JP4597139B2 - 人体背骨測定表示システム - Google Patents

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Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、人体の背骨の曲がりを簡便に測定可能にするとともに、その測定結果を基に表示画面上にリアルに表示することのできる人体背骨測定表示システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従前より、人体の背骨に歪みや不正な曲がりあると、内臓疾患を発症したり、肩こり、頭痛といった症状が発生したりして人体に様々な影響を及ぼすことが知られている。そのため、(1)背骨に不正な曲がりがあるか否かを確認するために、カイロプラクティックの施術者が、人体の背骨位置を触診して背骨が不正に曲がっているか否かを確認する手技方法や、(2)人体にモアレ光を照射して人体表面に左右対称なモアレ模様が映し出されるか否を視認することのできるモアレトポトグラフィを使用する方法や(特許文献1参照)、(3)血流不良から生じる人体表面の温度を検出して、その温度分布により身体の歪み(背骨の曲がり)を視認することのできるサーモグラフィを使用する方法などが多く用いられている。
そして、背骨に曲がりがあることが判った場合には、患者に対して、モアレトポグラフィやサーモグラフィの画像を見せて、人体の表面的な状態から、「背骨が右あるいは左に曲がっている」といった説明が行われていた。また、触診による診断は、触診した結果を患者に口頭により説明がなされていた。
そして、施術者による手技療法により、曲がっている背骨に対し、人体表面から所定の施術を行い、背骨の曲がりを矯正・改善していた。
【特許文献1】
特開平11−211434号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上述した従来の方法は、患者(測定対象者)に対して行われる背骨の状態の説明は、口頭で説明を受けるのみであるため、背骨の具体的曲がり状態を知ることはできなかった。また、モアレトポグラフィやサーモグラフィ画像への表示内容から背骨の具体的曲がり具合を知るためには、表示内容を把握するのに熟練を要し、素人目にも簡単に背骨の曲がり具合を知ることは困難であった。
さらに、曲がった背骨に対し、触診し、その後に所定の施術を行った結果を説明する場合にも、触診や施術自体が施術者の技術や経験に頼る部分が多く、患者(測定対象者)にとっては、自己の背骨の曲がり具合や矯正具合を説明されても、背骨の何れの部分が、どのくらい、何れの方向に曲がっているのか、あるいは、施術後に背骨の曲がりがどのくらい矯正されたのか、といった具体的な曲がり状態を理解することが難しかった。すなわち、施術者による背骨の曲がり状態の口頭での説明は、例えば「上部胸椎の××枚目が・・になっている。」というように、専門的な表現がなされ、自己の背骨の何れがどの様になっているのか理解し難いといった問題があった。
加えて、背骨の一つ一つの曲がり状態を詳細に知ることはさらに難しいという問題があった。
[0004] 本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされ、所定の測定子を背骨に沿って走査させることにより、背骨の3次元座標および回旋値の測定データを求め、その測定データから背骨の形状をシミュレーションし、コンピュータグラフィックを利用して3次元の擬似的な背骨画像を表示することのできる人体背骨測定表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
[0005] 上記目的を達成するために請求項1記載の発明に係る人体背骨測定表示システムは、測定対象者が俯せた状態で寝る測定ベッド、この測定ベットの一方の側面側に設けられた基台、この基台に対して測定ベットの長手方向である測定方向に移動可能に固定されている測定方向支持アーム、この測定方向支持アームに固定されていて前記測定方向に対して直角方向に移動可能にされている平行支持アーム、この平行支持アームに固定されていて上下方向移動可能にされている垂直支持アーム、この垂直支持アームの先端に回動可能に固定されている測定子からなる機構部を備え、この測定ベッド上の測定対象者の背骨の長手方向(X軸方向)、幅方向(Y軸方向)、厚み方向(Z軸方向)、回旋方向(X軸を中心とした捩れ角θ)に自在に移動する走査アーム先端に設けられた測定子を、測定者の第2手指と第3手指の間に挟んで測定対象者の背骨の第1頸椎位置または第1胸椎位置から第5腰椎位置までこれらの手指先端を沿わせた状態で前記手指先端の3次元移動させることにより、前記X、Y、Z、θ方向の基準位置からの乖離量を検出して乖離量測定データとして出力する背骨測定装置と、前記測定対象者の性別、身長データを入力するための入力装置と、前記背骨測定装置からの乖離量測定データを取り込むとともに、前記入力装置からの前記測定対象者の性別、身長データを取り込み、その乖離量測定データおよび前記測定対象者の性別、身長データを基に測定対象者の3次元背骨画像を生成して表示装置に与える画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、前記測定機構から取り込んだX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θ方向の乖離量測定データを取り込み所定の変換データに変換して変換データ記憶手段に記憶させる変換手段と、人体の背骨を構成する各椎骨に関し、測定対象者の性別および身長による平均的大きさおよびその基本的形状が記憶された基本図データベースと、前記入力装置により入力された測定対象者の性別、身長データに応じて、前記基本図データベースから当該性別、身長データに対応する各椎骨を選択して取り出し椎骨テーブルに格納するデータ選択手段と、
前記推骨テーブルで格納された各椎骨の大きさ、形状に基づいて、基本となる背骨全体の画像を生成する合成手段と、前記合成手段により生成された背骨全体の画像と前記変換データ記憶手段に記憶された変換データとを基に、各椎骨のX方向、Y方向、Z方向、θ方向の座標位置に測定対象者の3次元背骨画像を生成する画像データ生成手段とを備え、所定の指示に基づいて、前記測定対象者の3次元背骨画像を、所定の方向に移動あるいは所定角度回転させて表示可能な表示データに生成して出力可能としてなり、前記測定方向支持アームは、前記基台に固定されるレールおよびこのレール上を移動可能に固定されるスライダーからなる移動機構と、前記平行支持アームを取り付け固定する取付座と、前記移動機構のスライダーと前記取付座との間に介装され前記取付座を垂直面内または水平面内に回動可能とする回転機構、あるいは、前記移動機構のスライダーと前記取付座との間に介装され前記取付座を水平方向に移動可能とする水平スライド機構とを少なくとも備えたことを特徴とするものである。
上記目的を達成するために請求項2記載の発明に係る人体背骨測定表示システムは、測定対象者が俯せた状態で寝る測定ベッド、この測定ベットの一方の側面側に設けられた基台、この基台に対して測定ベットの長手方向である測定方向に移動可能に固定されている測定方向支持アーム、この測定方向支持アームに固定されていて前記測定方向に対して直角方向に移動可能にされている平行支持アーム、この平行支持アームに固定されていて上下方向移動可能にされている垂直支持アーム、この垂直支持アームの先端に回動可能に固定されている測定子からなる機構部を備え、この測定ベッド上の測定対象者の背骨の長手方向(X軸方向)、幅方向(Y軸方向)、厚み方向(Z軸方向)、回旋方向(X軸を中心とした捩れ角θ)に自在に移動する走査アーム先端に設けられた測定子を、測定者の第2手指と第3手指の間に挟んで測定対象者の背骨の第1頸椎位置または第1胸椎位置から第5腰椎位置までこれらの手指先端を沿わせた状態で前記手指先端の3次元移動させることにより、前記X、Y、Z、θ方向の基準位置からの乖離量を検出して乖離量測定データとして出力する背骨測定装置と、前記測定対象者の性別、身長データを入力するための入力装置と、前記背骨測定装置からの乖離量測定データを取り込むとともに、前記入力装置からの前記測定対象者の性別、身長データを取り込み、その乖離量測定データおよび前記測定対象者の性別、身長データを基に測定対象者の3次元背骨画像を生成し表示装置に与える画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、前記測定機構から取り込んだX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θ方向の乖離量測定データを取り込み所定の変換データに変換して変換データ記憶手段に記憶させる変換手段と、人体の背骨を構成する各椎骨に関し、測定対象者の性別および身長による平均的大きさおよびその基本的形状が記憶された基本図データベースと、前記入力装置により入力された測定対象者の性別、身長データに応じて、前記基本図データベースから当該性別、身長データに対応する各椎骨を選択して取り出し椎骨テーブルに格納するデータ選択手段と、
前記推骨テーブルで格納された各椎骨の大きさ、形状に基づいて、基本となる背骨全体の画像を生成する合成手段と、前記合成手段により生成された背骨全体の画像と前記変換データ記憶手段に記憶された変換データとを基に、各椎骨のX方向、Y方向、Z方向、θ方向の座標位置に測定対象者の3次元背骨画像を生成する画像データ生成手段とを備え、所定の指示に基づいて、前記測定対象者の3次元背骨画像を、所定の方向に移動あるいは所定角度回転させて表示可能な表示データに生成して出力可能としてなり、前記測定ベッドは、床上に設置されるベース部と、前記ベース部上に固定された固定台および前記固定台の上で水平移動可能な移動台からなる可動機構と、前記可動機構の移動台上に固定されたベットシート部とから構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
[0006] 本願請求項1または2記載の発明に係る人体背骨測定表示システムによれば、俯せに横たわる測定対象者の背骨上を表面から測定子を走査させる簡便な方法で背骨がどの様な状態で曲がっているかを擬似的に作成した正確なる3次元画像を表示させることができ、当該背骨の状態を視認で確認することができる。
これにより、施術者は、施術前と施術後で背骨の曲がり具合がどの位であるか画像を提示ししつつ説明することにより、測定対象者に容易に理解させ得るといった利点がある。
また、測定対象者である患者は、専門的な医学用語ではなく、実際と同様の背骨の状態を画像として視認できるため、自己の背骨のどの部分がどの様に、どちらに曲がっているか容易に理解することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の一実施の形態に係る人体背骨測定表示システムの概略構成図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る人体背骨測定表示システムで使用される測定子付近の詳細構成図である。
【図3】本発明に係る人体背骨測定表示システムで使用される座標検出装置の説明図である。
【図4】本発明の人体背骨測定表示システムで使用する画像処理装置を示すブロック構成図である。
【図5】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて前記変換手段により、測定データから変換データに変換する様子を説明するための図である。
【図6】脊骨(脊椎)を構成する椎骨(第4胸椎)の基本構造の説明図である。
【図7】このような椎骨の平均測定値を椎骨テーブルとして示した図である。
【図8】椎骨間の角度を求める様子を示した説明図である。
【図9】背骨の全体像を示す説明図である。
【図10】図9のA−A線断面図である。
【図11】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、背骨測定装置により背骨を測定し、その測定データに基づいて画像処理装置にて生成してディスプレイ装置に表示された背骨画像を示す図である。
【図12】前記図11による表示された背骨のうち、腰椎、胸椎を生成して表示した背骨画像であり、
【図13】患者(測定対象者)の背骨の状態を測定する全体的な測定の流れを説明するためのフローチャートである。
【図14】本発明に係る人体背骨測定表示システムの画像処理装置による測定データの回旋角度測定処理のフローチャートである。
【図15】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定データに基づき生成された背骨の曲がり状態をコンピュータグラフィックにより表示処理を行うためのフローチャートである。
【図16】本発明に係る人体背骨測定表示システムの背骨測定装置の測定子による回旋(捩じり)角度θの測定機構の他の構成例を示した図である。
【図17】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、図1に示す背骨測定装置の機構部の側面図である。
【図18】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、図1に示す背骨測定装置の機構部の平面図である。
【図19】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが垂直面内で回転する実施例を示した図である。
【図20】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが垂直面内で回転する実施例を示した図である。
【図21】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが水平面内で回転する実施例を示した図である。
【図22】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが水平面内で回転する実施例を示した図である。
【図23】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが水平面内で回転する実施例を示した図である。
【図24】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが水平面内で回転する実施例を示した図である。
【図25】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが水平面内でスライドする実施例を示した図である。
【図26】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記ベットの移動例を示す平面図である。
【図27】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、ベット面内でスライドする実施例を示した構成図である。
【図28】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図28(a)は正面図、図28(b)は側面図である。
【図29】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図29(a)は正面図、図29(b)は側面図である。
【図30】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図30(a)は正面図、図30(b)は側面図である。
【図31】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図31(a)は正面図、図31(b)は側面図である。
【図32】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図32(a)は正面図、図32(b)は側面図である。
【図33】本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図33(a)は正面図、図33(b)は側面図である。
【符号の説明】
【0008】
1・・人体背骨測定表示システム
3・・背骨測定装置
5・・入力装置
7・・画像処理装置
9・・ディスプレイ装置
31・・測定子
31a・・移動機構
31b・・取付座
31c・・回動機構
32・・測定ベット
34・・測定方向支持アーム
35・・平行支持アーム
36・・垂直支持アーム
38・・座標検出装置
71・・中央演算処理装置(CPU)
72・・読出専用メモリ(ROM)
73・・主メモリ(RAM)
74・・ハードディスク装置74
71a・・変換手段
71b・・データ選択手段
71c・・合成手段
71d・・画像データ生成手段
73a・・変換データ記憶部
73b・・画像データ記憶部
74c・・測定データ記憶手段
74d・・基本図データベース
74e・・椎骨テーブル
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る人体背骨測定表示システムの概略構成図である。図1において、本発明に係る人体背骨測定表示システム1は、大別すると、人体の背骨の曲がりを基準値からの乖離量測定データとして測定可能な背骨測定装置3と、前記測定対象者の性別、身長データを入力するための入力装置5と、前記背骨測定装置3からの乖離量測定データおよび前記入力装置5からのデータを取り込み、その乖離量測定データおよび前記測定対象者の性別、身長データを基に測定対象者の3次元背骨画像を生成する画像処理装置7と、前記画像処理装置7からの画像データを表示するディスプレイ装置9とから構成されている。
【0010】
ここで、背骨測定装置3についてさらに説明する。この背骨測定装置3は、測定対象者の背骨の長手方向(X軸方向)、幅方向(Y軸方向)、厚み方向(Z軸方向)、回旋方向(X軸を中心とした捩れ角θ)に自在に移動する走査アーム先端に設けられた測定子31を、測定者の第2手指と第3手指の間に挟んで測定ベット32に俯せに寝ている測定対象者の背骨の第1頸椎位置または第1胸椎位置から仙骨位置までこれらの手指先端を沿わせた状態で前記手指先端の3次元移動させることにより、前記X、Y、Z、θ方向の基準位置からの乖離量を検出して乖離量測定データとして出力する測定装置である。
さらに説明すると、前記背骨測定装置3は、測定対象者が俯せた状態で寝る測定ベッド32と、この測定ベット32の一方の側面側に固定され垂設された基台33と、この基台33に対して図面左右方向(X方向)に移動可能に固定されている測定方向支持アーム34と、この測定方向支持アーム34に固定されていて図面垂直方向(Y軸方向)に移動可能にされている平行支持アーム35と、この平行支持アーム35に固定されていて図面上下方向(Z軸方向)移動可能にされている垂直支持アーム36と、この垂直支持アーム36の先端に回動可能に固定されている測定子31と、前記測定方向支持アーム34の移動量を検出できるX軸検出器(図示せず)と、前記平行支持アーム35の移動量を検出できるY軸検出器(図示せず)と、垂直支持アーム36の移動量を検出できるZ軸検出器(図示せず)と、前記測定子31の回動量を角度θとして測定できる角度検出器(図1では図示せず)と、前記Y軸検出器、Y軸検出器、Z軸検出器および角度検出器からの検出データを基に座標データにする座標検出装置38とを備えている。
【0011】
図2は本発明の実施の形態に係る人体背骨測定表示システムで使用される測定子付近の詳細構成図であって、図2(a)は正面図、図2(b)は側面図である。
図2(a)および図2(b)において、前記測定子31は、患者(測定対象者)の背骨を表面上から走査させるためのものである。前記測定子31は、図2(a)に示すように、横に張り出した把持片31a,31bと、これら把持片31a,31bの中央部において垂直方向に所定の長さに形成された固定片31cとから構成されている。前記測定子31は、図2(a),図2(b)に示すように、前記固定片31cが回転軸31dでもって垂直支持アーム36の下端に回動可能に固定されており、これによって逆T字型形状に形成されいる。また、前記測定子31の前記把持片31a,31bは、図2(b)に示すように、背骨に沿って走査する進行方向に対して角度αの角度を持たせた形状に形成されている。さらに、前記垂直支持アーム36の測定子31の回転軸31dの付近には、角度検出器39が設けられており、図2(a)に示すように、捩れ角度θ,θ’を測定して角度測定データとして出力できるようになっている。
そして、この背骨測定装置3は、前記測定子3の把持片31a,31bを測定者の第2手指と第3手指の間に挟み、第2指と第3指の先端を前記測定ベット32に府せて寝ている測定対象者の背骨の第1頸椎位置または第1胸椎位置(首の付け根)から仙骨位置までの背骨に沿って移動(走査)させることにより、測定方向支持アーム34、平行支持アーム35、垂直支持アーム36の移動量(乖離量)と、測定子31の回転軸31dを中心とした回転量とに応じて、背骨の曲がり状態を接触測定できるようになっている。
【0012】
なお、測定ベット32は、患者(測定対象者)が俯せに横たわることのできる幅600mm、長さ1800mm、高さ500mm程度の大きさからなる。患者(測定対象者)が、当該測定ベット32の所定位置に俯せで横たわることにより、患者(測定対象者)の背骨が一定の状態となり、前記測定子31を背骨上に走査させる場合に、背骨の測定が正確に行えるようにするためのものである。
すなわち、測定ベット32に横たわった患者(測定対象者)の背骨の曲がり状態を測定する際に、測定者が前記測定子31を徒手し、背骨の表面上を首から腰方向へ移動させると、前記測定方向支持アーム34、平行支持アーム35、垂直支持アーム36により、例えば、X方向に900[mm]、Y方向に400[mm]、Z方向に200[mm]の範囲内で背骨の凹凸や左右へのズレに準じるように構成されている。
【0013】
また、座標検出装置38は、本実施の形態では、前記基台33に取り付けられており、前記測定子3のX方向、Y方向、Z方向への移動量を、例えば、エンコーダ(24ビットアップダウンカウンターボード(PCN24−4(PCI)))により、所定のパルス信号としてカウントし、各座標ごとに任意に設定したカウント比較値と一致したときの座標値をデジタル値として検出するものである。そして、座標検出装置38は、検出した測定データを、画像処理装置7に伝送可能になっている。
【0014】
なお、前記画像処理装置7には背骨測定装置3がケーブルで接続されており、前記背骨測定装置3からの測定データをケーブルを介して画像処理装置7に供給できるようになっている。また、画像処理装置7には、入力装置5と、ディスプレイ装置9とが電気的に接続されており、画像処理装置7には入力装置5から必要なデータが入力でき、また、画像処理装置7で処理した結果などをディスプレイ装置9で表示できるように構成されている。
【0015】
図3は、本発明に係る人体背骨測定表示システムで使用される座標検出装置の説明図である。この図3において、座標検出装置38は、X座標軸、Y座標軸、Z座標軸、角度θのそれぞれのチャンネル(ch0、ch1、ch2、ch3)38a、38b、38c、38dと、16進数のデータが検出され表示される16進数表示部38eと、10進数のデータが検出され表示される10進数表示部38fと、0.1秒毎の座標値のカウント値や所定の角度値がステータスとして表示されるステータス表示部38gとを備えている。
【0016】
図4は、本発明の人体背骨測定表示システムで使用する画像処理装置を示すブロック構成図である。
この図4において、画像処理装置7は、本実施の形態においては、例えばパーソナルコンピュータであり、前記背骨測定装置3から伝送される測定データに基づいて所定の演算を行い、背骨の状態をリアルに表示する画像データを作成する。
【0017】
例えば、この画像処理装置7は、本実施の形態では、パーソナルコンピュータとして、Apple社のPowerMac7100/66AVを使用している。このパーソナルコンピュータからなる画像処理装置7は、各種演算処理やプログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)71と、起動時などの基本的な動作を行わせるためのプログラムを格納している読出専用メモリ(ROM)72と、オペレーティングシステムや本発明の処理を実行する人体背骨測定表示処理プログラムを記憶するエリアや、その他処理に必要なデータ記憶エリアを有する主メモリ(RAM)73と、オペレーティングシステムや・本発明の処理を実行する人体背骨測定表示処理プログラムや・この人体背骨測定表示処理プログラムを実行する際に必要とするデータベースなどを格納しているハードディスク装置74と、その他の入出力処理ボードや電源装置とを備えている。
【0018】
また、このパーソナルコンピュータからなる画像処理装置7は、電源が投入されると、CPU71がROM72のプログラムを実行して、ハードディスク装置74からオペレーティングシステムをRAM73の所定のエリアに記憶させ、このRAM73への記憶が終了した時点で、CPU71がRAM73のオペレーティングシステムを実行して使用可能状態(基本画面)をディスプレイ装置9に表示して待機状態になる。そこで、例えば入力装置5とディスプレイ装置9とを用いて画像処理装置7に当該人体背骨測定表示プログラムの起動を指示するか、あるいは、自動起動に設定されていると、画像処理装置7は、ハードディスク装置74から人体背骨測定表示プログラムを取り出してRAM73に記憶させた後、前記RAM73に記憶された人体背骨測定表示プログラムをCPU71が実行することにより、図4に示すように、変換手段71a、データ選択手段71b、合成手段71cおよび画像データ生成手段71dを実現するようになっている。
【0019】
また、ハードディスク装置74には、図4に示すように、オペレーティングシステム74aと、人体背骨測定表示プログラム74bと、前記座標検出装置38からのデジタル値の測定データを記憶する測定データ記憶手段74cと、椎骨の基本モデルの画像データが記憶された基本図データベース74dと、前記変換データにより背骨画像を作成する際に参照する椎骨テーブルデータベース74eとが格納されている。
さらに、RAM73には、人体背骨測定表示プログラムがCPU71おいて実行されると、変換データ記憶部73aおよび画像データ記憶部73bが設けられる。
【0020】
なお、CPU71で実現される変換手段71aは、前記測定データ記憶手段74cに記憶された測定データを所定変換手順により変換を行う手段である。また、CPU71で実現される合成手段71bは、前記変換データを基に測定者の椎骨の画像を作成する手段である。CPU71で実現される画像データ生成手段71cは、前記合成手段71bにより生成された各椎骨を背骨に合成して画像データ記憶部73bに格納する手段である。
【0021】
前記入力装置5は、前記画像処理装置7に接続され、背骨の測定対象者の性別や身長等のデータを入力するキーボードやマウスである。
前記ディスプレイ装置9は、本実施の形態では、CRTディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置であり、前記画像処理装置7で生成した前記画像データ格納部73bに記憶してある背骨の状態の画像データによりリアルに画像表示する装置である。
【0022】
すなわち、前記背骨測定装置3では、測定子31を指で挟み、その指を前記測定対象である人体の背骨に沿って人体の頭部から腰部へ移動させるとX軸方向の測定量を得ることができ、人体の背骨の「曲がり」等に沿って測定子31を人体の幅方向へ移動させるとY軸方向の測定量を得ることができ、人体の背骨の凹凸に沿って測定子31を上下動する方向に移動させるとZ軸方向の移動量を得ることがてき、かつ、測定子31の回転軸31dを中心に回動させることにより、回旋量θを得ることができる。
【0023】
図5は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて前記変換手段により、測定データから変換データに変換する様子を説明するための図である。
すなわち、図5(a)は、前記測定データ記憶手段74aに記憶された測定データであり、左からそれぞれX方向、Y方向、Z方向、角度θの測定データである。前記変換手段71aは、X方向(背骨の長さ方向)を1ミリメートルごとに分割し、例えば、X方向の座標値が「001」から「009」までのうち最大である「009」と、「011」から「019」までのうち最大である「019」、・・・、「4461」から「4469」までのうち最大である「4469」、そして、最後のデータ「4476」、つまりX方向の値が「009」、「019」、・・・、「4469」、「4476」を検出し、それらのX方向、Y方向、Z方向、角度θの座標値を一時的にメモリ(RAM73)に記憶しておく。図5(b)は、メモリ(RAM73)に記憶された様子を示している。
このように検出された測定データは下1桁が小数点以下の数値であり、測定時の誤差も含まれることが考えられることから、小数点以下は切り捨てて整数を得る。
【0024】
また、図5(b)に示すように、最初の測定データであるX方向の座標値、Y方向の座標値、Z方向、角度θの座標値は、(X、Y、Z、θ)=(009、0002、0044、0008)である。変換手段71aは、この測定データの小数点以下を切り捨てる操作を例えば次のように行う。すなわち、変換手段71aは、前記座標値を、(X、Y、Z、θ)=(0、0、4、0)とする。つぎに(X、Y、Z、θ)=(019、0004、0049、0001)については、変換手段71aは、(X、Y、Z、θ)=(1、0、4、0)と変換する。つづいて(X、Y、Z、θ)=(029、0005、0053、0013)については、変換手段71aは、(X、Y、Z、θ)=(2、0、5、1)に変換し、そして最後の測定データ(X、Y、Z、θ)=(4476、0212、0488、0030)については、(X、Y、Z、θ)=(447、21、48、3)と変換することにより、図5(c)に示すような、それぞれ整数変換した数値を得ることができる。
そして、このように変換手段71aによって変換された数値は、測定データに基づいた変換データとして変換データ記憶手段73aに記憶される。
【0025】
ところで、人体の背骨を構成する椎骨は、椎骨数が決まっているため、身長差等により背骨長さが変わっているだけなので、予め基本となる平均測定値データを椎骨テーブル74cとして記憶しておく。また、椎骨の形状を基本モデルとして基本図データベース74dに記憶しておく。
そして、データ選択手段71bは、前記入力手段7から入力された測定対象者の性別、身長データに応じて、前記基本図データベース74dから当該性別、身長データに対応する各椎骨を選択して取り出し椎骨テーブル74eに格納する。
合成手段71cは、前記推骨テーブル74eに格納された各椎骨の大きさ、形状に基づいて、基本となる背骨全体の画像を生成する。
【0026】
そして、画像データ生成手段71dは、前記合成手段71cにより生成された背骨全体の画像に、前記変換データ記憶手段73aに記憶された変換データを反映させて、各椎骨のX方向、Y方向、Z方向、θ方向の座標位置に測定対象者の3次元背骨画像を生成することにより、測定対象者の背骨のシミュレーションを行うことができる。この画像データ生成手段71dでシミュレーションされた測定対象者の背骨の画像データはディスプレイ装置9に送られることにより、ディスプレイ装置9には、擬似的な背骨がリアルな画像として表示され、例えば背骨の曲がっている部分が、何れの椎骨であるかを図り知ることが可能となる。
【0027】
基本図データベース74dには人体の背骨(脊柱)のデータが格納されている。この人体の背骨(脊柱)のデータは、人体の背骨(脊柱)を構成する頸椎(7個)、胸椎(12個)、腰椎(5個)、仙骨(5個)、尾骨(5個)からなり、これらの椎骨の形状の画像データである。このような椎骨の基本構造は、腹側に椎間板を挟んで上下に隣接し、その背側には脊髄を通し骨性に取り囲まれた空隙(椎孔)を有し、後方には棘突起を有したものである。
【0028】
図6は、脊骨(脊椎)を構成する椎骨(第4胸椎)の基本構造の説明図である。
ここで、図6(a)は、椎骨15の上面形状であり、丸みをおびた椎体15aと、その背側に椎孔15bと、椎孔15bの両側部の椎弓根15cと、後方背側の中央に棘突起15dと、その両側部に横突起15eがそれぞれ形成され、椎孔15bの両側部には、斜め上方(背側向き)に他の椎骨とつながる上関節突起15fが形成されて成る。
図6(b)は、椎骨15の下面形状であり、前記椎孔15bの両側部には、斜め下方(背側から腹側向き)に他の椎骨とつながる下関節突起15gが形成されて成る。
図6(c)は、椎骨15の左側面形状であり、前記椎孔15bの下方は半円形に切り欠かれた下椎切痕15hと、下椎切痕15hの腹側の両下方に下肋骨窩15iと、下肋骨窩15iの両上方に上肋骨窩15jと、前記横突起15eの先端部分の横突肋骨窩15kにより形成されている。
そして、このような形状を成した各椎骨の画像データが、当該基本図データベース74aに記憶されている。
【0029】
椎骨テーブル74eは、本実施の形態では、例えば、日本人成人男性の椎骨の平均計測値(±標準偏差)、日本人成人女性の椎骨の平均計測値(±標準偏差)をテーブルにしたものである。
図7は、このような椎骨の平均測定値を椎骨テーブル74eとして示したものであり、図7(a)は、日本人成人男性(年齢:26歳)の椎骨計測値であり、例えば、腹側高の平均値(±標準偏差)は、第3頸椎が12.93[mm]±1.45[mm]、第4頸椎が12.24[mm]±1.21[mm]、・・・、第1胸椎が15.12[mm]±1.12[mm]、・・・、第12胸椎が22.33[mm]±1.91[mm]、第1腰椎が23.39[mm]±1.80[mm]、・・・、第5腰椎が25.15[mm]±2.29[mm]となり、背側高、上面矢状径、下面矢状径、上面横径、下面横径のそれぞれについて、第3頸椎から第5腰椎まで表されたものである。
【0030】
図7(b)は、日本人成人女性(年齢:26歳)の椎骨平均計測値であり、同様に、腹側高の平均値(±標準偏差)は、第3頸椎が12.28[mm]±1.23[mm]、第4頸椎が11.61[mm]±1.17[mm]、・・・、第1胸椎が14.89[mm]±1.23[mm]、・・・、第12胸椎が22.10[mm]±1.80[mm]、第1腰椎が23.76[mm]±1.94[mm]、・・・、第5腰椎が24.85[mm]±2.11[mm]となり、背側高、上面矢状径、下面矢状径、上面横径、下面横径のそれぞれについて、第3頸椎から第5腰椎まで表されたものである。
そして、男女それぞれについて、このような椎骨テーブル74eとして作成され、ハードディスク装置74の所定格納エリアに記憶されている。
【0031】
合成手段71cは、前記基本図データベース74dに記憶された各椎骨の形状画像に前記椎骨テーブル16による大きさを反映して、背骨のリアルな擬似画像を得るものである。すなわち、前記基本図データ15に記憶された各椎骨のうち、例えば、第4胸椎の上方には椎間板を介して第3胸椎が位置し、第4胸椎の前記上関節突起15fと、第3胸椎の下関節突起15gがつながっている。そして、順次第3胸椎の上方に第2胸椎、その上方に第1胸椎というように第1頸椎から尾骨までを合成すると背骨の画像が形成される。
つまり前記椎骨テーブル74eに記憶されたデータは、日本人の平均値に標準偏差を考慮したものであり、その性別、身長に基づいて、測定開始の第1胸椎から仙骨までの18個の椎骨(実際の表示は第1頸椎から仙骨の25個)の大きさにより、基本図データベース74dから選び出して組み合わせ基本モデルの背骨の画像が得られる。
【0032】
画像データ生成手段71dは、既に説明したが、前記合成手段71cにより作成された基本となる背骨の形状に対して前記変換データ(測定データ)を反映して、測定対象者個人の背骨の状態の画像データを生成するものである。
つまり、前記変換データ(測定データ)は、上述したように、背骨長手方向であるX方向1[mm]毎に対して、背中の幅方向Y方向、胸の厚み方向Z方向の位置が測定されており、この変換データ(測定データ)を分割して各椎骨に割り当てる。すると、X値何ミリから何ミリまでは、「第×腰椎」であることが得られる。
そして、このような背骨の画像データは、前記CPU71において実行される3次元コンピュータグラフィックの画像処理ソフトプログラムを利用して、視点の座標を変更すると、背骨の画像を所定方向に回転して表示することができる。
【0033】
図8は、椎骨間の角度を求める様子を示した説明図であり、図8(a)は、椎骨間の左右の曲がり角度を示し、図8(b)は前後の曲がり角度を示した説明図である。
図8(a)に示すように、例えば、B1を第3腰椎、Tを椎間板、B2を第2腰椎とすると、これは各椎骨に分割された変換データ(測定データ)の第2腰椎部分に相当するY値と第3腰椎部分に相当するY値から得ることができる。すなわち、背骨に曲がりがない場合には、左右の何れにも傾いていないためY値は全て「0」となるが、例えば第2腰椎が右に傾いている場合にはY値は「1」あるいは「2」に、左に傾いている場合にはY値は「−1」、「−2」として測定されることとなる。
この変換データ(測定データ)を背骨の基本モデルに反映すると、第3腰椎の中心のC1と第2腰椎の中心のC2には角度β1分の傾きが生じていることが得られ、椎間板Tを変形させて椎骨の画像を生成する。
【0034】
つぎに図8(b)に示すように、上記同様、B1を第3腰椎、B2を第2腰椎とすると、これは各椎骨に分割された変換データ(測定データ)の第2腰椎部分に相当するZ値と第3腰椎部分に相当するZ値から得ることができる。
すなわち、腰椎の場合は、基本モデルにおいて第3腰椎(C3)に対し第2腰椎(C4)が後ろに「9.27度」傾いている状態、Z値が「−10」(本実施の形態ではX座標、Y座標からなる平面に対し、手前側をプラス、奥側をマイナスとして示す)が正常であり、これに対し変換データ(測定データ)のZ値が「−7」であった場合には、C3とC4の傾きβ2は、例えば「5.06度」として得られる。
【0035】
次に、背骨の捩れについて説明する。
図9は、背骨の全体像を示す説明図である。図10は図9のA−A線断面図である。背骨200は、図9に示すように、中心線Oに対して、エリアJ1、J3についてはマイナスθ側に、エリアJ2、J4についてはプラスθ側に、回旋し(捩れ)ている状態を示しており、線分400はその状態をあらわしている。
図10は、背骨200の椎骨201のA−A線部分の断面を示しており、椎骨201の回旋(捩れ)状態が、例えば中心線Oに対して、プラスθ側、あるいは、マイナスθ側に回旋(捩れ)ている状態を示している。このような背骨200の回旋(捩れ)の状態を前記前記背骨測定装置3の測定子31によって測定し、その回旋(捩れ)角θの測定データを、前記画像処理装置7に与えるようになっている。
【0036】
前記画像処理装置7では、このようにして得られた各椎骨間の傾きβや、回旋角度θを、基本モデルの背骨画像データに与えることにより、測定対象者の性別や身長に基づいた独自の背骨の状態が画像データとして生成される。
そして、前記画像処理装置7は、3次元コンピュータグラフィックを用いて上述のようにして得られた画像データを画像処理し、その画像処理した結果を前記画像処理装置7に接続されたディスプレイ装置9に送り込む。これにより、前記ディスプレイ装置9の画面上では、擬似的な背骨画像として表示されることになる。
【0037】
図11は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、背骨測定装置により背骨を測定し、その測定データに基づいて画像処理装置にて生成してディスプレイ装置に表示された背骨画像を示す図である。
図11(a)は、上記測定した背骨全体を生成し背面から表示した背面背骨画像であり、図11(b)は、上記測定した背骨全体を生成し左側面から表示した左側面背骨画像である。
図11(a)に示すように、背骨全体を頸椎部分、上部胸椎、中部胸椎、下部胸椎、腰椎、仙骨、尾骨に分割し、本実施の形態では、それぞれ色分け表示する。 例えば、頸椎は「白」、上部胸椎は「赤」、中部頸椎は「青」、下部胸椎は「緑」、腰椎は「黄」、仙骨及び尾骨は「灰」というように色分け表示することにより、背骨の曲がっている部分が何処であるか、またどちらの方向へ曲がっているかが容易に視認できる。そして、この背骨を表示する画像データは、3次元のコンピュータグラフィックの画像データであるため、前記画像データ生成手段18により視点座標を変えた背骨の画像を生成し、図11(b)に示すような左側面背骨画像を表示することができる。
【0038】
また、例えば、「上部胸椎の曲がりが異常である」と思料される場合には、上部胸椎のみを表示することができる。
前記図11(a)、図11(b)の画像が表示されている状態で、入力装置10に設けられた所定キー(例えば、「UPキー(↑)」または「DOWNキー(↓)」)を押下することにより、上部胸椎のみの表示に切替表示することができる。
【0039】
図12は、前記図11による表示された背骨のうち、腰椎、胸椎を生成して表示した背骨画像であり、図12(a)は胸椎4体(05、06、07、08番目)の側面背骨画像、図12(b)は胸椎4体(09、10、11、12番目)の左側面背骨画像、図12(c)は、腰椎5体(01、02、03、04、05番目)をそれぞれ生成して表示した説明図である。
図12(a)は、上部胸椎の背面背骨画像を生成して表示したものであり、胸椎のうち、上部胸椎と称されている第5胸椎、第6胸椎、第7胸椎、第8胸椎について前後屈の角度、左右傾斜および回旋角度が表示される。
【0040】
そして上部胸椎の画像とともに、前後方向の曲がり角度と左右方向の曲がり角度を算出し、例えば、前後方向の曲がり角度は、第5胸椎に対する第6胸椎の曲がり角度は「第5胸椎→第6胸椎の角度=後屈0.1[度]」、・・・、第8胸椎に対する第9胸椎の曲がり角度は「第8胸椎→第9胸椎の前屈=前屈0.0[度]」と前後の曲がり角度の説明を表示してもよい。同様に、左右方向の曲がり角度について、第5胸椎に対する第6胸椎の左右傾斜は「第5胸椎→第6胸椎=右上0.1[度]」、・・・、第8胸椎に対する第9胸椎の曲がり角度は「第8胸椎→第9胸椎の左右傾斜=右下0.1[度]」等というように左右の傾斜角度の説明を表示することで、背骨の曲がり状態を表示するようにしてもよい。
【0041】
加えて、上部胸椎の画像とともに、回旋(捩れ)状態を算出し、例えば、前後方向の回旋(捩れ)角度は、第5胸椎に対する第6胸椎の回旋(捩れ)角度は「第5胸椎→第6胸椎の回旋(捩れ)角度=右前7.0[度]」、・・・、第8胸椎に対する第9胸椎の回旋(捩れ)角度は「第8胸椎→第9胸椎の回旋(捩れ)=右前2.4[度]」というように回旋(捩れ)角度の説明を表示してもよい。同様に、左右方向の曲がり角度について、第5胸椎に対する第6胸椎の左右傾斜は「第5胸椎→第6胸椎=右上0.1[度]」、・・・、第8胸椎に対する第9胸椎の曲がり角度は「第8胸椎→第9胸椎の左右傾斜=右下0.1[度]」等というように左右の傾斜角度の説明を表示することで、背骨の曲がり状態を表示するようにしてもよい。
【0042】
また、前記図12(a)に示すように上部胸椎の背面背骨画像が表示されている状態で、入力装置10に設けられた所定キー(例えば、「UPキー(↑)」または「DOWNキー(↓)」)を押下することにより、視点を変更することができ、現在表示されている上部胸椎を下側に移動させた画像を表示することができる。
例えば、図12(a)の上部胸椎の背面背骨画像が表示されている状態で、「DOWNキー(↓)」を押下すると、図12(b)に示すように、上部胸椎のさらに下側の胸椎画像が表示されるとともに、上記同様、前後方向の前後屈、左右傾斜および回旋(捩れ)角度を算出してそれぞれ表示される。
【0043】
ついで前記図12(b)に示すように上部胸椎の左側面背骨画像が表示されている状態で、入力装置10に設けられた所定キー「DOWNキー(↓)」を押下することにより、図12(c)に示すように、腰椎の背骨画像が表示されるとともに、上記同様、前後方向の前後屈、左右傾斜および回旋(捩れ)角がそれぞれ表示される。
【0044】
すなわち、本発明に係る画像処理装置7は、基本図データベース74dと椎骨テーブル74eに基づいて背骨画像を作成し、これに測定データによる具体的な値を反映し、その部分の椎骨を所定方向へ座標移動させて表示することにより、図11に示すような背骨の全体、あるいは、図12に示すような一部分が背面から表示され、所定キーを押下することにより、背骨位置を移動させた状態をシミュレーションして表示されることになる。なお、背骨の視点を変えた画像も表示可能になっている。
このように、背骨を構成する複数の椎骨のうち、何れの椎骨がどの様に曲がっているか容易に視認することが可能となる。
【0045】
つぎに、本発明の人体背骨測定表示システム1により、人体の背骨の状態を測定し、コンピュータグラフィックにより3次元表示する様子を図13から図15のフローチャートを参照して説明する。
図13は、患者(測定対象者)の背骨の状態を測定する全体的な測定の流れを説明するためのフローチャートである。
患者(測定対象者)の背骨の状態を測定するために、人体背骨測定表示システム1の電源を投入し、患者(測定対象者)を前記測測定ベット32に俯せに寝かせ、測定準備を行う(ステップS1)。
【0046】
これは、電源を投入すると、座標検出装置38に表示された値が、例えば、X値とY値が「0」または「1」となっている場合に準備完了となる。
そして、準備が完了したかどうかのチェックを行い(ステップS2)、準備が完了していない場合には、ステップS1の処理に戻り、準備を行う。準備が完了した場合には、測定者が測定子31を徒手し、患者(測定対象者)の頭部方向に移動させて、患者(測定対象者)の頸椎側の背骨上に配置し、腰椎側へ向けて背骨上に沿って移動させる(ステップS3)。
前記測定子31を移動させると、背骨の凹凸や曲がり具合をX値、Y値、Z値、θ値として検出する(ステップS4)。検出された測定データは、画像処理装置7に伝送する(ステップS5)。そして、計測が終わったか否かの判定を行い(ステップS6)、計測が終わった場合には処理を終了する。まだ終えていない場合には(ステップS6;NO)、データ脱落処理やその他の処理を実行し(ステップS7)、データ補正処理が終了していないときには(ステップS8;NO)、ステップS3の処理に戻り、引き続き背骨上に測定子31を移動させる。
【0047】
図14は、本発明に係る人体背骨測定表示システムの画像処理装置による測定データの回旋角度測定処理のフローチャートである。
つぎに、画像処理装置7は測定データを受け取ると(ステップS20)、CPU71により測定データを測定データ記憶手段74cに記憶し(ステップS21)、変換手段71aにより測定データのX値,Y値,Z値がが1mm以下のデータの中から最大値を求めるとともに、回旋角度θの絶対値の最大値を求める(ステップS22)。その最大値の下1桁が小数点以下となるため、小数点を振ってミリ単位に変換する。ここで、小数点以下の値は、測定時の誤差とも考えられるため、測定データの小数点以下を切り捨てて整数にする。
【0048】
また、画像処理装置7のCPU71aで実現されている変換手段71aは、回旋(捩れ)角度θのデータを度単位に変換する(ステップS23)。また、変換手段71aは、測定データの小数点以下第1位を、例えば5.5[度]というように表示する(ステップS24)。このように変換手段71aで所定の整数や角度に変換された測定データは、前記変換手段71aによって変換データ記憶手段74cに記憶される(ステップS25)。そして、前記合成手段71cや前記画像データ生成手段71dにより画像処理が行われた後に、画像データの表示が行われる(ステップS26)。
【0049】
図15は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定データに基づき生成された背骨の曲がり状態をコンピュータグラフィックにより表示処理を行うためのフローチャートである。
背骨の状態をコンピュータグラフィックを用いて表示するには、前記画像処理装置7に接続されたマウス等の入力装置5から所定の指示を入力し(ステップS41)、指示が行われない場合は(ステップS41;NO)、処理を終了する。
【0050】
前記入力装置5から前記画像処理装置7に対して表示指示が行われた場合には(ステップS41;YES)、前記変換データ記憶手段73aから変換データ(測定データに基づき所定の変換がされたデータ)を読み出し(ステップS42)、前記画像処理装置7が実行する画像処理ソフトプログラム(人体背骨測定表示プログラム)に基づいて基本図データベース74dと椎骨テーブル74eを参照して測定対象者の男女の別や身長に基づいた背骨の基本モデルの画像データを作成し、かつ、基本モデルの3次元背骨画像データに変換データ(測定データに基づき所定の変換がされたデータ)を反映して測定対象者の3次元背骨画像データを生成し、これをディスプレイ装置9へ送出する(ステップS43)。
これにより、前記ディスプレイ装置9の表示画面上には、3次元の擬似的な背骨画像が表示されることになる。ここで、前記画像処理装置7は、終了キーが押下されたかの判定を行い(ステップS44)、終了キーが押下された場合には(ステップS44;YES)、処理を終了する。
【0051】
また、前記画像処理装置7は、終了キーが押下されたかの判定をし(ステップS44)、終了キーが押下されないと判断したときには(ステップS44;NO)、追加表示要求があるか否かの判定に移る(ステップS44)。この判定項目は、「全体表示」、「頸椎のみの表示」、「胸椎のみの表示」、「腰椎のみの表示」、「仙椎のみの表示」、「尾椎のみの表示」などである。前記画像処理装置7は、前記判定項目を判定し(ステップS45)、前記判定項目があったときには(ステップS45;有り)、その判定項目にしたがって表示指示を実行するための処理を行った後に、ステップS42に戻る。
また、前記画像処理装置7は、追加表示要求がなかったときには(ステップS45;なし)、処理を終了する。
【0052】
このように生成された背骨の画像は、背面から表示し左右の曲がり視認する他に、前後への曲がりが視認できるように左右の側面から背骨画像を表示し、
矢印キー(→あるいは←)が押下された場合には、所定の方向へ90度ずつ視点を移動して表示し、アップキーが押下された場合には、最上部(上部胸椎部分)が表示されているかの判定を行い、最上部が表示されていた場合には、それ以上の上方は表示不可能であるためそのまま現在表示されている部分を表示し、最上部でなかった場合には、現在表示されている部分の上方部分を表示する処理を画像処理装置7が実行する。
また、ダウンキーが押下された場合には、最下部(仙骨部分)が表示されているかの判定を行い、最下部が表示されていた場合には、それ以下の下方は表示不可能であるためそのまま現在表示されている部分を表示し、最下部でなかった場合には、現在表示されている部分の下方部分を表示する処理を前記画像処理装置7が実行する。
【0053】
すなわち、本発明の人体背骨測定表示システム1を利用して背骨の曲がり状態を測定表示するには、患者(測定対象者)の男女の別および身長が必要であり、また、治療前の状態(首、肩、背中、腰等の症状)を、問診や予診票の記入によって得る。
そして、上記したように背骨の状態を測定し、3次元コンピュータグラフィックによりディスプレイ装置9の表示画面上に表示する。
表示された背骨の画像を見せながら、患者(測定対象者)に説明を行い、正常な状態に比して曲がった部分の背骨に対して施術を行う。
【0054】
施術が終わると、再度背骨の状態を測定し、3次元コンピュータグラフィックにより擬似的な背骨をディスプレイ装置9の表示画面上に表示する。
そして、施術前と施術後の背骨の状態の画像データを前記画像処理装置7からディスプレイ装置9に与えることにより、前記ディスプレイ装置9の表示画面に表示された画像、あるいはプリント出力された画像により、見比べることができる。
このように施術前、施術後の背骨の曲がり状態を擬似的な背骨画像によって表示することにより、施術者、あるいは患者(測定対象者)の両者とも容易に背骨の曲がり状態を知ることができる。
【0055】
以上説明したように、本発明の人体背骨測定表示システムによると、俯せに横たわる測定対象者の背骨上を表面から測定子を走査させる簡便な方法で背骨がどの様な状態で曲がっているかを擬似的に作成した3次元画像で視認することができる。
これにより、施術者は、施術前と施術後で背骨の曲がり具合がどの位であるか画像を説明することにより容易に行えるようになるといった利点がある。
また、測定対象者である患者は、専門的な医学用語ではなく、実際と同様の背骨の状態を画像として視認できるため、自己の背骨のどの部分がどの様に、どちらに曲がっているか容易に理解することができるようになる。
【0056】
なお、上記実施の形態では、測定子を逆T字型として説明したが、背骨上を走査できるものであればその形状は特に限定しない。
また、上記実施の形態では、測定対象者の椎骨を画像とするために、基本図データと椎骨テーブルから該当するデータを読み出して椎骨の画像を生成するものとして説明したが、測定対象者の身長・性別に対応した椎骨画像をデータベースとして設けてもよく、各測定対象者の椎骨が表示できれば、椎骨を画像化するデータの形式や記憶方法は特に限定しない。
なお、上記実施の形態では、3次元のコンピュータグラフィックにより背骨画像を表示し、90度ずつ視点を移動させて説明したが、45度でも良く、視点の移動範囲は特に限定しない。
【0057】
図16は、本発明に係る人体背骨測定表示システムの背骨測定装置の測定子による回旋(捩じり)角度θの測定機構の他の構成例を示した図である。
この図16に示す回旋(捩じり)角度θの測定機構は、測定子31の固定片31cを垂直支持アーム36の末端に回転軸31dで回動可能に固定しているが、この回転軸31d付近に角度検出器を取り付けることができないときの構造を提供するものである。
【0058】
すなわち、本発明の実施の形態における回旋(捩じり)角度θの他の測定機構は、前記測定子31の回転軸31dにはタイミングプーリ31eが固定されており、前記回転軸31dの回転をタイミングプーリ31eに伝達できるようになっている。また、本発明の実施の形態における回旋(捩じり)角度θの他の測定機構は、この前記垂直支持アーム36の上部に角度検出器39を固定し、この角度検出器39の回転軸にタイミングプーリ39aを固定し、タイミングプーリ39aの回動量を角度検出器39に伝達できるようになっている。そして、本発明の実施の形態における回旋(捩じり)角度θの他の測定機構は、前記タイミングプーリ31eと、タイミングプーリ39aとの間にタイミングベルト39bをかけ渡し、前記測定子31の把持片31a,31bの固定片31cの回転量を、タイミングプーリ31e・タイミングベルト39b・タイミングプーリ39aを介して角度検出器39に伝達できるようになっている。
このような構造を採用することにより、測定子31回りに角度検出器を取り付けられないときにも、測定子31による回旋(捩じり)角度を測定可能にできるものである。なお、本発明の実施の形態は、うつぶせ型の測定装置として説明したが、これは、直立型あるいは座型等の測定装置にも適用可能である。
【0059】
図17は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、図1に示す背骨測定装置の機構部の側面図である。図18は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、図1に示す背骨測定装置の機構部の平面図である。
これら図17および図18において、前記背骨測定装置3については、既に説明したが、再度説明すると、前記背骨測定装置3は、測定対象者が俯せた状態で寝る測定ベッド32と、この測定ベット32の一方の側面側に固定され垂設された基台33と、この基台33に対して図面左右方向(X方向)に移動可能に固定されている測定方向支持アーム34と、この測定方向支持アーム34に固定されていて図面垂直方向(Y軸方向)に移動可能にされている平行支持アーム35と、この平行支持アーム35に固定されていて図面上下方向(Z軸方向)移動可能にされている垂直支持アーム36と、この垂直支持アーム36の先端に回動可能に固定されている測定子31とからなる機構部を備えたものである。また、前記基台33の下部には、図17および図18に示すように、転倒防止部材33aが測定方向支持アーム34と同一方向に延設されている。
【0060】
前記測定方向支持アーム34は、前記基台33に固定されるレールおよびこのレール上を移動可能に固定されるスライダーからなる移動機構34aと、前記平行支持アーム35を取り付け固定する取付座34bと、前記移動機構34aのスライダーと前記取付座34bとの間に介装され前記取付座34bを垂直面内に回動可能とする回動機構34cとを備えている。なお、回動機構34cは、前記移動機構34aのスライダーと前記取付座34bとの間に介装され前記取付座34bを垂直面内に回動可能とするような機構であってもよい。
また、回動機構34cには、前記取付座34bが測定可能位置にあるときに前記取付座34bが当該位置で固定されるようにする自動ロック機構と、前記取付座34bを回動させるときに自動ロック機構を解除する解除機構も備えている。
【0061】
図19および図20は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが垂直面内で回転する実施例を示した図である。
図19に示す測定方向支持アーム34は、前記取付座34bが上方向に回動するように構成した例である。これによって、前記取付座34b等が邪魔にならず、被測定者はベットに臥せるのが簡単になる。
図20に示す測定方向支持アーム34は、前記取付座34bが上方向に回動するように構成した例である。これによって、前記取付座34b等が邪魔にならず、被測定者はベットに臥せるのが簡単になる。
【0062】
図21ないし図24は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが水平面内で回転する実施例を示した図である。
図21に示す測定方向支持アーム34は、前記取付座34bが右方向に水平面内で90[度]の角度まで回動するように構成した例である。これによって、前記取付座34b等が邪魔にならず、被測定者はベットに臥せるのが簡単になる。
図22に示す測定方向支持アーム34は、前記取付座34bが左方向に水平面内で90[度]の角度まで回動するように構成した例である。これによって、前記取付座34b等が邪魔にならず、被測定者はベットに臥せるのが簡単になる。
図23に示す測定方向支持アーム34は、前記取付座34bが右方向に水平面内で180[度]の角度まで回動するように構成した例である。これによって、前記取付座34b等が邪魔にならず、被測定者はベットに臥せるのが簡単になる。
図24に示す測定方向支持アーム34は、前記取付座34bが左方向に水平面内で180[度]の角度まで回動するように構成した例である。これによって、前記取付座34b等が邪魔にならず、被測定者はベットに臥せるのが簡単になる。
図25は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記測定方向支持アームが水平面内でスライドする実施例を示した図である。
この図25において、前記測定方向支持アーム34は、前記基台33に固定されるレールおよびこのレール上を移動可能に固定されるスライダーからなる移動機構34aと、前記平行支持アーム35を取り付け固定する取付座34bと、前記移動機構34aのスライダーと前記取付座34bとの間に介装され前記取付座34bを水平方向に移動可能とする水平スライド機構34dとを少なくとも備えたものである。
この水平スライド機構34dにより前記取付座34bを図25に示すように移動させることによって、前記取付座34b等が邪魔にならず、被測定者はベットに臥せるのが簡単になる。
【0063】
図26は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、前記ベットの移動例を示す平面図である。図27は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、ベット面内でスライドする実施例を示した構成図である。
前記測定ベッド32は、床上に設置されるベース部32aと、前記ベース部32aの上に固定された固定台32baおよび前記固定台32baの上で水平移動可能な移動台32bbからなる可動機構32bと、前記可動機構32bの移動台32bbの上に固定されたベットシート部32cとから構成されている。
このような構成にしたので、測定ベット32が、図26の矢印x,yに示すように、移動するので、前記ベットシート部32cを前記取付座34b等から離れたところに移動させることができることになり、前記取付座34b等が邪魔にならず、被測定者はベットに臥せるのが簡単になる。
図28は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図28(a)は正面図、図28(b)は側面図である。
図28(a)および図28(b)において、前記測定子31は、所定の長さに形成され測定者の第2手指と第3手指がかかる把持片31a,31bと、これら把持片31a,31bの中央部にて所定の長さに形成された固定片31cとで略T字状に形成され、前記固定片31cの末端を回転軸(図2参照;符号31d)を介して垂直支持アーム(図2参照;符号36)の下端に回動可能に固定されている。
前記把持片31a,31bは、背骨に接する側が、所定の弧(半径rの円弧)で凹形状に形成されている。また、前記把持片31aは、図28(b)に示すように、その断面が三角形状に形成されている。前記把持片31bも、図示しないが、同様である。
さらに、前記固定片31cは、図28(b)に示すように、前記把持片31a,31bの近くで前記把持片31a,31bを含む水平面に対して直角の面内であってかつ前記把持片31a,31bの軸方向に対しても直角の方向に所定の角度(角度θ)に曲げて形成されている。
このような形状にしたので、測定者は、測定子31の使用勝手がよくなる。
【0064】
図29は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図29(a)は正面図、図29(b)は側面図である。
図29(a)および図29(b)において、前記測定子31は、把持片31a,31bと、前記固定片31cとで略T字状に形成されている点は、図28に示す実施例と同一である。
そして、前記把持片31a,31bは、背骨に接する側が、所定の弧(半径rの円弧)で凹形状に形成されている。また、前記把持片31aは、図29(b)に示すように、その断面が円形状に形成されている。前記把持片31bも、図示しないが、同様の断面である。
さらに、前記固定片31cは、図29(b)に示すように、前記把持片31a,31bの近くで前記把持片31a,31bを含む水平面に対して直角の面内であってかつ前記把持片31a,31bの軸方向に対しても直角の方向に所定の角度(角度θ)に曲げて形成されている点も図28に示す実施例と同一である。
このような形状にしたので、測定者は、測定子31の使用勝手がよくなる。
【0065】
図30は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図30(a)は正面図、図30(b)は側面図である。
図30(a)および図30(b)において、前記測定子31は、把持片31a,31bと、前記固定片31cとで略T字状に形成されている点は、図28に示す実施例と同一である。
そして、前記把持片31a,31bは、背骨に接する側が、所定の弧(半径rの円弧)で凹形状に形成されている。また、前記把持片31aは、図30(b)に示すように、その断面が長楕円形状に形成されている。前記把持片31bも、図示しないが、長楕円形状に形成されている。
さらに、前記固定片31cは、図30(b)に示すように、直線状に形成されている点が、図28に示す実施例と異なる。
このような形状にしたので、測定者は、測定子31の使用勝手がよくなる。
【0066】
図31は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図31(a)は正面図、図31(b)は側面図である。
図31(a)および図31において、前記測定子31は、把持片31a,31bと、図31(a)に示すように、前記固定片31cとで略T字状に形成されている点は、図28に示す実施例と同一である。
そして、前記把持片31a,31bは、図31(a)からもわかるように、背骨に接する側が平に形成されている。さらに、前記把持片31a,31bは、図31(b)に示すように、その断面が円形状に形成されている。
さらに、前記固定片31cは、図31(b)に示すように、前記把持片31a,31bの近くで前記把持片31a,31bを含む水平面に対して直角の面内であってかつ前記把持片31a,31bの軸方向に対しても直角の方向に所定の角度(角度θ)に曲げて形成されている点も図28に示す実施例と同一である。
このような形状にしたので、測定者は、測定子31の使用勝手がよくなる。
【0067】
図32は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図32(a)は正面図、図32(b)は側面図である。
図32において、前記測定子31は、図32(a)に示すように、所定の長さに形成され測定者の第2手指と第3手指がかかる把持片31a,31bと、これら把持片31a,31bの中央部にて前記把持片の両側にわたって所定の長さに形成された固定片31cとで略十字状に形成されいる点が図28に示す実施例と異なるところである。
また、前記把持片31a,31bは、図32(a)からわかるように、その一方の断面積が他方の断面より大きく形成してものである。
このような形状にしたので、測定者は、測定子31の使用勝手がよくなる。
【0068】
図33は、本発明に係る人体背骨測定表示システムにおいて、測定子の実施例を示す図であって、図33(a)は正面図、図33(b)は側面図である。
図33(a)および図33(b)において、前記測定子31は、所定の長さに形成され測定者の第2手指と第3手指がかかる把持片31a,31bと、これら把持片31a,31bの中央部にて所定の長さに形成された固定片31cとで略十字状に形成され、前記固定片31cの末端を回転軸を介して垂直支持アームの下端に回動可能に固定したものである。
前記固定片31cは、図33(b)に示すように、前記把持片31a,31bの下側において前記把持片31a,31bを含む水平面に対して直角の面内であってかつ前記把持片31a,31bの軸方向に対しても直角の方向に所定の角度(θ)に曲げられているものである。
また、前記把持片31a,31bは、図33(a)からもわかるように、その一方の断面積が他方の断面より大きく形成したものてある。
このような形状にしたので、測定者は、測定子31の使用勝手がよくなる。

Claims (6)

  1. 測定対象者が俯せた状態で寝る測定ベッド、この測定ベットの一方の側面側に設けられた基台、この基台に対して測定ベットの長手方向である測定方向に移動可能に固定されている測定方向支持アーム、この測定方向支持アームに固定されていて前記測定方向に対して直角方向に移動可能にされている平行支持アーム、この平行支持アームに固定されていて上下方向移動可能にされている垂直支持アーム、この垂直支持アームの先端に回動可能に固定されている測定子からなる機構部を備え、この測定ベッド上の測定対象者の背骨の長手方向(X軸方向)、幅方向(Y軸方向)、厚み方向(Z軸方向)、回旋方向(X軸を中心とした捩れ角θ)に自在に移動する走査アーム先端に設けられた測定子を、測定者の第2手指と第3手指の間に挟んで測定対象者の背骨の第1頸椎位置または第1胸椎位置から第5腰椎位置までこれらの手指先端を沿わせた状態で前記手指先端の3次元移動させることにより、前記X、Y、Z、θ方向の基準位置からの乖離量を検出して乖離量測定データとして出力する背骨測定装置と、
    前記測定対象者の性別、身長データを入力するための入力装置と、
    前記背骨測定装置からの乖離量測定データを取り込むとともに、前記入力装置からの前記測定対象者の性別、身長データを取り込み、その乖離量測定データおよび前記測定対象者の性別、身長データを基に測定対象者の3次元背骨画像を生成して表示装置に与える画像処理装置とを備え、
    前記画像処理装置は、
    前記測定機構から取り込んだX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θ方向の乖離量測定データを取り込み所定の変換データに変換して変換データ記憶手段に記憶させる変換手段と、
    人体の背骨を構成する各椎骨に関し、測定対象者の性別および身長による平均的大きさおよびその基本的形状が記憶された基本図データベースと、
    前記入力装置により入力された測定対象者の性別、身長データに応じて、前記基本図データベースから当該性別、身長データに対応する各椎骨を選択して取り出し椎骨テーブルに格納するデータ選択手段と、
    前記推骨テーブルで格納された各椎骨の大きさ、形状に基づいて、基本となる背骨全体の画像を生成する合成手段と、
    前記合成手段により生成された背骨全体の画像と前記変換データ記憶手段に記憶された変換データとを基に、各椎骨のX方向、Y方向、Z方向、θ方向の座標位置に測定対象者の3次元背骨画像を生成する画像データ生成手段とを備え、所定の指示に基づいて、前記測定対象者の3次元背骨画像を、所定の方向に移動あるいは所定角度回転させて表示可能な表示データに生成して出力可能としてなり、
    前記測定方向支持アームは、
    前記基台に固定されるレールおよびこのレール上を移動可能に固定されるスライダーからなる移動機構と、前記平行支持アームを取り付け固定する取付座と、前記移動機構のスライダーと前記取付座との間に介装され前記取付座を垂直面内または水平面内に回動可能とする回転機構、あるいは、前記移動機構のスライダーと前記取付座との間に介装され前記取付座を水平方向に移動可能とする水平スライド機構とを少なくとも備えたことを特徴とする人体背骨測定表示システム。
  2. 測定対象者が俯せた状態で寝る測定ベッド、この測定ベットの一方の側面側に設けられた基台、この基台に対して測定ベットの長手方向である測定方向に移動可能に固定されている測定方向支持アーム、この測定方向支持アームに固定されていて前記測定方向に対して直角方向に移動可能にされている平行支持アーム、この平行支持アームに固定されていて上下方向移動可能にされている垂直支持アーム、この垂直支持アームの先端に回動可能に固定されている測定子からなる機構部を備え、この測定ベッド上の測定対象者の背骨の長手方向(X軸方向)、幅方向(Y軸方向)、厚み方向(Z軸方向)、回旋方向(X軸を中心とした捩れ角θ)に自在に移動する走査アーム先端に設けられた測定子を、測定者の第2手指と第3手指の間に挟んで測定対象者の背骨の第1頸椎位置または第1胸椎位置から第5腰椎位置までこれらの手指先端を沿わせた状態で前記手指先端の3次元移動させることにより、前記X、Y、Z、θ方向の基準位置からの乖離量を検出して乖離量測定データとして出力する背骨測定装置と、
    前記測定対象者の性別、身長データを入力するための入力装置と、
    前記背骨測定装置からの乖離量測定データを取り込むとともに、前記入力装置からの前記測定対象者の性別、身長データを取り込み、その乖離量測定データおよび前記測定対象者の性別、身長データを基に測定対象者の3次元背骨画像を生成し表示装置に与える画像処理装置とを備え、
    前記画像処理装置は、
    前記測定機構から取り込んだX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θ方向の乖離量測定データを取り込み所定の変換データに変換して変換データ記憶手段に記憶させる変換手段と、
    人体の背骨を構成する各椎骨に関し、測定対象者の性別および身長による平均的大きさおよびその基本的形状が記憶された基本図データベースと、
    前記入力装置により入力された測定対象者の性別、身長データに応じて、前記基本図データベースから当該性別、身長データに対応する各椎骨を選択して取り出し椎骨テーブルに格納するデータ選択手段と、
    前記推骨テーブルで格納された各椎骨の大きさ、形状に基づいて、基本となる背骨全体の画像を生成する合成手段と、
    前記合成手段により生成された背骨全体の画像と前記変換データ記憶手段に記憶された変換データとを基に、各椎骨のX方向、Y方向、Z方向、θ方向の座標位置に測定対象者の3次元背骨画像を生成する画像データ生成手段とを備え、所定の指示に基づいて、前記測定対象者の3次元背骨画像を、所定の方向に移動あるいは所定角度回転させて表示可能な表示データに生成して出力可能としてなり、
    前記測定ベッドは、床上に設置されるベース部と、前記ベース部上に固定された固定台および前記固定台の上で水平移動可能な移動台からなる可動機構と、前記可動機構の移動台上に固定されたベットシート部とから構成されたことを特徴とする人体背骨測定表示システム。
  3. 前記測定子は、所定の長さに形成され測定者の第2手指と第3手指がかかる把持片と、これら把持片の中央部にて所定の長さに形成された固定片とで略T字状に形成され、前記固定片の末端を回転軸を介して垂直支持アームの下端に回動可能に固定されてなり、
    前記把持片は背骨に接する側が、所定の弧で凹形状に、または、平面形状に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の人体背骨測定表示システム。
  4. 前記測定子は、所定の長さに形成され測定者の第2手指と第3手指がかかる把持片と、これら把持片の中央部にて所定の長さに形成された固定片とで略T字状に形成され、前記固定片の末端を回転軸を介して垂直支持アームの下端に回動可能に固定されてなり、
    前記固定片は、前記把持片の近くで前記把持片を含む水平面に対して直角の面内であってかつ前記把持片の軸方向に対しても直角の方向に所定の角度に曲げられていることを特徴とする請求項1または2記載の人体背骨測定表示システム。
  5. 前記測定子は、所定の長さに形成され測定者の第2手指と第3手指がかかる把持片と、これら把持片の中央部にて前記把持片の両側にわたって所定の長さに形成された固定片とで略十字状に形成され、前記固定片の一方の末端を回転軸を介して垂直支持アームの下端に回動可能に固定されてなり、
    前記固定片は、直線状あるいは前記把持片の近くで前記把持片を含む水平面に対して直角の面内であってかつ前記把持片の軸方向に対しても直角の方向に所定の角度に曲げられていることを特徴とする請求項1または2記載の人体背骨測定表示システム。
  6. 前記把持片は、その一方の断面積が他方の断面積より大きく形成してなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項記載の人体背骨測定表示システム。
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