JP4756113B2

JP4756113B2 - Lumbar mobility measurement system

Info

Publication number: JP4756113B2
Application number: JP2005368448A
Authority: JP
Inventors: 利昭原; 和宏長谷川; 孝則長谷川; 隆吉川崎; 満森
Original assignee: 国立大学法人新潟大学; 和宏長谷川; 森鐵工株式会社
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: JP2007167310A

Description

本発明は、腰椎不安定症の評価において必要なデータを採取することができる腰椎可動性測定システムに関するものである。 The present invention relates to a lumbar vertebra mobility measuring system capable of collecting data necessary for evaluating lumbar spinal instability.

腰痛の主な原因の一つである腰椎不安定症では、誘因として考えられる椎間退行性変化の過程を（１）一過性の機能不全期、（２）不安定期、（３）安定期の３つのフェイズに分類する考え方が提唱されている。このうち臨床的に最も問題となるのは不安定期であるが、その定義を厳密に示した報告は見当たらず、また、共通の見解も得られていない。現在、最も一般的な腰椎不安定症の評価方法として、術前に最大屈曲位、最大伸展位で単純Ｘ線腰椎側面画像（機能写像）を撮影し、椎間運動の異常を判断する方法が採用されている。このようなＸ線を用いた撮影装置として、第一および第二直角軸に沿って患者に対してパレットを動かすための軌道と、第一端と第二端を有し、カラーを貫いて摺動し、患者のまわりの多数の角度のうちの一つに第一端と第二端を回転させるようなＣ型アームを摺動自在に保持するためのパレットに取付けられたカラーと、中心のまわりに対向して第一端と第二端にそれぞれ取付けられ、多数の角度の点で、その間のビーム軸に沿ってエネルギ減衰測定値を供給する検出器と放射線源と、記憶されたプログラムに従って、Ｃ型アーム、放射線源および検出器を制御し、（ａ）多数の角度の点でＣ型アームを回転し、（ｂ）多数の角度の点で減衰測定値を記憶し、（ｃ）記憶された減衰測定値を断層撮影画像へと再構成するためのコンピュータとからなることを特徴とする断層撮影装置が開示されている（例えば特許文献１）。この特許文献１によれば、Ｃ型アームの回転自由度を増すことによって、完全投影データがなくても断層撮影に必要な完全投影像を得ることができるという優れた効果を有する。
特開２０００−２７３９３８ In lumbar instability, which is one of the main causes of low back pain, the process of intervertebral degenerative change considered as an incentive is (1) transient dysfunction, (2) instability, (3) stability The idea of classifying into three phases is proposed. Of these, the most clinically problematic is the unstable period, but there is no report that shows the exact definition, and there is no common view. Currently, the most common method for evaluating lumbar spinal instability is to take a simple X-ray lumbar lateral image (functional mapping) at the maximum flexion position and maximum extension position before surgery to determine abnormalities in intervertebral movement. It has been adopted. Such an X-ray imaging device has a trajectory for moving the pallet relative to the patient along the first and second right-angle axes, a first end and a second end, and slides through the collar. A collar mounted on a pallet for moving and slidably holding a C-arm to rotate the first end and the second end at one of a number of angles around the patient; According to a stored program, with detectors and radiation sources mounted around the first end and the second end opposite each other and supplying energy attenuation measurements along the beam axis therebetween at multiple angular points Control the C-arm, radiation source and detector, (a) rotate the C-arm at multiple angular points, (b) store attenuation measurements at multiple angular points, (c) store For reconstructing measured attenuation measurements into tomographic images To consist tomography apparatus according to claim is disclosed (for example, Patent Document 1). According to Patent Document 1, by increasing the degree of freedom of rotation of the C-arm, there is an excellent effect that a complete projection image necessary for tomography can be obtained without complete projection data.
JP2000-293938

しかしながら、上記した特許文献１においても、術前評価では不安定症が認められない患者であっても実際には、徒手的に椎間を動かすことによって明らかな不安定性を認める症例も存在すること等から、上記断層撮影装置による撮影画像に基づく評価方法は必ずしも十分とはいえないという懸念があった。また、疼痛を伴う患者では、運動抑制を伴うことから所定の姿勢で撮影することが困難な場合もある。 However, even in the above-mentioned Patent Document 1, there are actually cases in which clear instability is recognized by manually moving the vertebra even if the patient does not have instability in the preoperative evaluation. From the above, there is a concern that the evaluation method based on the image taken by the tomography apparatus is not necessarily sufficient. Moreover, in patients with pain, it may be difficult to take a picture in a predetermined posture because it involves movement suppression.

そこで本発明は上記した問題点に鑑み、運動抑制を伴う場合であっても定量的に腰椎の可動性を測定することができる腰椎可動性測定システムを提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a lumbar vertebra mobility measuring system capable of quantitatively measuring the lumbar vertebra mobility even when motion suppression is involved.

本発明の請求項１記載の腰椎可動性測定システムは、椎間を構成する椎骨の棘突起をそれぞれ把持する把持器と、前記把持器を駆動して前記椎間に荷重を負荷するアクチュエータと、前記荷重と前記椎骨間の変位を測定する測定部と、前記駆動部を制御する制御手段とを備え、前記把持器は、固定及び可動把持部と、前記固定及び可動把持部を支持する把持器本体を備え、前記固定及び可動把持部は、先端に設けられ前記棘突起を把持するクランプと、他端に設けられたピボット軸とを備え、前記把持器本体は、固定ピボットボスと可動ピポットボスを備え、これらピボットボスは鉛直方向に開口したリング状をなし、前記固定ピボットボスは前記把持器本体に固定され、前記可動ピボットボスは前記把持器本体の長手方向に移動可能に支持され、前記可動ピポットボスは前記アクチュエータに連結され、前記固定ピボットボスには、前記固定把持具の前記ピボット軸が挿通され、前記可動ピボットボスには、前記可動把持具の前記ピボット軸が挿通され、前記固定ピポットボスと前記ピポット軸により前記固定把持具は前記把持器本体に回動自在に支持され、前記可動ピポットボスと前記ピポット軸により前記可動把持具は前記把持器本体に回動自在に支持され、前記アクチュエータは、前記可動ピポットボスを前記把持器本体の長手方向に直線運動させるものである。 The lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 1 of the present invention includes a gripper for gripping spinous processes of vertebrae constituting an intervertebral space, an actuator for driving the gripper and applying a load between the vertebrae, A gripper for supporting the fixed and movable gripper; and a measuring unit for measuring the load and displacement between the vertebrae and a control means for controlling the drive unit; The fixed and movable gripping portion includes a clamp provided at a distal end and gripping the spinous process, and a pivot shaft provided at the other end, and the gripper body includes a fixed pivot boss and a movable pivot boss. These pivot bosses have a ring shape opened in the vertical direction, the fixed pivot boss is fixed to the gripper body, and the movable pivot boss is supported so as to be movable in the longitudinal direction of the gripper body. The movable pivot boss is connected to the actuator, the pivot shaft of the fixed gripping tool is inserted into the fixed pivot boss, the pivot shaft of the movable gripping tool is inserted into the movable pivot boss, The fixed gripping tool is rotatably supported by the gripper body by the fixed pivot boss and the pivot shaft, and the movable gripping tool is rotatably supported by the gripper body by the movable pivot boss and the pivot shaft. The actuator linearly moves the movable pivot boss in the longitudinal direction of the gripper body .

また、請求項２記載の腰椎可動性測定システムは、前記アクチュエータは、前記椎間を屈曲及び伸展させるものである。 In the lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 2, the actuator bends and extends the intervertebral space.

また、請求項３記載の腰椎可動性測定システムは、前記制御手段は、前記荷重と前記変位から荷重−変位曲線を生成する曲線生成部を備えるものである。 Further, in the lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 3, the control means includes a curve generation unit that generates a load-displacement curve from the load and the displacement.

また、請求項４記載の腰椎可動性測定システムは、前記制御手段は、前記荷重−変位曲線を表示する表示部を備えるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the lumbar vertebra mobility measuring system, the control means includes a display unit for displaying the load-displacement curve.

また、請求項５記載の腰椎可動性測定システムは、前記制御手段は、前記荷重−変位曲線から基準値を算出する評価部を備えるものである。 Further, in the lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 5, the control means includes an evaluation unit that calculates a reference value from the load-displacement curve.

本発明の請求項１記載の腰椎可動性測定システムによれば、椎間に直接荷重を加え、その荷重と、椎骨間の変位を測定することにより、容易に腰椎の可動性を測定することができるので、従来のように運動抑制を伴う場合や、術前の評価では不安定症とは認められない場合であっても定量的に腰椎の可動性を測定することができる。また、制御手段により駆動部を制御するので、一定速度で椎間を屈曲、伸展させることができ、安定した測定をすることができる。 According to the lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 1 of the present invention, it is possible to easily measure the lumbar mobility by applying a load directly between the vertebrae and measuring the load and the displacement between the vertebrae. As a result, it is possible to quantitatively measure the mobility of the lumbar spine even when it is accompanied by movement suppression as in the prior art, or when instability is not recognized in the preoperative evaluation. Further, since the drive unit is controlled by the control means, the intervertebral space can be bent and extended at a constant speed, and stable measurement can be performed.

また、請求項２に記載の腰椎可動性測定システムによれば、屈曲、伸展に伴う荷重及び変位を測定することによって、より詳細な測定、評価をすることができる。 Moreover, according to the lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 2, more detailed measurement and evaluation can be performed by measuring the load and displacement accompanying bending and extension.

また、請求項３に記載の腰椎可動性測定システムによれば、不安定症の評価に必要な基準値を得るための荷重−変位曲線を提供することができるので、容易に評価することができる。 In addition, according to the lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 3, a load-displacement curve for obtaining a reference value necessary for evaluating instability can be provided, so that it can be easily evaluated. .

また、請求項４に記載の腰椎可動性測定システムによれば、測定しながら表示部で荷重−変位曲線を確認できるから、確実に測定することができる。 In addition, according to the lumbar vertebra mobility measuring system according to the fourth aspect, the load-displacement curve can be confirmed on the display unit while performing the measurement, so that the measurement can be reliably performed.

また、請求項５に記載の腰椎可動性測定システムによれば、不安定症の評価に必要な基準値を得られるので、より容易に評価することができる。 Further, according to the lumbar vertebra mobility measuring system described in claim 5, since a reference value necessary for evaluating instability can be obtained, it can be evaluated more easily.

以下図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（１）腰椎可動性測定システムの全体構成
図１に示す腰椎可動性測定システム１は、椎間２に荷重を加えて屈曲、伸展させ、その荷重と、荷重を加えたときの変位とを測定する測定装置８と、前記測定装置８を制御すると共に、前記椎間２に負荷された荷重と前記測定装置８で測定した変位とを、荷重データ、変位データとして記憶する制御手段であるパーソナルコンピュータ９とから構成されており、パーソナルコンピュータ９によって荷重データ及び変位データを基に各種処理を実行し、これにより腰椎可動性測定に有用な情報を医師に対し提供する。 (1) Overall configuration of lumbar vertebra mobility measuring system The lumbar vertebra mobility measuring system 1 shown in FIG. 1 applies a load to the intervertebral 2 to bend and extend, and measures the load and the displacement when the load is applied. And a personal computer which is a control means for controlling the measurement device 8 and storing the load applied to the intervertebral space 2 and the displacement measured by the measurement device 8 as load data and displacement data. 9, and various processes are executed by the personal computer 9 based on the load data and the displacement data, thereby providing the doctor with useful information for measuring the lumbar vertebra mobility.

測定装置８は、腰椎可動性測定の術中に露出させた患者の腰椎に取付け得るように構成されている。この測定装置は、椎間２を構成する椎骨３，３の棘突起４をそれぞれ把持する把持器５と、前記把持器５を駆動して前記椎間２に荷重を負荷する駆動部であるアクチュエータ６と、前記荷重と前記椎骨３間の変位とを測定する測定部７とからなる。パーソナルコンピュータ９は、アクチュエータ６を制御して椎間２を直接、屈曲・伸展させる。これにより、測定装置８は、荷重と変位とを逐次取得し、アンプ10により増幅しデジタル信号に変換して荷重データ、変位データを生成し、パーソナルコンピュータ９に送出する。 The measuring device 8 is configured to be attached to a patient's lumbar vertebra exposed during lumbar vertebra mobility measurement. This measuring apparatus includes a gripper 5 that grips the spinous processes 4 of the vertebrae 3 and 3 constituting the intervertebral space 2, and an actuator that is a drive unit that drives the gripper 5 and applies a load to the intervertebral space 2. 6 and a measuring unit 7 for measuring the load and the displacement between the vertebrae 3. The personal computer 9 controls the actuator 6 to directly bend and extend the intervertebral space 2. As a result, the measuring device 8 sequentially acquires the load and displacement, amplifies them by the amplifier 10, converts them into digital signals, generates load data and displacement data, and sends them to the personal computer 9.

そして、パーソナルコンピュータ９は、これら荷重データ、変位データとして記憶し、同時に荷重データ、変位データに対し所定の演算処理を実行することにより荷重−変位曲線を作成して、リアルタイムでオペレータ（例えば腰椎可動性測定手術を行う医師や助手）に提示する。 The personal computer 9 stores these load data and displacement data, and at the same time creates a load-displacement curve by executing predetermined arithmetic processing on the load data and displacement data, and in real time an operator (for example, lumbar movable) To the doctor or assistant performing sex measurement surgery).

さらに、パーソナルコンピュータ９は、荷重データ、変位データに対し所定の演算処理を実行して各基準値を算出し、患者の腰椎の状態を定量的に把握し得るようにオペレータに提示する。 Furthermore, the personal computer 9 executes predetermined arithmetic processing on the load data and the displacement data, calculates each reference value, and presents it to the operator so that the state of the patient's lumbar spine can be grasped quantitatively.

一方、測定装置８では、把持器５が椎間２を確実に把持すると共に、パーソナルコンピュータ９によってアクチュエータ６が制御されることにより、再現性が高く、しかも安定した測定をすることができるようになされている。 On the other hand, in the measuring device 8, the grasper 5 reliably grasps the intervertebral space 2 and the actuator 6 is controlled by the personal computer 9, so that reproducibility is high and stable measurement can be performed. Has been made.

（２）測定装置の構成
次に測定装置８の構成について説明する。測定装置８は、腰椎可動性測定の手術中に露出させた患者の腰椎に取り付け得る大きさ及び重さからなる。 (2) Configuration of Measuring Device Next, the configuration of the measuring device 8 will be described. The measuring device 8 is of a size and weight that can be attached to the patient's lumbar spine exposed during lumbar mobility measurement surgery.

測定装置８は、把持器５とアクチュエータ６とが略一直線状に連接されてなり、アクチュエータ６から把持器５に加えられる荷重、及び前記荷重によって生じる変位を測定し得るように測定部７が設けられている。 The measuring device 8 includes a gripper 5 and an actuator 6 connected in a substantially straight line, and a measuring unit 7 is provided so that a load applied from the actuator 6 to the gripper 5 and a displacement caused by the load can be measured. It has been.

把持器５は、椎間板11を隔てて隣合う椎骨３，３の棘突起４，４をそれぞれ独立して把持し、椎間２を屈曲・伸展運動させたときに、椎骨３間の変位について再現性の高い測定をし得るように構成されている。この把持器５は、一対の把持部12と、前記把持部12を支持する把持器本体16とからなる。 The grasping device 5 independently grasps the spinous processes 4 and 4 of the adjacent vertebrae 3 and 3 across the intervertebral disc 11, and reproduces the displacement between the vertebrae 3 when the intervertebral 2 is bent and extended. It is configured to be able to perform highly reliable measurements. The gripper 5 includes a pair of gripping portions 12 and a gripper body 16 that supports the gripping portion 12.

把持部12は、図２に示すように椎骨３の棘突起４を損傷せずに、かつ、確実に把持し得るようになされている。この把持部12は、先端に設けられた開閉自在のクランプ13と、他端に形成されたピボット軸14とにより構成される。クランプ13は、ピボット軸14を挟んで一対設けられ、半円形状をなしている基端に対し、先端は鉛直下方に延びると共に椎骨３の棘突起４に食込む先鋭の小さな凸部13aを備え、把持部12の他端へ延びるアーム15により開閉され得るように構成される。また、クランプ13は、図示しない付勢部材により閉方向に付勢されている。 As shown in FIG. 2, the grasping portion 12 is configured to reliably grasp the spinous process 4 of the vertebra 3 without damaging it. The grip portion 12 is configured by an openable / closable clamp 13 provided at the tip and a pivot shaft 14 formed at the other end. A pair of clamps 13 are provided with the pivot shaft 14 in between, and the distal end extends vertically downward with respect to the base end having a semicircular shape, and includes a sharp small convex portion 13 a that bites into the spinous process 4 of the vertebra 3. The arm 15 extending to the other end of the gripping portion 12 can be opened and closed. The clamp 13 is biased in the closing direction by a biasing member (not shown).

このように構成された把持部12は、椎間２を構成する椎骨３をそれぞれ支持するように一対設けられ、一方は、固定把持部12aを構成し、他方は可動把持部12bを構成している。 A pair of gripping parts 12 configured as described above are provided so as to support the vertebrae 3 constituting the intervertebral space 2 respectively, one constituting a fixed gripping part 12a and the other constituting a movable gripping part 12b. Yes.

把持器本体16は、椎間２に荷重を加えたときにゆがみを生じさせないで把持部12を支持し得るようになされている。この把持器本体16は、図３に示すように、長尺状の枠体で構成され、前記把持器５を支持するピボットボス17を備える。ピボットボス17は、鉛直方向に開口したリング状をなしており、把持器本体16に固定されている固定ピボットボス17aと、把持器本体16の長手方向に移動可能に支持されている可動ピボットボス17bとからなる。把持器本体16の一端には前記固定ピボットボス17aが設けられ、他端には、前記可動ピボットボス17bが形成されると共に、アクチュエータ６に連結されている。前記固定ピボットボス17aは、把持器本体16に突設されたステイ20に固定され、固定把持部12aのピボット軸14が挿通されている。また、前記可動ピボットボス17bには、可動把持部12bのピボット軸14が挿通され、アクチュエータ６に直結されている。これにより、把持部12はピボットボス17を介して把持器本体16の長手方向に対し固定されると共に、鉛直方向に延びる軸を中心として回動可能に支持されるので、椎間２を屈曲・伸展させたときにゆがみが生じるのを防いで、椎骨３間の変位について再現性の高い測定を行うことができる。 The gripper main body 16 is configured to support the grip portion 12 without causing distortion when a load is applied to the intervertebral space 2. As shown in FIG. 3, the gripper body 16 is composed of a long frame and includes a pivot boss 17 that supports the gripper 5. The pivot boss 17 has a ring shape that is open in the vertical direction. The pivot boss 17 is fixed to the gripper body 16, and the movable pivot boss is supported so as to be movable in the longitudinal direction of the gripper body 16. 17b. One end of the gripper body 16 is provided with the fixed pivot boss 17 a, and the other end is formed with the movable pivot boss 17 b and is connected to the actuator 6. The fixed pivot boss 17a is fixed to a stay 20 projecting from the gripper body 16, and the pivot shaft 14 of the fixed grip portion 12a is inserted therethrough. Further, the pivot shaft 14 of the movable gripping portion 12b is inserted into the movable pivot boss 17b and directly connected to the actuator 6. As a result, the gripping portion 12 is fixed to the longitudinal direction of the gripper body 16 via the pivot boss 17 and is supported so as to be rotatable about an axis extending in the vertical direction. It is possible to prevent distortion from occurring when extended and to perform highly reproducible measurement of displacement between vertebrae 3.

アクチュエータ６は、把持部12を介して椎間２に屈曲・伸展運動をさせるため、把持部12を把持器本体16の長手方向に直線運動させ得るように構成されている。このアクチュエータ６は、図示しない電磁石と、該電磁石によって発生する磁力により出没するプランジャ21とにより構成される。このアクチュエータ６はパーソナルコンピュータ９に接続されており、その伸縮動作は、パーソナルコンピュータ９によって制御される。前記プランジャ21は後述するロードセルを経て前記可動ピボットボス17bに直結されている。これにより可動ピボットボス17bは、把持器本体16の長手方向へ移動可能となる。このようにアクチュエータ６を構成したことにより、測定装置８を小型化することができ、設置スペースに制約されず、より容易に腰椎可動性の測定をすることができる。 The actuator 6 is configured to be able to linearly move the grip portion 12 in the longitudinal direction of the gripper body 16 in order to cause the intervertebral 2 to bend and extend through the grip portion 12. The actuator 6 includes an electromagnet (not shown) and a plunger 21 that appears and disappears due to a magnetic force generated by the electromagnet. The actuator 6 is connected to a personal computer 9, and its expansion / contraction operation is controlled by the personal computer 9. The plunger 21 is directly connected to the movable pivot boss 17b via a load cell described later. As a result, the movable pivot boss 17b can move in the longitudinal direction of the gripper body 16. By configuring the actuator 6 in this way, the measuring device 8 can be reduced in size, and the lumbar mobility can be measured more easily without being restricted by the installation space.

測定部７は、荷重を測定する前記ロードセル22と、変位を測定するレーザ変位計23とからなる。ロードセル22は、プランジャ21と可動ピボットボス17bとの間に設けられ、プランジャ21が出没することにより可動ピボットボス17bを介して可動把持部12bに加わる荷重を、測定する。すなわち、ロードセル22には荷重に対応した歪が生じ、歪の大きさに対応して図示しない歪ゲージの抵抗が変化して対応した荷重信号が出力される。 The measuring unit 7 includes the load cell 22 for measuring a load and a laser displacement meter 23 for measuring a displacement. The load cell 22 is provided between the plunger 21 and the movable pivot boss 17b, and measures a load applied to the movable gripping portion 12b via the movable pivot boss 17b when the plunger 21 is projected and retracted. That is, a strain corresponding to the load is generated in the load cell 22, and the resistance of a strain gauge (not shown) changes corresponding to the magnitude of the strain, and a corresponding load signal is output.

レーザ変位計23は、把持器本体16に固設されており、前記可動ピボットボス17bに一体的に設けられた反射板24に対向する位置に照射部23aが設けられている。レーザ変位計23の具体的構成について本明細書では詳述しないが、例えば、対象物にレーザ光を照射し、反射板24に焦点が合うように焦点位置を制御することで、その制御量に基づいて対象物の表面位置までの距離（変位）を測定するレーザーフォーカス方式のものが採用される。 The laser displacement meter 23 is fixed to the gripper main body 16, and an irradiation unit 23a is provided at a position facing the reflection plate 24 provided integrally with the movable pivot boss 17b. Although the specific configuration of the laser displacement meter 23 is not described in detail in this specification, for example, by irradiating the object with laser light and controlling the focal position so that the reflector 24 is in focus, the control amount can be increased. A laser focus system that measures the distance (displacement) to the surface position of the object is employed.

このようにレーザ変位計23を用いたことにより、測定部７を小型化することができると共に、椎間２の変位を容易に測定することができる。また、レーザ変位計23を用いることにより、一層精度よく測定することができる。 By using the laser displacement meter 23 in this manner, the measuring unit 7 can be reduced in size and the displacement of the intervertebral space 2 can be easily measured. Further, by using the laser displacement meter 23, the measurement can be performed with higher accuracy.

前記ロードセル22及びレーザ変位計23から出力されるアナログ信号としての荷重信号、変位信号は、共にアンプ10によって増幅され、図示しないＡ／Ｄ変換回路でデジタル信号に変換された後、荷重データ、変位データとしてパーソナルコンピュータ９へ逐次送出される。 Both the load signal and the displacement signal as analog signals output from the load cell 22 and the laser displacement meter 23 are amplified by the amplifier 10 and converted into a digital signal by an A / D conversion circuit (not shown). The data is sequentially sent to the personal computer 9 as data.

（３）パーソナルコンピュータ９の構成
次にパーソナルコンピュータ９の構成について図４を参照して説明する。このパーソナルコンピュータ９は、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）及びハードディスクドライブなどからなるマイクロコンピュータ構成の制御部29を有し、この制御部29にバス30を介して、アクチュエータ制御インターフェース31、測定データ取得インターフェース32、データベース生成部33、評価部34、曲線生成部35、複数種類の操作キーを備えるキーボードやマウス等なからなる操作部36、液晶ディスプレイ等の表示部37、記憶手段としての荷重−変位データ記憶装置38及び評価指標を記憶する評価指標記憶装置39が接続されている。 (3) Configuration of Personal Computer 9 Next, the configuration of the personal computer 9 will be described with reference to FIG. The personal computer 9 includes a control unit 29 having a microcomputer configuration including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a hard disk drive, and the like (not shown). Via the bus 30, an actuator control interface 31, a measurement data acquisition interface 32, a database generation unit 33, an evaluation unit 34, a curve generation unit 35, an operation unit 36 composed of a keyboard, a mouse or the like having a plurality of types of operation keys, a liquid crystal A display unit 37 such as a display, a load-displacement data storage device 38 as storage means, and an evaluation index storage device 39 for storing an evaluation index are connected.

この場合、ハードディスクドライブには、基本プログラムの他に、アクチュエータ制御プログラム、荷重−変位データベース生成プログラム、荷重−変位曲線生成プログラム、評価プログラム等が格納されており、制御部29は、ハードディスクドライブに格納された各種プログラムを適宜読み出し、これをＲＡＭに展開してパーソナルコンピュータ９の各種回路部を制御して各種処理を実行する。 In this case, in addition to the basic program, the hard disk drive stores an actuator control program, a load-displacement database generation program, a load-displacement curve generation program, an evaluation program, and the like, and the control unit 29 is stored in the hard disk drive. The various programs that have been read are appropriately read out, and are loaded into the RAM to control various circuit units of the personal computer 9 and execute various processes.

制御部29は、例えば、アクチュエータ制御プログラムに従って、アクチュエータ制御インターフェース31を介してアクチュエータ６を駆動し、一定速度で椎間２を屈曲・伸展させる。 The controller 29 drives the actuator 6 via the actuator control interface 31 according to the actuator control program, for example, and bends and extends the intervertebral 2 at a constant speed.

そして制御部29は、測定データ取得インターフェース32を介して、把持器５に加えた荷重と、その荷重により把持器５が椎間２を屈曲・伸展させたときの椎骨３間の変位を、それぞれ荷重データ、変位データとして取得する。 Then, the control unit 29 determines the load applied to the grasper 5 via the measurement data acquisition interface 32 and the displacement between the vertebrae 3 when the grasper 5 bends and extends the intervertebral space 2 by the load. Acquired as load data and displacement data.

制御部29は、荷重−変位データベース生成プログラムに従って、屈曲時、伸展時のそれぞれについて、荷重データ、変位データから実際の荷重、変位を算出すると共に、荷重と変位とを関連付けた荷重−変位データベースを生成し、荷重−変位データ記憶装置38に記憶する。同時に、制御部29は、荷重−変位曲線生成プログラムを実行し、荷重−変位データ記憶装置38に記憶された荷重−変位データベースを読み出して、図５に示すような荷重−変位曲線を作成し、リアルタイムで表示部37に表示する。尚、図示しないが、記憶手段には荷重、変位の演算に必要なデータ、例えば荷重データと荷重との関係、変位データと変位との関係を示す関係式又はマップが記憶されている。 In accordance with the load-displacement database generation program, the control unit 29 calculates the actual load and displacement from the load data and the displacement data for each of the flexion and extension, and creates a load-displacement database in which the load and the displacement are associated with each other. It is generated and stored in the load-displacement data storage device 38. At the same time, the control unit 29 executes a load-displacement curve generation program, reads the load-displacement database stored in the load-displacement data storage device 38, creates a load-displacement curve as shown in FIG. It is displayed on the display unit 37 in real time. Although not shown, the storage means stores data necessary for calculating the load and displacement, for example, a relational expression or map indicating the relation between the load data and the load, and the relation between the displacement data and the displacement.

また、制御部29は、オペレータにより操作部36を介して入力される操作命令に基づいて評価プログラムを実行し、荷重−変位データ記憶装置38に記憶された所定の荷重−変位データベースを読み出して、所定の計算式により基準値を算出すると共に、表示部37に表示する。また、制御部29は、評価指標記憶装置39に記憶された評価指標を読み出して、計算式により算出した基準値と比較し、その結果を評価結果として前記基準値と共に表示部37に表示する。 In addition, the control unit 29 executes an evaluation program based on an operation command input by the operator via the operation unit 36, reads a predetermined load-displacement database stored in the load-displacement data storage device 38, The reference value is calculated by a predetermined calculation formula and displayed on the display unit 37. Further, the control unit 29 reads out the evaluation index stored in the evaluation index storage device 39, compares it with the reference value calculated by the calculation formula, and displays the result as an evaluation result on the display unit 37 together with the reference value.

ここで、基準値とは、図５に示す剛性値（図中ａ／ｂ）、ニュートラルゾーン（図中ｃ）、残留荷重（図中ｄ）である。剛性値は、負荷が大きい時の関節の安定性を向上し、中立位から最大屈曲位までの線形部の傾きにより求める。ニュートラルゾーンは、ほとんど抵抗を生じることなく移動可能な椎間２運動の範囲と定義され、関節のぐらつきの度合いを示し、荷重が１（Ｎ）減少する間に変化する変位の最大値から求める。また、荷重−変位曲線はヒステリシスループ状となるが、荷重の向きが反転したときの安定性を示す残留荷重は、便宜上、変位０（中立位）における２点での荷重差とした。 Here, the reference values are the rigidity value (a / b in the figure), the neutral zone (c in the figure), and the residual load (d in the figure) shown in FIG. The stiffness value is obtained from the inclination of the linear portion from the neutral position to the maximum bending position, improving the stability of the joint when the load is large. The neutral zone is defined as the range of two intervertebral motions that can move with little resistance, indicates the degree of joint wobbling, and is determined from the maximum displacement that changes while the load decreases by 1 (N). Further, although the load-displacement curve has a hysteresis loop shape, the residual load indicating the stability when the direction of the load is reversed is, for convenience, the load difference at two points at the displacement 0 (neutral position).

（４）動作及び効果
次に上記構成の動作及び効果について説明する。 (4) Operation and Effect Next, the operation and effect of the above configuration will be described.

（４−１）測定
以上の構成において、腰椎可動性を測定する医師は、患者の後方から部分的に切開し、露出させた椎間２に把持器５を取付ける。 (4-1) Measurement In the above configuration, a doctor who measures lumbar vertebra mobility partially incises from the back of the patient and attaches the grasper 5 to the exposed intervertebral space 2.

ここで把持器５は、把持器５の長手方向が脊椎の頭尾方向に平行となるように配置し、椎間板11を挟んで隣合う椎骨３の一方に固定把持部12aを取付け、椎骨３の他方に可動把持部12bを取付ける。把持部12は、アーム15を引いてクランプ13を開き、椎間２を構成する椎骨３の棘突起４をクランプ13で挟み、アーム15を戻すことによって棘突起４を把持する。このとき、クランプ13には先鋭の凸部13aが設けられていることにより、凸部13aが棘突起４に食込み、確実に椎骨３を把持することができる。 Here, the grasping device 5 is arranged so that the longitudinal direction of the grasping device 5 is parallel to the cranial and caudal direction of the spine, and the fixed grasping portion 12a is attached to one of the adjacent vertebrae 3 with the intervertebral disc 11 interposed therebetween. The movable gripping portion 12b is attached to the other side. The grasping portion 12 pulls the arm 15 to open the clamp 13, pinches the spinous process 4 of the vertebra 3 constituting the intervertebral space 2 with the clamp 13, and grasps the spinous process 4 by returning the arm 15. At this time, since the clamp 13 is provided with the sharp convex portion 13a, the convex portion 13a bites into the spinous process 4, and the vertebra 3 can be securely grasped.

そして、医師はパーソナルコンピュータ９の操作部36を介してアクチュエータ６を駆動して、椎間２を屈曲・伸展させる。このときの、屈曲・伸展運動は、中立位を中心として、例えば、±１．５（ｍｍ）程度、椎間２を屈曲・伸展させることにより行われる。このように、アクチュエータ６をパーソナルコンピュータ９によって制御することにより、予め定めた速度を保ちながら、椎間２を屈曲・伸展させることができるので、安定した測定をすることができる。また、把持部12はピボットボス17に軸支されているので、鉛直方向に延びる軸を中心に回動自在に支持されるので、椎間２を屈曲・伸展させたときに把持部12と把持器本体16の連結部分でゆがみが生じるのを防いで、椎骨３間の変位について再現性の高い測定を行うことができる。 Then, the doctor drives the actuator 6 via the operation unit 36 of the personal computer 9 to bend and extend the intervertebral space 2. At this time, the bending / extending movement is performed by bending / extending the intervertebral space 2 about ± 1.5 (mm) around the neutral position. In this way, by controlling the actuator 6 with the personal computer 9, the intervertebra 2 can be bent and extended while maintaining a predetermined speed, so that stable measurement can be performed. Further, since the gripping portion 12 is pivotally supported by the pivot boss 17, it is supported so as to be rotatable around a shaft extending in the vertical direction, so that the gripping portion 12 and the gripping portion 12 are gripped when the intervertebral 2 is bent and extended. It is possible to prevent the distortion at the connecting portion of the main body 16 and perform highly reproducible measurement of the displacement between the vertebrae 3.

ロードセル22は、屈曲・伸展に伴って図示しない歪ゲージに生じる歪に応じた荷重信号をアンプ10に送出する。アンプ10では、ロードセル22から送出された荷重信号を増幅すると共にデジタル信号に変換して荷重データを生成する。 The load cell 22 sends a load signal corresponding to the strain generated in a strain gauge (not shown) to the amplifier 10 along with bending / extension. The amplifier 10 amplifies the load signal sent from the load cell 22 and converts it into a digital signal to generate load data.

一方、レーザ変位計23は、変位に対応した変位信号をアンプ10に送出する。アンプ10ではレーザ変位計23から送出された変位信号を増幅すると共にデジタル信号に変換して変位データを生成する。このようにしてロードセル22及びレーザ変位計23によって得られた荷重データ、変位データは、パーソナルコンピュータ９に順次送出される。 On the other hand, the laser displacement meter 23 sends a displacement signal corresponding to the displacement to the amplifier 10. The amplifier 10 amplifies the displacement signal sent from the laser displacement meter 23 and converts it into a digital signal to generate displacement data. The load data and displacement data obtained by the load cell 22 and the laser displacement meter 23 in this way are sequentially sent to the personal computer 9.

パーソナルコンピュータ９では、屈曲時、伸展時のそれぞれについて、荷重と変位とを関連付けた荷重−変位データベースを生成し、荷重−変位データ記憶装置38に記憶すると同時に、荷重−変位データベースに対し、所定の演算処理を実行することにより荷重−変位曲線を生成してこれを表示部37にリアルタイムで表示する。これにより腰椎可動性測定中の医師は、取得データを容易に視認することができる。 The personal computer 9 generates a load-displacement database in which a load and a displacement are associated with each other at the time of bending and extension, and stores the load-displacement database in the load-displacement data storage device 38. By executing the calculation process, a load-displacement curve is generated and displayed on the display unit 37 in real time. As a result, the doctor who is measuring the lumbar vertebra mobility can easily view the acquired data.

以上の構成によれば、直接、椎間２を屈曲・伸展させることによって得られた荷重データ、変位データから定量的に腰椎の可動性を測定することができる。 According to the above configuration, the mobility of the lumbar vertebra can be measured quantitatively from the load data and displacement data obtained by bending and extending the intervertebral 2 directly.

また、椎間２は、屈曲・伸展させるのみであるので、過大な負荷をかける必要がなく、しかも、棘突起４にわずかな圧痕を残すだけで済むため、患者に負担をかけずに測定することができる。 Further, since the intervertebra 2 is merely bent and extended, it is not necessary to apply an excessive load, and it is only necessary to leave a slight indentation on the spinous process 4, so that measurement is not performed on the patient. be able to.

また、アクチュエータ６をパーソナルコンピュータ９で制御することとしたので、一定速度で椎間２を屈曲・伸展させることができ、安定した測定をすることができる。 In addition, since the actuator 6 is controlled by the personal computer 9, the intervertebra 2 can be bent and extended at a constant speed, and stable measurement can be performed.

また、荷重をロードセル22で、変位をレーザ変位計23で測定し、測定したデータをパーソナルコンピュータ９に記憶することとしたので、リアルタイムで荷重−変位曲線を生成することができる。これにより、測定しながらデータの確認をすることができるので、腰椎可動性測定の手術を確実に行なうことができる。 Since the load is measured by the load cell 22 and the displacement is measured by the laser displacement meter 23 and the measured data is stored in the personal computer 9, a load-displacement curve can be generated in real time. Thereby, since the data can be confirmed while measuring, the operation of measuring the lumbar vertebra mobility can be performed reliably.

また、把持部12は、アーム15でクランプ13を開閉自在としたことにより、容易に棘突起４を把持すると共に、取り外すことができ、腰椎可動性測定の手術を簡便化することができる。さらに、クランプ13には、小さな凸部13aを設けたことにより確実に棘突起４を把持することができると共に、侵襲性を低くすることができる。 In addition, since the grasping portion 12 can open and close the clamp 13 with the arm 15, it can easily grasp and remove the spinous process 4, and can simplify the operation of measuring the lumbar vertebra mobility. Furthermore, the clamp 13 is provided with a small convex portion 13a, so that the spinous process 4 can be reliably grasped and the invasiveness can be reduced.

（４−２）評価
次に、腰椎可動性の評価手法について説明する。まず、パーソナルコンピュータ９では、オペレータが操作部36を介して所定の操作命令を与えると、これに応じて測定を開始し、把持器５が椎間２を屈曲・伸展する回数をカウントする。 (4-2) Evaluation Next, a method for evaluating lumbar vertebra mobility will be described. First, in the personal computer 9, when an operator gives a predetermined operation command via the operation unit 36, measurement is started in response to this, and the number of times the gripper 5 bends and extends the intervertebral 2 is counted.

そして、パーソナルコンピュータ９は、カウント数が所定回数（例えば３回）に達したら、荷重−変位データ記憶装置38に記憶された所定（本実施例では３回目）の荷重−変位データベースを読み出し、所定の演算処理を実行することにより基準値を算出してこれを表示部37に表示する。これにより腰椎可動性測定中の医師は、視覚を介して定量的に腰椎の不安定性を容易に確認することができる。 When the count number reaches a predetermined number (for example, 3 times), the personal computer 9 reads a predetermined (third time in the present embodiment) load-displacement database stored in the load-displacement data storage device 38, The reference value is calculated by executing the arithmetic processing and displayed on the display unit 37. Thereby, the doctor who is measuring the lumbar vertebra mobility can easily confirm the instability of the lumbar spine quantitatively through vision.

また、パーソナルコンピュータ９では、荷重−変位データベースにより算出した上記基準値を、評価指標記憶装置39から読み出した評価指標と比較し、その結果を評価結果として表示部37に表示する。これにより腰椎可動性測定中の医師は、測定したデータに基づいて算出した基準値を評価指標と比較して、患者の腰椎の状態を的確に評価することができる。 The personal computer 9 compares the reference value calculated from the load-displacement database with the evaluation index read from the evaluation index storage device 39, and displays the result as an evaluation result on the display unit 37. Thereby, the doctor who is measuring the lumbar vertebra mobility can accurately evaluate the state of the patient's lumbar spine by comparing the reference value calculated based on the measured data with the evaluation index.

以上の構成によれば、椎間２の屈曲・伸展運動が所定回数に達したときの荷重−変位データベースから基準値を算出することとしたことにより、椎間２の屈曲・伸展運動が安定したときを評価対象とするので、再現性の高い評価を行なうことができる。 According to the above configuration, the reference value is calculated from the load-displacement database when the flexion / extension movement of the intervertebra 2 reaches a predetermined number of times, so that the flexion / extension movement of the intervertebra 2 is stabilized. Since time is an evaluation object, highly reproducible evaluation can be performed.

以上のように本実施形態では、腰椎可動性測定システム１は、椎間２を構成する椎骨３の棘突起４をそれぞれ把持する把持器５と、前記把持器５を駆動して前記椎間２に荷重を負荷するアクチュエータ６と、前記荷重を測定するロードセル22と前記椎骨３間の変位を測定するレーザ変位計23と、前記アクチュエータ６を制御するパーソナルコンピュータ９とを備えたから、椎間２に直接荷重を加え、その荷重と、椎骨３間の変位を測定することにより、容易に腰椎の可動性を測定することができるので、従来のように運動抑制を伴う場合や、術前の評価では不安定症とは認められない場合であっても定量的に腰椎の可動性を測定することができる。また、パーソナルコンピュータ９によりアクチュエータ６を制御するので、一定速度で椎間２を屈曲、伸展させることができ、安定した測定をすることができる。 As described above, in the present embodiment, the lumbar vertebra mobility measuring system 1 includes the gripper 5 that grips the spinous processes 4 of the vertebrae 3 constituting the intervertebral space 2, and the intervertebral space 2 by driving the gripper 5. And the load cell 22 for measuring the load, the laser displacement meter 23 for measuring the displacement between the vertebrae 3, and the personal computer 9 for controlling the actuator 6. By directly applying a load and measuring the displacement between the vertebrae 3 and the load, it is possible to easily measure the mobility of the lumbar vertebrae. Even when instability is not recognized, the mobility of the lumbar spine can be measured quantitatively. Further, since the actuator 6 is controlled by the personal computer 9, the intervertebral space 2 can be bent and extended at a constant speed, and stable measurement can be performed.

また、前記アクチュエータ６は、前記椎間２を屈曲及び伸展させるから、屈曲、伸展に伴う荷重及び変位を測定することによって、より詳細な測定、評価をすることができる。 In addition, since the actuator 6 bends and extends the intervertebral space 2, more detailed measurement and evaluation can be performed by measuring the load and displacement associated with the bending and extension.

また、前記パーソナルコンピュータ９は、前記荷重と前記変位から荷重−変位曲線を生成する曲線生成部35を備えるから、不安定症の評価に必要な基準値を得るための荷重−変位曲線を提供することができるので、容易に評価することができる。 Moreover, since the personal computer 9 includes the curve generation unit 35 that generates a load-displacement curve from the load and the displacement, it provides a load-displacement curve for obtaining a reference value necessary for evaluating instability. Can be easily evaluated.

また、前記パーソナルコンピュータ９は、前記荷重−変位曲線をリアルタイムで表示する表示部37を備えるから、測定しながら表示部37で荷重−変位曲線を確認できるので、確実に測定することができる。 Further, since the personal computer 9 includes the display unit 37 that displays the load-displacement curve in real time, the load-displacement curve can be confirmed on the display unit 37 while measuring, so that the measurement can be reliably performed.

また、前記パーソナルコンピュータ９は、前記荷重−変位曲線から基準値を算出する評価部34を備えるから、不安定症の評価に必要な基準値を得られるので、より容易に評価することができる。 Further, since the personal computer 9 includes the evaluation unit 34 that calculates the reference value from the load-displacement curve, the reference value necessary for the evaluation of instability can be obtained, so that the evaluation can be performed more easily.

（５）実施例
図６に基づいて本発明の実施例１について説明する。図６は測定により得たヒト腰椎の代表的な３つのケースにおける荷重−変位曲線であり、３往復の屈曲・伸展運動を与え、運動が安定した３往復目を記録したグラフである。グラフ右側が伸展位、左側が屈曲位で、伸展時の荷重の向きを正とした。荷重−変位曲線は、屈曲・伸展の往路と復路で異なる経路をとるヒステリシスループ状となる。 (5) Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a load-displacement curve in three typical cases of the human lumbar vertebra obtained by measurement, and is a graph recording the third reciprocation in which the movement was stabilized by giving three reciprocating bending / extension movements. The right side of the graph is in the extended position, the left side is in the bent position, and the direction of the load during extension is positive. The load-displacement curve has a hysteresis loop shape that takes different paths for the forward and backward paths of bending and extension.

因みに、Ｘ線写真、ＭＲＩ画像から椎間２運動の異常、椎間２変性の程度を評価すると、ケース１ではＰｏｓｔｅｒｉｏｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎは０となってほとんど動きが見られない椎間２であることが分かった。また、ＭＲＩグレードは５と椎間板11変性が深刻な状態にあった。このことから、Ｋｉｒｋａｌｄｙ−Ｗｉｌｌｉｓらの提唱した椎間２の変性過程を適用した限りでは、ケース１は安定期であると評価できる。また、ケース２ではＰｏｓｔｅｒｉｏｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎに異常が見られ、ＭＲＩグレードは３と中程度の変性であった。このことより、ケース２は不安定期に分類できる。さらに、ケース３では、Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎは正常でＭＲＩグレードは１であった。すなわち、椎間板11には変性が見られず、正常と評価できる。 By the way, when evaluating the degree of intervertebral 2 movement abnormality and intervertebral 2 degeneration from X-ray photographs and MRI images, in case 1, it is possible that the patient is in intervertebral 2 where the position of the horizontal horizonal translation is 0 and almost no movement is observed. I understood. In addition, MRI grade 5 and intervertebral disc 11 degeneration were serious. From this, as long as the degeneration process of the intervertebral 2 proposed by Kirkaldy-Willis et al. Is applied, it can be evaluated that Case 1 is in a stable period. Further, in Case 2, an abnormality was observed in Poster horizonal translation, and the MRI grade was a moderate degeneration of 3. Thus, Case 2 can be classified as an unstable period. Furthermore, in Case 3, the posteriori horizontal translation was normal and the MRI grade was 1. That is, the intervertebral disc 11 is not degenerated and can be evaluated as normal.

この荷重−変位曲線から算出した基準値を図７に示す。負荷が大きい時の関節の安定性を示す剛性値は、ケース１の場合に最も大きく、安定である。他方、ケース２，ケース３の場合には大きな差は見られなかった。また、関節のぐらつきの度合いを示すニュートラルゾーンは、ケース２の場合には若干大きく、ぐらつきが大きいといえる。荷重の向きが反転したときの安定性を示す残留荷重は、ケース１の場合に最も大きく、それ以外では小さな値であった。このことよりケース１では剛性と残留荷重値が大きく、比較的安定した状態にあるといえる。このことは、ケース１の変性が安定期にあるとする画像所見と一致した。また、ケース２では、ニュートラルゾーンが比較的大きく、椎間２のがたつきも大きいことから不安定期にあるとした画像所見と一致した。以上より、測定装置８により測定した荷重、変位データによって得られた荷重−変位曲線から剛性値、ニュートラルゾーン、残留荷重を求めることで、変性過程を分類することができる。 A reference value calculated from this load-displacement curve is shown in FIG. The stiffness value indicating the stability of the joint when the load is large is the largest in case 1 and is stable. On the other hand, in case 2 and case 3, a big difference was not seen. Further, the neutral zone indicating the degree of wobbling of the joint is slightly large in case 2 and can be said to have a large wobble. The residual load indicating the stability when the direction of the load was reversed was the largest in case 1 and was a small value otherwise. From this, it can be said that Case 1 has a relatively stable state with a large rigidity and residual load value. This coincided with the image finding that the denaturation of case 1 was in a stable period. In case 2, the neutral zone was relatively large and the shakiness of the intervertebral 2 was large, which was consistent with the image finding that it was in an unstable period. As described above, the modification process can be classified by obtaining the stiffness value, neutral zone, and residual load from the load-displacement curve obtained from the load and displacement data measured by the measuring device 8.

次に本発明の腰椎可動性測定システム１の安定性、再現性を確認した実施例２について説明する。ここで、以下の説明における吸収エネルギとは、図５におけるヒステリシスループの内側の面積をいうものとする。また、変動係数とは、標準偏差を平均で除した値で与えられる。本実施例においては、ブタ２頭より摘出した機能的脊柱単位（以下、ＦＳＵという）を用い、内訳は、第１腰椎−第２腰椎（Ｌ１−Ｌ２）と、第３腰椎−第４腰椎（Ｌ３−Ｌ４）がそれぞれ２椎間２、第５腰椎−第６腰椎（Ｌ５−Ｌ６）が１椎間２である。 Next, Example 2 in which the stability and reproducibility of the lumbar vertebra mobility measuring system 1 of the present invention has been confirmed will be described. Here, the absorbed energy in the following description refers to the area inside the hysteresis loop in FIG. The variation coefficient is given by a value obtained by dividing the standard deviation by the average. In this embodiment, functional spinal column units (hereinafter referred to as FSUs) extracted from two pigs are used, and the breakdown is as follows: first lumbar vertebra-second lumbar vertebra (L1-L2) and third lumbar vertebra-fourth lumbar vertebra ( L3-L4) are 2 intervertebras 2 and 5th lumbar-sixth lumbar vertebrae (L5-L6) are 1 intervertebral 2 respectively.

まず、腰椎可動性測定システム１の安定性を示すものとして、中立位より６往復、連続的に屈曲・伸展運動を与えて、得られた１往復目から６往復目の荷重−変位曲線６本より各基準値を算出した。この算出した各基準値の変動係数を往復回数ごとに表した結果を図８に示す。各パラメータ共に、１往復目では高い変動係数を示すが、２往復目で急激に減少し、変動係数は低い値を示し、安定した。 First, to demonstrate the stability of the lumbar vertebra mobility measurement system 1, six load-displacement curves were obtained from the first to sixth round trips obtained by applying bending and extension movements six times from the neutral position. Thus, each reference value was calculated. FIG. 8 shows the result of representing the calculated variation coefficient of each reference value for each number of reciprocations. Each parameter showed a high coefficient of variation in the first round-trip, but decreased sharply in the second round-trip, and the coefficient of variation showed a low value and was stable.

以上より、椎間２の屈曲・伸展運動は２往復目以降で安定するので、２往復目以降に測定した荷重、変位に基づいて荷重−変位曲線を生成して腰椎可動性の評価を行うことによって、より安定性の高い評価を行なうことができる。 As described above, the flexion / extension movement of the intervertebral 2 is stabilized after the second reciprocation, so that a load-displacement curve is generated based on the load and displacement measured after the second reciprocation to evaluate the lumbar vertebra mobility. Thus, a more stable evaluation can be performed.

また、腰椎可動性測定システム１の再現性を示すものとして、６往復の屈曲・伸展運動を与えて椎間２可動性測定を行い、３分間のインターバルをおく実験を６セット行った。得られた荷重−変位曲線より各セットの基準値を算出し、その変動係数を示したのが図９である。各ＦＳＵ共に、剛性値では６％以下、ニュートラルゾーンでは７％以下と非常に低い変動係数を示し、各セットにおける測定値のばらつきが小さいことを示している。一方、吸収エネルギでは、他の基準値の変動係数よりやや大きく、１０％前後の値もあった。ただし、変動係数は、標準偏差を平均値で除した値であるため、平均値が小さい場合には変動係数が大きい値を示す傾向がある。本実施例の吸収エネルギでは、平均値が０．１％以下と非常に小さな値であったため、変動係数が大きくなったものと考えられる。また、この程度の変動係数は臨床の観点からも十分低い値といえ、十分な再現性を有するものであることが分かった。 In order to demonstrate the reproducibility of the lumbar vertebra mobility measuring system 1, six reciprocal bending / extension motions were given to measure the intervertebral 2 mobility, and six sets of experiments with a 3-minute interval were performed. The reference value of each set is calculated from the obtained load-displacement curve, and the coefficient of variation is shown in FIG. Each of the FSUs has a very low coefficient of variation of 6% or less for the stiffness value and 7% or less for the neutral zone, indicating that the variation in the measured values in each set is small. On the other hand, the absorbed energy is slightly larger than the coefficient of variation of other reference values, and has a value of around 10%. However, since the variation coefficient is a value obtained by dividing the standard deviation by the average value, when the average value is small, the variation coefficient tends to indicate a large value. In the absorbed energy of this example, since the average value was a very small value of 0.1% or less, it is considered that the coefficient of variation was increased. In addition, the coefficient of variation of this level is a sufficiently low value from a clinical viewpoint, and it was found that the coefficient of variation has sufficient reproducibility.

以上より、本発明に係る腰椎可動性測定システム１は、コンピュータ制御によって測定装置８を制御することによって、一定速度で椎間２に屈曲・伸展運動を与えることができ、安定した、かつ、再現性の高い測定を行うことができる。 As described above, the lumbar vertebra mobility measuring system 1 according to the present invention can give the flexion / extension motion to the intervertebral 2 at a constant speed by controlling the measuring device 8 by computer control, and is stable and reproduced. Highly measurable measurement can be performed.

また、把持部12がピボットボス17に挿通されて軸支されていることにより、屈曲・伸展運動に伴うゆがみが生じないので、より再現性の高い測定、評価を行なうことができる。 In addition, since the grip portion 12 is inserted into the pivot boss 17 and supported by the pivot boss 17, there is no distortion associated with the bending / extending motion, so that measurement and evaluation with higher reproducibility can be performed.

本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本実施例ではアクチュエータ６は電磁石によって生じる磁力によりプランジャ21を出没させる例を示したが、本発明はこれに限らず、油圧、空気圧によってプランジャ21を出没させることにより屈曲・伸展運動を与えることとしてもよい。また、駆動部は、モータの回転運動をプランジャ21の直線運動に変換するものとしてもよい。 The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, the actuator 6 has shown an example in which the plunger 21 is moved in and out by the magnetic force generated by the electromagnet. However, the present invention is not limited to this, and the bending and extending motion is given by moving the plunger 21 in and out by hydraulic pressure and air pressure. It is good as well. Further, the drive unit may convert the rotational motion of the motor into a linear motion of the plunger 21.

腰椎可動性測定システムの全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of a lumbar vertebra mobility measuring system. 把持部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a holding part. 把持器本体の平面図である。It is a top view of a gripper body. パーソナルコンピュータの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of a personal computer. 腰椎可動性測定システムにより生成した荷重−変位曲線である。It is the load-displacement curve produced | generated by the lumbar vertebra mobility measuring system. 実施例１におけるヒト腰椎の代表的な荷重−変位曲線である。2 is a representative load-displacement curve of a human lumbar vertebra in Example 1. FIG. 図６における荷重−変位曲線から求めた基準値である。It is the reference value calculated | required from the load-displacement curve in FIG. 安定性評価結果を示す図である。It is a figure which shows a stability evaluation result. 再現性評価結果を示す図である。It is a figure which shows a reproducibility evaluation result.

１腰椎可動性測定システム
２椎間
３椎骨
４棘突起
５把持器
６アクチュエータ（駆動部）
７測定部
８測定装置
９パーソナルコンピュータ（制御手段）
12ａ固定把持具
12ｂ可動把持具
13 クランプ
16a ピボット軸
19 ピボットボス
19ａ固定ピボットボス
19ｂ可動ピボットボス
22 ロードセル（測定部）
23 レーザ変位計（測定部）
34 評価部
35 曲線生成部
36 表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lumbar vertebra mobility measuring system 2 Intervertebral 3 Vertebra 4 Spinous process 5 Gripper 6 Actuator (drive part)
7 Measuring unit 8 Measuring device 9 Personal computer (control means)
12a Fixed gripper
12b Movable gripper
13 Clamp
16a pivot shaft
19 Pivot boss
19a Fixed pivot boss
19b Movable pivot boss
22 Load cell (measurement unit)
23 Laser displacement meter (measurement unit)
34 Evaluation Department
35 Curve generator
36 Display

Claims

A gripper for gripping the spinous processes of the vertebrae constituting the intervertebral space, an actuator for driving the gripper to apply a load between the vertebrae, and a measuring unit for measuring the displacement between the load and the vertebrae, Control means for controlling the drive unit,
The gripper includes a fixed and movable gripper, and a gripper body that supports the fixed and movable gripper,
The fixed and movable gripping portion includes a clamp provided at a distal end and gripping the spinous process, and a pivot shaft provided at the other end.
The gripper body includes a fixed pivot boss and a movable pivot boss. The pivot boss has a ring shape opened in a vertical direction, the fixed pivot boss is fixed to the gripper body, and the movable pivot boss is the gripper. The movable pivot boss is supported to be movable in the longitudinal direction of the main body, the movable pivot boss is connected to the actuator, the pivot shaft of the fixed gripper is inserted into the fixed pivot boss, and the movable grip boss is inserted into the movable grip boss. The pivot shaft of the tool is inserted, the fixed gripping tool is pivotally supported on the gripper body by the fixed pivot boss and the pivot shaft, and the movable gripping tool is supported by the gripping tool by the movable pivot boss and the pivot shaft. It is supported by the body so that it can rotate freely.
The lumbar vertebra mobility measuring system characterized in that the actuator linearly moves the movable pivot boss in the longitudinal direction of the gripper body .

The lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 1, wherein the actuator bends and extends the intervertebral space.

The lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 1, wherein the control unit includes a curve generation unit that generates a load-displacement curve from the load and the displacement.

4. The lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 3, wherein the control means includes a display unit for displaying the load-displacement curve.

The lumbar vertebra mobility measuring system according to claim 3, wherein the control unit includes an evaluation unit that calculates a reference value from the load-displacement curve.