JP4116524B2 - 超音波探触子保持具および創外固定器 - Google Patents

Description

本発明は、骨折した骨を被検体外部から固定する創外固定器に取り付けられる超音波探触子保持具およびこれを備えた創外固定器に関する。

従来から、骨折した骨、あるいは、脚延長（骨延長）などのために骨切りした骨の癒合を補助する目的で、骨折または骨切りした骨を体外から固定する創外固定器が用いられている。創外固定器は、複数のピンを体外から骨に挿入し、この複数のピンを体外に設けられた支持部材で支持するものである。骨折または骨切りした骨の治療にあたっては、この創外固定器で骨を固定するとともに、骨の癒合の度合いに応じて徐々に骨に負荷を与える。癒合途中で徐々に負荷を与えなければ、癒合後の骨の強度が低下するからである。

この骨に与えられる負荷は、骨の癒合度合いによって決められる。したがって、骨折または骨切りした骨の治療においては、定期的に骨の癒合度合いを診断する必要がある。この癒合度合いの診断のために超音波を利用した超音波診断が利用されることがある。超音波診断は、生体内部の診断部位に対し超音波を送信し、その反射信号から生体内部の情報を得るものである。この超音波診断の際には、超音波を送受波する超音波探触子を診断部位近辺で保持する必要がある。

特開２００２−２３８８９９号公報

ところで、骨の癒合度合いの診断は、ミリ単位からミクロン単位の精度で行われる必要がある。したがって、超音波診断により骨の癒合度合いを診断する場合、超音波探触子は極力動かないように保持されることが望ましい。超音波の送受波の途中で超音波探触子が動くと、精度のよい超音波診断を行うことができないからである。しかしながら、人の手で、超音波診断を行っている間、超音波探触子を動かすことなく保持することは極めて困難であった。

特許文献１には、超音波探触子を所定の位置で保持する機械走査するロボットが開示されている。これによれば、超音波探触子を所定の位置で動かすことなく保持することができる。しかしながら、この装置は、腕の血管を観測することを目的としており、様々な位置にある種々の骨を観測するのには適していない。また、超音波探触子を同じ場所で保持しても、被検体が動くと、超音波探触子と骨との相対的位置関係がずれてしまい、結果として正確な診断を行うことができない。

そこで、本発明では、創外固定器で固定されている骨に対して、より信頼性の高い超音波診断ができる超音波探触子保持具およびこれを備えた創外固定器を提供することを目的とする。

本発明の超音波探触子保持具は、被検体の骨に挿入される複数のピンと前記複数のピンを被検体の体外で支持する支持部材とを備えた創外固定器に取り付けられる取付部と、取付部に接続され、被検体に対して超音波を送受波する超音波探触子を保持する保持部と、を有し、骨と超音波探触子との相対的位置関係を保つことを特徴とする。

ここで、取付部は、創外固定器の支持部材に取り付けられることが好適であるが、創外固定器の他の部材、例えば、ピンやピンと支持部材とを連結する連結部材などに取り付けられてもよい。また、取付部は、少なくとも１以上の方向について、超音波探触子の位置を調整する位置調整手段を有することが望ましい。この位置調整手段は、超音波探触子の位置をＸＹＺの三方向に調整できることが望ましいが、一方向や二方向にのみ調整できるものであってもよい。あるいは、ボールジョイント機構のように多方向に動き、極座標系で位置調整できるものであってもよい。取付具は、超音波探触子の取付位置を表す目盛りを有することが望ましい。

好適な態様では、保持部は保持している超音波探触子の姿勢を調整する姿勢調整手段を有する。望ましくは、位置調整手段は、超音波探触子を保持する内部ホルダと、内部ホルダを収容する空洞部を備えた外部ホルダと、を有し、内部ホルダは、凸球面形状をもった外周面を有し、外部ホルダの空洞部は、内部ホルダの外周面に対応する凹球面形状をもった側面を有する。

なお、超音波探触子としては、超音波探触子は、超音波を送受波するものであれば、その形状、機能などは、限定されない。走査方法も機械走査型、電子走査型のいずれであってもよい。また、創外固定器としては、被検体の骨に挿入される複数のピンと前記複数のピンを前記被検体の体外で支持する支持部材とを備えていれば、どのような形態のものでもよい。支持部材としては、複数のピンを支持するのであれば、支柱やリング状部材など、その形態は問わない。したがって、骨も、創外固定器で固定された骨であれば、被検体内のどの部位の骨であってもよい。また、固定される骨は、２以上の骨であってもよい。

本発明によれば、超音波探触子と創外固定器で固定された骨との相対的位置関係を保つことができる。そのため、創外固定器で固定された骨に対して、より信頼性の高い超音波診断ができる。

以下、本発明の実施の形態である超音波探触子保持具１０およびこれを有する創外固定器１２について図面を参照しながら説明する。図１は、超音波探触子保持具１０を創外固定器１２に取り付けた状態での正面図であり、図２は、その斜視図である。また、図３は、超音波探触子保持具１０の分解斜視図である。さらに、図４は、超音波探触子保持具１０に設けられたホルダ４０の断面図である。

初めに創外固定器１２について説明する。創外固定器１２は、上述したように、骨折または骨切りした骨１６を体外から固定し、骨の癒合を補助するものである。創外固定器としては、種々の形態があるが、本実施の形態では、足１４の骨１６を固定する場合に適した創外固定器１２を例として挙げる。ただし、以下で説明する創外固定器１２は、一例に過ぎず、骨に挿入されるピンとこれを支持する支持部材とを備えた創外固定器であれば、他の構成の創外固定器であってもよい。すなわち、以下で説明する超音波探触子保持具１０は、これを構成する各部材を適宜変更することにより、他の構成の創外固定器にも適用することができる。

創外固定器１２は、骨１６に挿入される複数のピン２２と、これを支持する支柱２０、及び、ピン２２と支柱２０とを連結する連結部材２４とから構成されている。複数のピン２２は、比較的、細径の棒状部材である。これは、骨折した骨１６に対してほぼ垂直に挿入されるもので、骨折部１６ａの両側にそれぞれ、少なくとも１本挿入される。このピン２２は、体外から挿入され、その一端が体表から突出するようになっている。

支柱２０は、比較的、太径の棒状部材で、骨折した骨１６に沿って体外に配される。したがって、骨１６に対してほぼ垂直のピン２２とは、ほぼ垂直に交わるようになっている。支柱２０は、連結部材２４を介して、複数のピン２２を支持している。連結部材２４としては、従来から種々の形態のものが提案されているが、ここでは、一例として、ピン２２に対する支柱２０の位置および角度を変更できる連結部材２４を説明する。

連結部材２４は、第一部材２４ａ、第二部材２４ｂ、第三部材２４ｃとに大別される。第一部材２４ａは、支柱２０に装着される。これは、固定用ネジを締めることにより支柱２０に対して固定され、固定用ネジを緩めることにより支柱２０に沿って移動できるようになっている。第二部材２４ｂは、この第一部材２４ａに接続される部材で、これは、支柱２０に対する角度を変更することができる。すなわち、第二部材２４ｂには、略円弧状の貫通孔が形成されており、この貫通孔に挿通される固定用ネジを緩めることにより、支柱２０に対して任意の角度で傾斜させることができるようになっている。第三部材２４ｃは、この第二部材２４ｂに接続されるもので、複数のピン２２を挟持する一対の板状部材からなる。これも固定用ネジを緩めることにより、ピン２２に沿って移動することができるようになっている。

複数のピン２２は、これら第一部材２４ａ、第二部材２４ｂ、第三部材２４ｃからなる連結部材により支柱２０に連結されている。そして、連結部材２４の各部材の位置や角度を調整することにより、複数のピン２２に対する支柱２０の位置を調整できるようになっている。

次に、超音波探触子保持具１０について説明する。超音波探触子保持具１０は、創外固定器１２の支柱２０に取り付けられる取付具３０と、超音波探触子１８を保持するホルダ４０とに大別される。

取付具３０は、さらに、支柱２０を挟持する第一取付具３２とこれに接続される第二取付具３４とに大別される。第一取付具３２は、支柱２０を挟持する一対の挟持部材３２ａ，３２ｂから構成される。この挟持部材３２ａ、３２ｂの挟持面は、支柱２０に対応した略円弧面となっている。したがって、支柱２０に対して広面積で接触することができ、より高い挟持力を得ることができる。なお、支柱２０に密着できるように、挟持面をゴムなどの弾性部材で形成してもよい。また、創外固定器を構成する部材であれば、支柱に限らず、他の部材に取り付けるのであってもよい。例えば、創外固定器の中には、複数のピンをピンの周囲に設けられたリング状部材で支持するものがある。そのような創外固定器に取り付ける際には、このリング状部材等に取り付けるようにしてもよい。

この一対の挟持部材３２ａ，３２ｂのうち、一方の挟持部材３２ａの側面には２つの孔部３６ｃが、他方の挟持部材３２ｂの側面にはこれに対応する雌ネジ部３６ｂが形成される。そして、孔部３６ｃを介して、挟持用ボルト３６ａを雌ネジ部３６ｂに螺合することにより、一対の一方の挟持部材３２ａ，３２ｂが接続される。この挟持用ボルト３６ａを締め付けることにより、一対の挟持部材３２ａ，３２ｂの間隙が狭まる。これにより、第一取付具３２は、支柱２０の所定の位置で固定される。また、挟持用ボルト３６ａを緩めることにより、一対の挟持部材３２ａ，３２ｂの間隙が広くなり、第一取付具３２は、支柱２０に沿って上下にスライドすることができる。なお、本実施の形態では、第一取付具として上記構成をとっているが、支柱２０の所定位置での固定と支柱２０の軸方向への移動が可能であれば、他の構成でもよい。

第二取付具３４は、一対のＬ字状部材３４ａ，３４ｂから構成されている。この一対のＬ字状部材３４ａ，３４ｂは、第一取付具３２を上下から挟持するようになっている。各Ｌ字状部材３４ａ，３４ｂには、Ｘ用スライド孔３８ｃとＹ用スライド孔４６ｃとが形成されている。Ｘ用スライド孔３８ｃは、Ｚ方向（支柱２０の軸方向）に貫通する長孔であって、Ｘ方向（支柱２０の軸に対して垂直、かつ、ピン２２の軸に対してほぼ平行）に長い長孔である。このＸ用スライド孔３８ｃには、２つのＸスライド用ボルト３８ａが挿通される。Ｘスライド用ボルト３８ａは、第一取付具３２に形成されたＸスライド用雌ネジ部３８ｂに螺合されるボルトである。したがって、このＸスライド用ボルト３８ａを締め付けることにより、第二取付具３４が第一取付具３２に固定される。また、Ｘスライド用ボルト３８ａを緩めることにより、第二取付具３４をＸ用スライド孔３８ｃの長さ分だけ、Ｘ方向に動かすことができる。

Ｙ用スライド孔４６ｃは、Ｘ方向（ピン２２の軸とほぼ平行方向）に貫通する長孔であって、Ｙ方向（支柱２０の軸に対してほぼ直交方向、かつ、ピン２２の軸に対してほぼ直交方向）に長い長孔である。このＹ用スライド孔４６ｃにも、Ｙスライド用ボルト４６ａが挿通される。このＹスライド用ボルト４６ａは、後述するホルダ４０の端面に形成されたＹスライド用雌ネジ部４６ｂに螺合される。したがって、このＹスライド用ボルト４６ａを締め付けることにより、第二取付具３４にホルダ４０が固定される。また、Ｙスライド用ボルト４６ａを緩めることにより、ホルダ４０をＹ用スライド孔４６ｃの長さ分だけ、Ｙ方向に移動させることができる。

また、スライド孔３８ｃ、４６ｃの近傍には、目盛り５０が記されている。これは、スライド孔３８ｃ、４６ｃの端部からの距離を表す目盛りで、超音波探触子保持具１０の取付の際に見やすい位置に設けられている。このような目盛り５０を設けることにより、スライド孔３８ｃ、４６ｃに対するスライド用ボルト３８ａ、４６ａの締め付け位置、ひいては、超音波探触子保持具１０の取付位置を定量的に知ることができる。そして、超音波探触子保持具１０を、再取り付けするときには、この目盛り５０を参照して、前回とほぼ同じ位置でスライド用ボルト３８ａ、４６ａを締め付けることができる。そして、超音波探触子１８を前回とほぼ同じ位置で保持することができる。

以上、説明したように、この取付具３０によれば、スライド孔３８ｃ、４６ｃに対するスライド用ボルト３８ａ、４６ａの締め付け位置を適宜調整することにより、第二取付具３４に接続されたホルダ４０のＸ方向およびＹ方向の位置を調整することができる。また、第一取付具３２の支柱２０に対する固定位置を調整することにより、ホルダ４０のＸ方向の位置を調整することができる。したがって、この取付具３０によれば、ホルダ４０、ひいては、これに保持される超音波探触子１８のＸＹＺ方向の位置を調整することができる。

なお、本実施の形態では、上記構成の第一取付具３２と第二取付具３４とでホルダ４０の取り付けと位置調整を行っているが、創外固定器１２に取り付けることができ、超音波探触子１８を保持するホルダ４０に接続できる取付具であれば他の構成でもよい。したがって、例えば、本実施の形態のように、連続的に取付位置を変更できるものではなく、断続的に変更するものであってもよい。例えば、取付具の一部を、複数の係止孔を所定の間隔で形成した固定体と、この固定体に係止される移動体とで構成し、移動体が係止される孔を適宜変更することにより取付位置を変更するものであってもよい。また、位置調整できる方向は、ＸＹＺのうち、１方向または２方向のみであってもよい。あるいは、より多方向に位置調整可能としてもよい。例えば、取付具にボールジョイント機構のようなものを設け、極座標的に取付位置を変更できるようにしてもよい。また、本実施の形態では、手動で位置調整するようにしているが、モーターなどの駆動源を設け、自動的に位置調整できるようにしてもよい。また、場合によっては、取付具に位置調整機構を設けず、常に創外固定器の所定位置に取り付けられるようにしてもよい。

次に超音波探触子１８を保持するホルダ４０について図３、図４を用いて説明する。図４は、ホルダ４０の断面図である。ホルダ４０は、超音波探触子１８を挟持する内部ホルダ４２と内部ホルダ４２を収容する外部ホルダ４４とに大別される。

内部ホルダ４２は、外周が球面形状である略円盤形状となっている。いいかえれば、球体の上下を水平方向に切り取った不完全球形状とも言える。この内部ホルダ４２は、一対の分割部材から構成されており、この一対の分割部材で超音波探触子１８を挟持している。内部ホルダ４２のうち、挟持面、すなわち、内部ホルダ４２の内周面を含む一部は、ゴム等の弾性部材で形成された弾性保持部４２ａとなっている。この弾性保持部４２ａで超音波探触子１８を挟持する。したがって、超音波探触子１８に密着することができ、より大きな力で超音波探触子１８を挟持することができる。なお、この弾性保持部４２ａは、超音波探触子の大きさや形状に応じて、適宜、交換できるようにしてもよい。

外部ホルダ４４も一対の分割部材で構成されており、内部ホルダ４２を収容するための空洞部４４ａと取付具３０に接続するためのＹスライド用雌ネジ部４６ｂとを有している。空洞部４４ａは、内部ホルダ４２を収容するための略球形状の空洞である。この球形状は、内部ホルダ４２の外周の球面と対応するものである。そのため、この空洞部４４ａに収容された内部ホルダ４２は、空洞部４４ａ内で揺動、回転自在に動けるようになっている。そして、この内部ホルダ４２の動きに伴って、内部ホルダ４２に保持された超音波探触子１８も、揺動、回動自在に動くことができる。つまり、この内部ホルダ４２と外部ホルダ４４とを有するホルダ４０によれば、超音波探触子１８の姿勢（向き）を自由に変更することができる。

空洞部４４ａの上下端は開口されており、内部ホルダ４２に保持された超音波探触子１８が突出できるようになっている。また、その上下端には、内部ホルダ４２の可動範囲を規制するための突起部４４ｂが設けられている。すなわち、空洞部４４ａ内を動く内部ホルダ４２は、この突起部４４ｂと干渉するため、突起部４４ｂを超えて動くことができない。したがって、内部ホルダ４２を過度に動かして、これに保持される超音波探触子１８が外部ホルダ４４と干渉するといったことが防止される。

また、この空洞部４４ａ内での内部ホルダ４２の動きは、ロック用ハンドル４８により固定される。ロック用ハンドル４８は、外部ホルダ４４のスリット４８ｃを跨ぐロック用雌ネジ部４８ｂに螺合されるものである。スリット４８ｃは、超音波探触子１８の中心軸と垂直の方向に伸びるスリットである。そして、このスリット４８ｃを跨いで螺合されるロック用ハンドル４８を締めると、スリット４８ｃの幅が狭まり、空洞部４４ａ内の内部ホルダ４２の動きがロックされる。反対に、ロック用ハンドル４８を緩めると、スリット４８ｃの幅が広くなり、空洞部４４ａと内部ホルダ４２との間に適度な遊びが生じ、内部ホルダ４２が自由に動けるようになる。したがって、このロック用ハンドル４８およびスリット４８ｃなどによって、内部ホルダ４２に保持された超音波探触子１８の姿勢（向き）を固定することができる。

さらに、外部ホルダ４４には、第二取付具３４と接続するためのＹスライド用雌ネジ部４６ｂが設けられている。これは、外部ホルダ４４の底面から上面に向かって伸びており、Ｙスライド用ボルト４６ａが螺合される。つまり、この螺合により、ホルダ４０が取付具３０に接続される。

以上、説明したように、このホルダ４０によれば、超音波探触子１８の姿勢を自由に調整することができる。また、ロック用ハンドル４８を締めることにより、任意の姿勢でロックすることができる。したがって、このホルダ４０によれば、超音波探触子１８を任意の姿勢で保持することができる。ただし、必ずしも、超音波探触子の姿勢が変更できる必要はない。取付具３０に接続され、かつ、超音波探触子を保持できれば、単一の姿勢で超音波探触子を保持するホルダであってもよい。

次に、以上の構成の超音波探触子保持具１０を用いて、創外固定器１２で固定された骨１６に対して超音波診断する際の流れについて図１、図２を用いて説明する。

図１，図２に示すように、骨１６には、予め、創外固定器１２が取り付けられている。したがって、この骨１６を超音波診断する際には、まず、超音波探触子保持具１０を創外固定器１２に取り付ける。

超音波探触子保持具１０を創外固定器１２に取り付ける際には、予め、ホルダ４０に超音波探触子１８を取り付けておく。このときロック用ハンドル４８は緩めておき、超音波探触子１８の姿勢を変更できる状態にしておく。そして、ホルダ４０を第二取付具３４に、第二取付具３４を第一取付具３２に、それぞれ取り付ける。この際、それぞれのスライド用ボルト４６ａ、３６ａは締め付けず、スライド用孔４６ｃ，３６ｃに沿って移動できるようにしておく。そして、超音波探触子１８が診断部位である骨折部１６ａ近傍に位置するように第一取付具３２を支柱２０に取り付ける。

そして、適宜、第二取付具３４、ホルダ４０をスライドさせながら、超音波探触子１８の位置を調整する。超音波探触子１８を望ましい位置に調整できればスライド用ボルト３８ａ，４６ａを締め付けて固定する。また、内部ホルダ４２に保持された超音波探触子１８を手で動かすことにより、超音波探触子１８の姿勢（向き）も調整する。望ましい姿勢に調整できれば、ロック用ハンドル４８を締めて、姿勢をロックする。

なお、この位置調整の際に、超音波探触子１８の後端から引き出された探触子ケーブルを図示しない超音波診断装置に接続しておくとよい。そして、超音波診断装置により形成される超音波画像を確認しながら、位置調整を行うことにより、より正確に、所望の位置に調整することができる。

そして、超音波探触子保持具１０の位置決めが終われば、超音波診断装置により形成される超音波画像に基づいて骨の癒合度合いを診断する。このとき、超音波探触子１８は、超音波探触子保持具１０により創外固定器１２に固定されているため、超音波探触子１８の位置がずれることがない。また、骨に固定された創外固定器１２に取り付けられているため、被検体が動いても超音波探触子１８と骨１６との相対的位置関係はずれない。したがって、骨に対して、より信頼性の高い超音波診断ができる。

超音波診断が終われば、超音波探触子保持具１０を取り外す。その際に、スライド用ボルト４６ａ，３６ａの締め付け位置における目盛り５０の値を記録しておく。また、支柱２０に何らかの目盛りが記されている場合には、第一取付具３２の取り付け位置の値も記録しておく。そして、次の超音波診断の際には、その値近傍に超音波探触子保持具１０を取り付ける。これにより、定期的に超音波診断する場合に、いつも、ほぼ同じ位置で超音波探触子１８を保持することができ、再現性のある診断を行うことができる。また、超音波探触子保持具１０の位置決めも容易に行うことができる。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、創外固定器で固定されている骨に対して、より信頼性の高い超音波診断ができる。

本発明の実施の形態である超音波探触子保持具を創外固定器に取り付けた際の正面図である。 本発明の実施の形態である超音波探触子保持具を創外固定器に取り付けた際の斜視図である。 超音波探触子保持具の分解斜視図である。 ホルダの断面図である。

符号の説明

１０ 超音波探触子保持具、１２ 創外固定器、１６ 骨、１８ 超音波探触子、２０ 支柱、２２ ピン、３０ 取付具、３２ 第一取付具、３４ 第二取付具、４０ ホルダ、４２ 内部ホルダ、４４ 外部ホルダ、５０ 盛り。

Claims (8)

1. 被検体の骨に挿入される複数のピンと前記複数のピンを前記被検体の体外で支持する支持部材とを備えた創外固定器に取り付けられる取付部と、
   前記取付部に接続される保持部であって、前記被検体に対して超音波を送受波する超音波探触子を保持する保持部と、
   を有し、前記骨と前記超音波探触子との相対的位置関係を保つことを特徴とする超音波探触子保持具。
2. 請求項１に記載の超音波探触子保持具であって、
   前記取付部は、前記創外固定器の支持部材に取り付けられることを特徴とする超音波探触子保持具。
3. 請求項１または２に記載の超音波探触子保持具であって、
   前記取付部は、少なくとも１以上の方向について、前記超音波探触子の位置を調整する位置調整手段を有することを特徴とする超音波探触子保持具。
4. 請求項３に記載の超音波探触子保持具であって、
   前記位置調整手段は、前記超音波探触子の位置をＸＹＺの三方向に調整することを特徴とする超音波探触子保持具。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波探触子保持具であって、
   前記取付部は、前記超音波探触子の取付位置を表す目盛りを有することを特徴とする超音波探触子保持具。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波探触子保持具であって、
   前記保持部は、前記超音波探触子の姿勢を調整する姿勢調整手段を有することを特徴とするプローブ保持具。
7. 請求項６に記載の超音波探触子保持具であって、
   前記姿勢調整手段は、
   前記超音波探触子を保持する内部ホルダと、
   前記内部ホルダを収容する空洞部を備えた外部ホルダと、
   を有し、
   前記内部ホルダは、凸球面形状をもった外周面を有し、
   前記外部ホルダの空洞部は、前記内部ホルダの外周面に対応する凹球面形状をもった側面を有することを特徴とする超音波探触子保持具。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波探触子保持具を備えたことを特徴とする創外固定器。
   

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