 true JP3274694B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=17493233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27094791A Expired - Fee Related JP3274694B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 骨と人工関節ステムとの隙間測定装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3274694B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8044588B2 (en) | 2000-09-18 | 2011-10-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and method of fabricating the display device |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1137934B1 (en) * | 1998-11-08 | 2004-08-18 | Sunlight Medical, Ltd. | Bone velocity determination method |
| WO2000028316A1 (en) * | 1998-11-08 | 2000-05-18 | Sunlight Medical, Ltd. | Bone velocity determination |
-
1991
- 1991-10-18 JP JP27094791A patent/JP3274694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8044588B2 (en) | 2000-09-18 | 2011-10-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and method of fabricating the display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05103804A (ja) | 1993-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nicholson et al. | Guided ultrasonic waves in long bones: modelling, experiment and in vivo application | |
| JPH06510598A (ja) | 可聴出力を用いる超音波検査方法および装置 | |
| US6328695B1 (en) | Method and an apparatus for investigating material properties of bone using ultrasound | |
| JPH05506371A (ja) | 管状体位置および寸法を決定するための超音波検査法およびその装置 | |
| JP2013500752A (ja) | 剪断波を伝搬させることによって哺乳類軟組織中の物理的パラメータを計測するための方法および装置 | |
| JPS627856B2 (ja) | ||
| Moilanen et al. | Thickness sensitivity of ultrasound velocity in long bone phantoms | |
| JP4500336B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JPS61100237A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP3274694B2 (ja) | 骨と人工関節ステムとの隙間測定装置および方法 | |
| JP4381118B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| Carlsen | Ultrasound physics for the physician a brief review | |
| Hata et al. | Simulation study of axial ultrasonic wave propagation in heterogeneous bovine cortical bone | |
| JP3866368B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2006334273A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP3404077B2 (ja) | 髄内釘横止め穴の検出装置 | |
| JP4246297B2 (ja) | 音響インピーダンス測定装置 | |
| JP3280473B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| Yoshizawa et al. | Transducer vibration method for interference-based reflection-type in vivo measurement for acoustic impedance of bone | |
| KR840002100B1 (ko) | 초음파 진단장치 | |
| JPH0548130B2 (ja) | ||
| JP2010119490A (ja) | 超音波診断装置 | |
| Laugier et al. | Ultrasound parametric imaging of bone in vivo | |
| Lee | Dependencies of phase velocities of ultrasonic guided waves on cortical thickness in soft tissue-bone mimicking phantoms | |
| JP3335687B2 (ja) | 超音波診断装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010327 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020122 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |