JP5585956B2 - Method of operating fusion strength evaluation device and fusion strength evaluation device - Google Patents

Method of operating fusion strength evaluation device and fusion strength evaluation device Download PDF

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Description

本発明は、骨の癒合強度を評価する癒合強度評価方法及び癒合強度評価装置に関する。   The present invention relates to a fusion strength evaluation method and a fusion strength evaluation apparatus for evaluating bone fusion strength.

骨折の治癒に対する診断および評価は、現在も主に単純X線写真と臨床症状とに基づいてなされている。単純X線写真とは、造影剤を使わない撮影によるX線写真を意味する。骨折治療における単純X線写真の重要性は失われることはないが、医師の経験に立脚した読影過程があるかぎり、単純X線写真のみから骨の癒合強度を正確に定義することは困難である(非特許文献1参照)。また、X線CT(Computed Tomography)あるいはMRI(magnetic resonance imaging)像による評価もやはり形態学的評価の一種であり(非特許文献2参照)、読影過程を回避できない。このような背景から、骨の癒合強度の客観的評価法が切望されてきた。ただし、骨折の治療方法が異なれば利用できる癒合強度評価法も異なるため、以降まずは骨折の治療方法について説明する。   Diagnosis and evaluation of fracture healing is still based mainly on simple radiographs and clinical symptoms. A simple X-ray photograph means an X-ray photograph obtained by photographing without using a contrast medium. The importance of simple radiographs in the treatment of fractures will not be lost, but as long as there is an interpretation process based on the experience of a doctor, it is difficult to accurately define the strength of bone fusion from simple radiographs alone. (Refer nonpatent literature 1). Evaluation by X-ray CT (Computed Tomography) or MRI (magnetic resonance imaging) is also a kind of morphological evaluation (see Non-Patent Document 2), and the interpretation process cannot be avoided. From such a background, an objective evaluation method of bone union strength has been eagerly desired. However, since the method for evaluating the strength of fusion that can be used differs depending on the treatment method for the fracture, the treatment method for the fracture will be described first.

骨折の治療方法は、創外固定器による骨の固定と、内固定によるそれとに大別される。骨折した骨に皮膚を貫通させてネジをねじ込み、体外に露出したネジ端を固定器で固定し骨の癒合を促す方法が創外固定である。これに対し、骨折した骨に接するように金属プレートをネジ留めし、体内にプレートを残したまま皮膚を縫合する方法が内固定である。骨折の治癒には癒合強度に見合った外力によるリハビリが必要である。また、いずれの治療方法でも完治後に固定器あるいはプレートを抜去する。ゆえに、リハビリ時の負荷強度および固定器の抜去時期の決定には癒合強度に関する情報が要求される。ゆえに、これらに適応する癒合強度の客観的評価法が提案されてきた。   Fracture treatment methods are roughly classified into bone fixation by an external fixator and that by internal fixation. External fixation is a method in which the skin is penetrated into the fractured bone and a screw is screwed, and the screw end exposed to the outside of the body is fixed with a fixing device to promote bone fusion. On the other hand, a method of screwing a metal plate so as to contact the fractured bone and suturing the skin while leaving the plate in the body is internal fixation. In order to heal fractures, rehabilitation with external force commensurate with the strength of fusion is necessary. In any treatment method, the fixator or plate is removed after complete cure. Therefore, information on the fusion strength is required to determine the load strength during rehabilitation and the time for removing the fixator. Therefore, an objective evaluation method of the fusion strength adapted to these has been proposed.

例えば、創外固定した膝関節における骨片間の動きを創外固定器に取り付けたひずみゲージで観測し、ひずみの減少度合いで骨癒合の進行を評価する手法が知られている(非特許文献3参照)。また、治癒過程にある骨(以降、仮骨)のアコースティックエミッション特性を、創外固定器を通して観測することで骨癒合の進行を評価する手法が知られている(非特許文献4参照)。更に、光ファイバ中の光の強度に基づいて骨のひずみを測定し、ひずみの減少度合いで骨癒合の進行を評価する手法も知られている(特許文献1参照)。これらはいずれも創外固定を前提とした評価法である。
ところで、創外固定と内固定の優劣は最終的な機能予後と治癒期間との総合評価で判定されるべきであり、そのような観点で治療法を選択すると内固定を行う症例の方が圧倒的に多いことが知られている(非特許文献5、6参照)。内固定に適応する癒合強度の客観的評価法としては、例えば、超音波エコーをウエーブレット変換することで仮骨の硬さなどを定量評価する手法が知られている(非特許文献2参照)。また、骨の固有振動数から骨癒合の進行を評価する手法が知られている(非特許文献7参照)。
For example, a method is known in which the movement between bone fragments in an externally fixed knee joint is observed with a strain gauge attached to the external fixator, and the progress of bone fusion is evaluated based on the degree of strain reduction (Non-Patent Document). 3). In addition, there is known a method for evaluating the progress of bone healing by observing the acoustic emission characteristics of a bone in a healing process (hereinafter referred to as a callus) through an external fixator (see Non-Patent Document 4). Furthermore, a technique is also known in which bone strain is measured based on the intensity of light in an optical fiber, and the progress of bone fusion is evaluated based on the degree of strain reduction (see Patent Document 1). These are all evaluation methods that presuppose external fixation.
By the way, the superiority or inferiority of external fixation and internal fixation should be judged by comprehensive evaluation of the final functional prognosis and healing period, and if treatment is selected from such a viewpoint, the case of internal fixation is overwhelming. It is known that there are many (see Non-Patent Documents 5 and 6). As an objective evaluation method of the fusion strength adapted to internal fixation, for example, a method of quantitatively evaluating the hardness of a callus by wavelet transform of an ultrasonic echo is known (see Non-Patent Document 2). . In addition, a technique for evaluating the progress of bone fusion from the natural frequency of bone is known (see Non-Patent Document 7).

特表平11−509428号公報Japanese National Patent Publication No. 11-509428

Watanabe, Y. and Hirasawa, Y., Current Advancement of Non-invasive Monitoring of the Fracture Repair, Pharma Medica, Vol. 16, No.12 (1998), pp. 53-58 (in Japanese).Watanabe, Y. and Hirasawa, Y., Current Advancement of Non-invasive Monitoring of the Fracture Repair, Pharma Medica, Vol. 16, No.12 (1998), pp. 53-58 (in Japanese). Kawasaki, Y., et al., Influence of Solid Phase Distribution in Articular Cartilage on Ultrasonic Echo, Proceedings of the 2004 Annual Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers, (2004), pp.107-108 (in Japanese).Kawasaki, Y., et al., Influence of Solid Phase Distribution in Articular Cartilage on Ultrasonic Echo, Proceedings of the 2004 Annual Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers, (2004), pp.107-108 (in Japanese). Charnley, J., Biomechanics in Orthopaedic Surgery, Biomechanics and Related Bio-Engineering Topics, (1965), pp. 99-110, Pergamom Press.Charnley, J., Biomechanics in Orthopedic Surgery, Biomechanics and Related Bio-Engineering Topics, (1965), pp. 99-110, Pergamom Press. Watanabe, Y., Basic Study on the Evaluation of Biomechanical Properties of Callus by using Acoustic Emission, Journal of Kyoto Prefectural University of Medicine, Vol. 102, No.10 (1993), pp. 1101- 1116 (in Japanese).Watanabe, Y., Basic Study on the Evaluation of Biomechanical Properties of Callus by using Acoustic Emission, Journal of Kyoto Prefectural University of Medicine, Vol. 102, No. 10 (1993), pp. 1101-1116 (in Japanese). Matsusita, T., “Internal Fixators”, igaku-shoin, http://www.igaku-shoin.co.jp/bookDetail.do?book=30098, (March, 28, 2009) (in Japanese).Matsusita, T., “Internal Fixators”, igaku-shoin, http://www.igaku-shoin.co.jp/bookDetail.do?book=30098, (March, 28, 2009) (in Japanese). Tanaka, T., “Internal Fixators”, igaku-shoin, p.3-12, (in Japanese).Tanaka, T., “Internal Fixators”, igaku-shoin, p.3-12, (in Japanese). Reports of Japan Scienceand Technology Corporation, “The success in development of diagnostic equipment for callus by using characteristic frequency”, http://www.jst.go.jp/pr/report/report115/, (March, 31, 2009) (in Japanese).Reports of Japan Scienceand Technology Corporation, “The success in development of diagnostic equipment for callus by using characteristic frequency”, http://www.jst.go.jp/pr/report/report115/, (March, 31, 2009) ( in Japanese).

しかし、仮骨の硬さあるいは骨の固有振動数と骨強度との相関関係を利用して癒合強度を評価する前記従来の評価法は、癒合した骨が正常な骨の力学的強度を再獲得したか否かを定義するものではない。すなわち、本来は、荷重を作用させた際の仮骨のひずみを観測することに重きを置くべきであり、そのような癒合強度の定量評価が望まれている。   However, the conventional evaluation method that evaluates the healing strength by utilizing the correlation between the hardness of the callus or the natural frequency of the bone and the bone strength is that the fused bone regains the mechanical strength of normal bone. It does not define whether or not In other words, the emphasis should be on observing the distortion of the callus when a load is applied, and such a quantitative evaluation of the fusion strength is desired.

また、前記従来の評価法によると、ひずみゲージ、光ファイバ、高感度のマイクロフォンなどの特別な機器が必要になるという課題もある。そのため、医療費の高騰を招く可能性があり、医療現場で広く普及しにくいことが予想される。   In addition, according to the conventional evaluation method, there is a problem that special equipment such as a strain gauge, an optical fiber, and a high sensitivity microphone is required. Therefore, there is a possibility that the medical cost will rise, and it is expected that it will not be widely spread in the medical field.

また、癒合強度の客観的評価法は患者に提供される医療であることを前提とし、患者に理解しやすい安心かつ安全な評価法とすべきであるが、前記従来の評価法によると特別な機器を装着して特別な測定をする必要があり、患者に新たな負担を強いることになる。   In addition, the objective evaluation method of fusion strength should be a safe and safe evaluation method that is easy for the patient to understand, assuming that it is medical care provided to the patient. It is necessary to make a special measurement by wearing the device, which imposes a new burden on the patient.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、特別な機器を必要とすることなく、なおかつ荷重を作用させた際の仮骨のひずみを観測することに重きを置いた安心かつ安全な癒合強度評価方法及び癒合強度評価装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to observe the strain of the callus when a load is applied without requiring a special device. It is to provide a safe and safe fusion strength evaluation method and fusion strength evaluation device.

本発明の第1の特徴は、患部に含まれる骨折した骨に、創内に埋め込んだプレートをネジ留めして架橋する、あるいは創外でネジを架橋することによって前記骨の癒合を促す骨折治療の治療過程で前記骨の癒合強度を評価する癒合強度評価装置の作動方法において、前記患部に荷重をかけない状態で前記患部を撮影する第1の撮影工程と、前記患部に荷重をかけた状態で前記患部を撮影する第2の撮影工程と、前記第1の撮影工程で撮影された画像に基づいて前記患部の癒合部位を跨ぐ前記ネジ間の寸法及び前記患部の健全部位にある前記ネジ間の寸法を検出する第1の検出工程と、前記第2の撮影工程で撮影された画像に基づいて前記患部の癒合部位を跨ぐ前記ネジ間の寸法及び前記患部の健全部位にある前記ネジ間の寸法を検出する第2の検出工程と、前記第1の検出工程及び前記第2の検出工程で検出された前記ネジ間の寸法に基づいて前記患部の癒合部位のひずみ及び前記患部の健全部位のひずみを計算する計算工程と、前記計算工程で計算された前記患部の癒合部位のひずみが前記患部の健全部位のひずみに近いほど前記骨の癒合強度が高いと評価する評価工程と、前記評価工程で評価された前記骨の癒合強度を提示する提示工程とを備えたことである。なお、創内に埋め込んだプレートをネジ留めして架橋する方法は内固定器、創外でネジを架橋する方法は創外固定器による固定とそれぞれ呼ばれている(前記非特許文献6参照)。 A first feature of the present invention is a fracture treatment in which fractured bone included in an affected area is cross-linked by screwing a plate embedded in a wound or by cross-linking a screw outside the wound to promote the healing of the bone. In the operation method of the fusion strength evaluation apparatus for evaluating the fusion strength of the bone in the course of treatment, a first imaging step of imaging the affected area without applying a load to the affected area, and a state in which the load is applied to the affected area A second imaging step of imaging the affected area with the dimension between the screws straddling the fusion site of the affected area based on the image taken in the first imaging process, and between the screws in the healthy site of the affected area The first detection step of detecting the size of the screw and the size between the screws straddling the fusion site of the affected area based on the image taken in the second imaging step and between the screws in the healthy site of the affected area Second to detect dimensions A calculation step of calculating a strain of the fusion site of the affected area and a strain of the healthy site of the affected area based on the detection step and the dimension between the screws detected in the first detection step and the second detection step; The evaluation step of evaluating that the bone fusion strength is higher as the strain of the fusion site of the affected part calculated in the calculation step is closer to the strain of the healthy site of the affected part, and the evaluation of the bone evaluated in the evaluation step And a presentation process for presenting the fusion strength. In addition, the method of screwing the plate embedded in the wound and crosslinking is called an internal fixer, and the method of bridging the screw outside the wound is called fixation by an external fixator (see Non-Patent Document 6). .

本発明の第2の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記第1の検出工程で、前記第1の撮影工程で撮影された画像の中から前記患部の癒合部位を跨ぐサブセット領域と前記患部の健全部位にあるサブセット領域とがユーザによって指定されると、指定されたサブセット領域の図心に基づいて前記ネジ間の寸法を検出することである。 The second feature of the present invention is that, in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, in the first detection step, the subset region straddling the fusion site of the affected area from the image taken in the first imaging step When a user designates a subset area in a healthy part of the affected area, the dimension between the screws is detected based on the centroid of the designated subset area.

本発明の第3の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記第1の検出工程で、前記第1の撮影工程で撮影された画像に含まれる部位のうち他の部位と比較してひずみの大きい部位を前記患部の癒合部位として特定するとともに前記他の部位を前記患部の健全部位として特定し、特定した前記患部の癒合部位を跨ぐサブセット領域の図心と前記患部の健全部位にあるサブセット領域の図心とに基づいて前記ネジ間の寸法を検出することである。 A third feature of the present invention is that, in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, in the first detection step, a comparison is made with other portions among the portions included in the image photographed in the first photographing step. And specifying a region having a large strain as the union site of the affected area and the other site as a unhealthy site of the affected area, and the centroid of the subset region straddling the union site of the identified affected area and the unhealthy region of the affected area. The dimension between the screws is detected based on the centroid of a certain subset region.

本発明の第4の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記第2の検出工程で、前記サブセット領域にもっとも類似しているサブセット領域を前記第2の撮影工程で撮影された画像の中から画像相関法を用いたパターンマッチングによって探索し、探索したサブセット領域の図心に基づいて前記ネジ間の寸法を検出することである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for operating the fusion strength evaluation apparatus, in the second detection step, an image obtained by photographing the subset region most similar to the subset region in the second photographing step. Is searched by pattern matching using an image correlation method, and the dimension between the screws is detected based on the centroid of the searched subset region.

本発明の第5の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記第2の検出工程で、エッジ検出または位相相関法を用いた画像処理によって前記第2の撮影工程で撮影された画像の中から前記ネジの位置を検出することである。 According to a fifth feature of the present invention, in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, in the second detection step, an image photographed in the second photographing step by image processing using edge detection or phase correlation method. The position of the screw is detected from the inside.

本発明の第6の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記評価工程で、「前記健全部位のひずみ/前記癒合部位のひずみ」*100[%]によって前記骨の癒合強度を評価することである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, in the evaluation step, the bone fusion strength is evaluated based on “strain of the healthy site / strain of the fusion site” * 100 [%]. It is to be.

本発明の第7の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記評価工程で、前記患部の左右あるいはそれ以上それぞれについて前記骨の癒合強度を評価することである。 A seventh feature of the present invention is that, in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, the bone fusion strength is evaluated for each of the left and right or more of the affected part in the evaluation step.

本発明の第8の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記第1の撮影工程及び前記第2の撮影工程で、単純X線によって前記患部を撮影することである。 The eighth feature of the present invention is that in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, the affected area is imaged by simple X-rays in the first imaging step and the second imaging step.

本発明の第9の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記ネジを抜去した後は、前記ネジに代えて前記骨に開いたネジ穴を用いることである。 A ninth aspect of the present invention, there is provided a method of operating the fusion strength evaluation apparatus, after removal of the screw is to use a screw hole opened in the bone in place of the screw.

本発明の第10の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記評価工程で、前記第1の撮影工程で撮影された画像と前記第2の撮影工程で撮影された画像の撮影倍率の変化を前記癒合部位のひずみと前記健全部位のひずみとに基づいてキャンセルしたうえで前記骨の癒合強度を評価することである。 According to a tenth feature of the present invention, in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, in the evaluation step, an image magnification of the image photographed in the first photographing step and the image photographed in the second photographing step Is to cancel the change based on the strain at the fusion site and the strain at the healthy site and then evaluate the fusion strength of the bone.

本発明の第11の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記評価工程で、荷重前に撮影された画像を、荷重中に撮影された画像に対して、荷重が解放された状態と考えることで、前記撮影倍率の変化をx、荷重解放による前記癒合部位の寸法aの伸びをΔa、荷重解放による前記健全部位の寸法aの伸びをΔaとした場合、次式をn乗することで最右辺における分子及び分母の「1」の影響が無視できるようひずみεを拡大し、前記撮影倍率の変化をキャンセルすることである。

Figure 0005585956
According to an eleventh feature of the present invention, in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, in the evaluation step, the image taken before the load is in a state where the load is released with respect to the image taken during the load. by considered, the change of the imaging magnification x, .DELTA.a 1 elongation dimension a 1 of the fusion site by load releasing, if the elongation of the dimension a 2 of the healthy site by load releasing was .DELTA.a 2, the following equation To increase the strain ε so that the influence of “1” of the numerator and denominator on the rightmost side can be ignored by canceling the change in the imaging magnification.
Figure 0005585956

本発明の第12の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、さらに、前記癒合部位を境界とする2つの骨の交差角度θを画像処理によって求め、前記患部にかかる荷重Wの荷重変化ΔWと前記交差角度θの角度変化Δθとから変化率Δθ/ΔWを算出し、前記変化率Δθ/ΔWに基づいて前記骨の癒合強度を評価することである。 According to a twelfth feature of the present invention, in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, a crossing angle θ between two bones with the fusion site as a boundary is obtained by image processing, and the load change of the load W applied to the affected area is determined. The rate of change Δθ / ΔW is calculated from ΔW and the angle change Δθ of the crossing angle θ, and the healing strength of the bone is evaluated based on the rate of change Δθ / ΔW .

本発明の第13の特徴は、前記癒合強度評価装置の作動方法において、前記評価工程で、所定期間ごとに荷重前および荷重中の撮影を行い「前記患部の健全部位のひずみ」/「前記患部の癒合部位のひずみ」の値の増加傾向で癒合強度の増加を評価することである。 According to a thirteenth feature of the present invention, in the operation method of the fusion strength evaluation apparatus, in the evaluation step, imaging is performed before and during the load every predetermined period, and “strain of a healthy part of the affected part” / “the affected part” The increase in the fusion strength is evaluated by the increasing tendency of the value of “the strain of the fusion site”.

本発明の第1の特徴は、患部に含まれる骨折した骨に、創内に埋め込んだプレートをネジ留めして架橋する、あるいは創外でネジを架橋することによって前記骨の癒合を促す骨折治療の治療過程で前記骨の癒合強度を評価する癒合強度評価装置において、前記患部に荷重をかけない状態で前記患部を撮影するとともに、前記患部に荷重をかけた状態で前記患部を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって前記患部に荷重をかけない状態で撮影された画像に基づいて前記患部の癒合部位を跨ぐ前記ネジ間の寸法及び前記患部の健全部位にある前記ネジ間の寸法を検出する第1の検出手段と、前記撮影手段によって前記患部に荷重をかけた状態で撮影された画像に基づいて前記患部の癒合部位を跨ぐ前記ネジ間の寸法及び前記患部の健全部位にある前記ネジ間の寸法を検出する第2の検出手段と、前記第1の検出手段及び前記第2の検出手段によって検出された前記ネジ間の寸法に基づいて前記患部の癒合部位のひずみ及び前記患部の健全部位のひずみを計算する計算手段と、前記計算手段によって計算された前記患部の癒合部位のひずみが前記患部の健全部位のひずみに近いほど,前記骨の癒合強度が高いと評価する評価手段と、前記評価手段によって評価された前記骨の癒合強度を提示する提示手段とを備えたことである。 The first fourth aspect of the present invention, the fractured bone contained in the affected area, the plate crosslinked with screwed embedded in Sonai or encourage healing of the bone by crosslinking the screw external skeletal fractures In the fusion strength evaluation apparatus that evaluates the bone fusion strength in the course of treatment, the imaging is performed in which the affected area is imaged while no load is applied to the affected area, and the affected area is imaged while the load is applied to the affected area. And a dimension between the screws straddling the fusion site of the affected part and a dimension between the screws in the healthy part of the affected part based on an image photographed with no load applied to the affected part by the imaging unit A first detection unit that performs the measurement, and a dimension between the screws that straddles the fusion site of the affected part based on an image taken with the load applied to the affected part by the imaging unit, and a healthy part of the affected part A second detecting means for detecting a dimension between the screws, and a strain at the fusion site of the affected area based on the dimensions between the screws detected by the first detecting means and the second detecting means, and The calculation means for calculating the strain of the healthy site of the affected area, and the strain of the fusion site of the affected area calculated by the calculation means is closer to the strain of the healthy site of the affected area, and the higher the bone healing strength is evaluated. Evaluation means and presentation means for presenting the bone healing strength evaluated by the evaluation means.

本発明によれば、特別な機器を必要とすることなく、なおかつ荷重を作用させた際の仮骨のひずみを観測することに重きを置いた安心かつ安全な癒合強度評価方法及び癒合強度評価装置を提供することができる。   According to the present invention, a safe and safe fusion strength evaluation method and fusion strength evaluation apparatus that do not require special equipment and that place importance on observing the distortion of the callus when a load is applied. Can be provided.

本発明の実施の形態1における癒合強度評価装置の構成図である。It is a block diagram of the fusion strength evaluation apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における被写体の説明図である。It is explanatory drawing of the to-be-photographed object in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における被写体の説明図である。It is explanatory drawing of the to-be-photographed object in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における癒合強度評価方法を示す図である。It is a figure which shows the fusion strength evaluation method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における癒合強度評価工程を示す図である。It is a figure which shows the fusion strength evaluation process in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における癒合強度評価方法を示す図である。It is a figure which shows the fusion strength evaluation method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における癒合強度評価工程を示す図である。It is a figure which shows the fusion strength evaluation process in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における癒合強度評価方法を示す図である。It is a figure which shows the fusion strength evaluation method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における癒合強度評価方法を示す図である。It is a figure which shows the fusion strength evaluation method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における癒合強度評価方法を示す図である。It is a figure which shows the fusion strength evaluation method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における癒合強度評価方法を示す図である。It is a figure which shows the fusion strength evaluation method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における癒合強度評価方法を示す図である。It is a figure which shows the fusion strength evaluation method in Embodiment 3 of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。特に内固定器による治療を例に挙げて説明するが、本発明は、創外固定器による治療にも全く問題なく適応することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Although a treatment using an internal fixator will be described as an example, the present invention can be applied to a treatment using an external fixator without any problem.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における癒合強度評価装置は、図1に示すように、X線源10とイメージングプレート30と画像処理装置40と表示装置50とを備えている。X線源10は、医療機関で一般的に備えるレントゲン装置の光源部分であり、X線を被写体20に照射する。イメージングプレート30は、医療機関で一般的に備えるレントゲン装置の感光部であり、被写体20を透過したX線をデジタル画像に変換して画像処理装置40に出力する。イメージングプレート30としては、医療機関の一部で導入されているFPD(Flat Panel Detector)や、旧来のX線フィルムを読み込んで画像処理装置40にデジタル画像を出力するスキャナ等を採用することもできる。画像処理装置40は、イメージングプレート30からのデジタル画像に対して所定の画像処理を施して癒合強度を評価するパーソナルコンピュータ等である。表示装置50は、画像処理装置40からの各種データ(例えば癒合強度)を表示するディスプレイ等である。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the fusion strength evaluation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention includes an X-ray source 10, an imaging plate 30, an image processing apparatus 40, and a display apparatus 50. The X-ray source 10 is a light source portion of an X-ray apparatus generally provided in a medical institution, and irradiates the subject 20 with X-rays. The imaging plate 30 is a photosensitive part of an X-ray apparatus generally provided in a medical institution, converts X-rays transmitted through the subject 20 into a digital image, and outputs the digital image to the image processing apparatus 40. As the imaging plate 30, an FPD (Flat Panel Detector) introduced in a part of a medical institution, a scanner that reads a conventional X-ray film, and outputs a digital image to the image processing apparatus 40 can be adopted. . The image processing apparatus 40 is a personal computer or the like that performs predetermined image processing on the digital image from the imaging plate 30 to evaluate the fusion strength. The display device 50 is a display or the like that displays various data (for example, fusion strength) from the image processing device 40.

被写体20は、具体的には骨折している部分(患部)である。本実施の形態1では、図2に示すような下腿骨の骨折治療時の癒合強度定量化を例にとり、癒合強度値算出までの工程を説明する。骨21には、図3に示すように、骨折治癒促進の為のプレート22がネジ23によってネジ留めされている。本発明は、適切なリハビリの実施時期あるいはプレート22およびネジ23の抜去時期などを決定する際の客観的データを医師および患者に提供する。一般に、骨21が十分癒合していれば図3のような状態のまま運動を許可し、おおむね1年程度経過後プレート22およびネジ23を抜去する。ゆえに、ネジ23がねじ込まれた状態での癒合強度の定量化が重要であるゆえ、以下その方法を詳述する。プレート22およびネジ23の抜去後は、下記工程の「ネジ23」を「ネジ穴」に置き換えれば癒合強度の定量化が可能である。ネジ穴は自然にふさがるが完全にふさがるまでおおむね半年以上かかるため、この期間内継続して本発明を適用することができると考えられる。   The subject 20 is specifically a broken part (affected part). In the first embodiment, the process up to the calculation of the fusion strength value will be described taking the fusion strength quantification at the time of fracture treatment of the lower leg bone as shown in FIG. 2 as an example. As shown in FIG. 3, a plate 22 for promoting fracture healing is screwed to the bone 21 with screws 23. The present invention provides doctors and patients with objective data when determining the appropriate rehabilitation time or the removal time of the plate 22 and the screw 23. In general, if the bone 21 is sufficiently fused, the movement is allowed in the state shown in FIG. 3, and the plate 22 and the screw 23 are removed after about one year has passed. Therefore, since it is important to quantify the fusion strength with the screw 23 screwed in, the method will be described in detail below. After the plate 22 and the screw 23 are removed, the fusion strength can be quantified by replacing the “screw 23” in the following process with a “screw hole”. Although the screw hole is naturally closed, it takes about half a year or more until it is completely closed. Therefore, it is considered that the present invention can be applied continuously during this period.

(癒合強度評価工程)
まず、患者をいすに座らせるなどして患部に荷重ができるだけ作用しないようにし、図4に示すように、癒合部位24と健全部位25の双方をできるだけ大きく、なおかつぼけないよう単純X線撮影する(図5、S1)。具体的には、図4中の矩形R1がX線写真のできあがり寸法となるように、それが困難であれば、できるだけ図4中の矩形R2ができあがり寸法となるように撮影する。実験の結果、拡大撮影すると鮮明さに欠ける傾向があった。撮影倍率(拡大率)と鮮明さのどちらをより重視すべきか予め検討しておくのが好ましい。
(Fusion strength evaluation process)
First, the patient is seated on a chair so that the load is not applied to the affected area as much as possible, and as shown in FIG. 4, both the fusion site 24 and the healthy site 25 are made as large as possible and simple X-ray imaging is performed so as not to blur. (FIG. 5, S1). More specifically, if it is difficult for the rectangle R1 in FIG. 4 to have the finished size of the X-ray photograph, photographing is performed so that the rectangle R2 in FIG. 4 has the finished size as much as possible. As a result of the experiment, there was a tendency for lack of clarity when zoomed in. It is preferable to consider in advance which of the imaging magnification (magnification rate) and the sharpness should be emphasized.

なお、図4中の矩形R1ができあがり寸法となる場合は、後述する工程S4で「L1」を「L1’」に、「L2」を「L2’」に読み替える。また、後述する工程S41以降では、L1、L2を利用した場合、すなわち図4中の矩形R2ができあがり寸法となった場合について説明している。   When the rectangle R1 in FIG. 4 has a finished dimension, “L1” is replaced with “L1 ′” and “L2” is replaced with “L2 ′” in step S4 described later. Further, in step S41 and later described below, a case where L1 and L2 are used, that is, a case where the rectangle R2 in FIG.

次に、患部が足であれば体重の1/3−1/4程度の荷重を患部にかけた状態で工程S1と同様のアングルで単純X線撮影する(図5、S2)。具体的には、錘で荷重をかけて撮影すればよい。工程S1およびS2双方のアングルが極端に一致していなくともよい。手間にならない範囲で同様に撮影する。   Next, if the affected area is a foot, simple X-ray imaging is performed at the same angle as in step S1 with a load of about 1/3 to 1/4 of the weight applied to the affected area (FIG. 5, S2). Specifically, the image may be taken with a weight applied to the weight. The angles of both steps S1 and S2 do not need to be extremely coincident. Shoot in the same way as long as it doesn't have time.

次に、DICOMファイルから画像のみを抽出する(図5、S3)。DICOM(Digital Imaging and COmmunication in Medicine)とは、医療分野で一般に使用されている画像ファイル形式である。DICOMファイルには画像のみならず画像に関するデータも含まれているため、DICOMファイルから画像のみ、すなわち輝度情報のみを抽出するようにしている。もちろん、DICOM以外の画像ファイル形式を採用した場合は、画像のみ抽出する工程S3が不要となる場合もある。   Next, only the image is extracted from the DICOM file (S3 in FIG. 5). DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) is an image file format generally used in the medical field. Since the DICOM file includes not only the image but also data related to the image, only the image, that is, only the luminance information is extracted from the DICOM file. Of course, when an image file format other than DICOM is employed, the step S3 for extracting only the image may be unnecessary.

最後に、癒合強度を評価する(図5、S4)。具体的には、画像処理技術を利用して、荷重前および荷重中の2枚の写真から図4に示す「L1寸法のひずみ」および「L2寸法のひずみ」を計算する。そして「L2のひずみ/L1のひずみ」を求めれば、それが癒合強度値を表す。以下、本工程S4を更に詳しく説明する。   Finally, the fusion strength is evaluated (FIG. 5, S4). Specifically, using the image processing technique, “L1 size strain” and “L2 size strain” shown in FIG. 4 are calculated from two photographs before and during loading. If “L2 strain / L1 strain” is obtained, it represents the fusion strength value. Hereinafter, this process S4 is demonstrated in detail.

まず、荷重前の写真において、図6中の3つの矩形のように、ネジ23の右半分程度をサブセット領域S1〜S3とする(図7、S41)。サブセット領域とは、パターンマッチングのために切り出す小さな領域をいう。パターンマッチは通常、サブセット同士で行う。これらサブセット領域S1〜S3は画像相関ソフトの操作者(医師)に指定させる。具体的には、サブセット領域S1〜S3の中にネジ23のおよそ右半分程度が完全に入っており、ネジ23以外の画像はあまり含まないよう指定させる。これさえ守られれば領域指定は任意でよい。画像相関ソフトとは、デジタル画像相関法などの画像処理技術を利用したソフトウエアであり、以下、単に「ソフトウエア」という。   First, in the photograph before the load, as shown by the three rectangles in FIG. 6, the right half of the screw 23 is set as the subset areas S1 to S3 (FIGS. 7 and S41). The subset area is a small area cut out for pattern matching. Pattern matching is usually done between subsets. These subset areas S1 to S3 are designated by the operator (physician) of the image correlation software. Specifically, about the right half of the screw 23 is completely included in the subset areas S1 to S3, and it is specified that images other than the screw 23 are not included so much. The area designation may be arbitrary as long as it is protected. The image correlation software is software using an image processing technique such as a digital image correlation method, and is hereinafter simply referred to as “software”.

次に、ソフトウエアは、指定されたサブセット領域S1〜S3それぞれの図心(ここでは対角線の交点)を求め、図6に示す荷重前における「L1寸法」および「L2寸法」がそれぞれ何ピクセルかを計算する(図7、S42)。この計算は1/100の桁まで計算する。1/100の桁まで計算するようにしたのは、一般に1/50ピクセル程度が画像処理による変位検出限界と考えられるためである。   Next, the software calculates the centroid (here, the intersection of the diagonal lines) of each of the designated subset areas S1 to S3, and how many pixels are “L1 dimension” and “L2 dimension” before the load shown in FIG. Is calculated (FIG. 7, S42). This calculation calculates to 1/100 digit. The reason for calculating up to 1/100 digit is that generally about 1/50 pixel is considered as a displacement detection limit by image processing.

その後、ソフトウエアは、荷重後の写真の中から、先の3つのサブセット領域S1〜S3にもっとも類似している3つのサブセット領域を探索する(図7、S43)。3つのサブセットのみマッチングさせればよいので、かなり非力なコンピュータでも処理できる。この場合の変位は±1ピクセル程度未満であると予測されるゆえ、まずは荷重前の各サブセット位置と同様の位置を荷重後の写真で指定して、そこから±1ピクセル程度を探索範囲に限定して3箇所各々サブピクセルオーダーの精度でパターンマッチングを行う。このように探索範囲を限定することで、異なるネジ23とマッチングする可能性をゼロにできる。画像相関法の中でも類似度法を用いれば、荷重前後で画像の明るさが異なっていても、その影響なくマッチングできる。X線写真は実験の結果、毎回全く同一の明るさで撮影することは困難なことがわかってきた。また、医師の読影のために、意図的に明るさを変化させることもある。ゆえに、明るさの変化の影響を原理上全く受けない類似度法が有効と予想できる。なお、ここでは、±1ピクセル程度を探索範囲とすることとしているが、小児の骨折の場合は±10ピクセル程度を探索範囲とする。小児の骨のヤング率は成人のそれに比して1/10程度になることがある為である。   After that, the software searches for the three subset areas most similar to the previous three subset areas S1 to S3 from the photograph after loading (FIG. 7, S43). Since only three subsets need to be matched, it can be processed by a rather inefficient computer. Since the displacement in this case is predicted to be less than about ± 1 pixel, first specify the same position as each subset position before loading in the photograph after loading, and then limit about ± 1 pixel to the search range from there Then, pattern matching is performed with sub-pixel order accuracy at each of the three locations. By limiting the search range in this way, the possibility of matching with different screws 23 can be made zero. If the similarity method is used in the image correlation method, even if the brightness of the image is different before and after the load, matching can be performed without the influence. As a result of experiments, it has been found that it is difficult to take X-ray photographs with exactly the same brightness every time. In addition, the brightness may be intentionally changed for interpretation by a doctor. Therefore, it can be expected that a similarity method that is not affected by the change in brightness in principle is effective. Here, the search range is about ± 1 pixel. However, in the case of a child's fracture, the search range is about ± 10 pixels. This is because the Young's modulus of a child's bone may be about 1/10 of that of an adult.

次に、ソフトウエアは、荷重後の写真の中で3つのサブセット位置を決定した後、荷重後における「L1寸法」および「L2寸法」がそれぞれ何ピクセルかを計算する(図7、S44)。この計算は1/100の桁まで計算する。   Next, after determining the three subset positions in the photograph after loading, the software calculates how many pixels are “L1 dimension” and “L2 dimension” after loading (S44 in FIG. 7). This calculation calculates to 1/100 digit.

次に、ソフトウエアは、工程S42およびS44の結果を利用して「L1寸法のひずみ」および「L2寸法のひずみ」を計算し、「L2のひずみ/L1のひずみ」*100[%]を求める(図7、S45)。この「L2のひずみ/L1のひずみ」*100[%]は、癒合部位右半分の癒合強度値を表す。例えば、癒合部位のひずみである「L1のひずみ」が、健全部位のひずみである「L2のひずみ」に等しければ癒合強度100%、癒合部位のひずみである「L1のひずみ」が、健全部位のひずみである「L2のひずみ」の2倍であれば癒合強度50%といった具合に患者にもきわめてわかりやすい結果が得られる。あるいは、所定期間(例えば1ヶ月)ごとに癒合率評価を行い、その値の変化の傾向から、治癒度合いを数値で評価できる。これは例えば、骨折部位と健全部位とでは物理的性質及び幾何学的形状が異なるため、完治時前に癒合強度が100%を越える可能性もあり得ることによる。   Next, the software calculates “L1 dimensional strain” and “L2 dimensional strain” using the results of steps S42 and S44, and obtains “L2 strain / L1 strain” * 100 [%]. (FIG. 7, S45). This “L2 strain / L1 strain” * 100 [%] represents the fusion strength value of the right half of the fusion site. For example, if the strain “L1 strain” which is the strain at the fusion site is equal to the strain “L2” which is the strain at the healthy site, the fusion strength 100%, and the strain “L1” at the fusion site is If the strain is twice the strain “L2 strain”, the result is very easy for the patient to understand, such as 50% fusion strength. Alternatively, the fusion rate is evaluated every predetermined period (for example, one month), and the degree of healing can be evaluated numerically from the tendency of the change in the value. This is because, for example, the physical properties and geometric shapes of the fracture site and the healthy site are different, so that the fusion strength may exceed 100% before the complete cure.

次に、左半分にターゲットを変更して工程S41〜S45までを繰り返す(図7、S46)。すなわち、ここでは治癒過程にありがちなケースとして、プレート22に近い右半分だけ効率的に癒合し、プレート22から遠い左半分の癒合が十分でない場合を想定している。この状態を写真から推定するためには熟練の勘が必要である。その状態でプレート22とネジ23を抜去すると再骨折し、再びプレートによる架橋手術が必要となる可能性が高くなるため、是非とも客観的にその半癒合状態を発見できることも望まれている。これに応えるために、先述まで右半分のみをターゲットにし、癒合強度を定量化してきた。ゆえに、以降は癒合部位の左半分に対して癒合強度を定量化するため、左半分にターゲットを変更して工程S41〜S45までを繰り返す。   Next, the target is changed to the left half and steps S41 to S45 are repeated (FIG. 7, S46). That is, here, as a case that tends to be in the healing process, it is assumed that the right half near the plate 22 is efficiently fused, and the left half far from the plate 22 is not sufficiently fused. In order to estimate this state from a photograph, a skilled intuition is necessary. If the plate 22 and the screw 23 are removed in this state, there is a high possibility that a re-fracture will be required and a cross-linking operation using the plate will be required again. In order to respond to this, the fusion strength has been quantified by targeting only the right half so far. Therefore, thereafter, in order to quantify the fusion strength with respect to the left half of the fusion site, the target is changed to the left half and steps S41 to S45 are repeated.

以上の明快な解析結果を患者に見せる(図7、S47)。医師は患者の理解を促して不安を解消し、適切なリハビリ荷重や運動の許可などを指示できるほか、プレート22およびネジ23の適切な抜去時期を決定しやすくなる。   The above clear analysis result is shown to the patient (FIG. 7, S47). The doctor can promote understanding of the patient to resolve anxiety, can instruct an appropriate rehabilitation load, permission to exercise, and the like, and can easily determine an appropriate removal timing of the plate 22 and the screw 23.

なお、ここでは類似度法を用いてパターンマッチングする手法について説明したが、画像処理の手法はパターンマッチングに必ずしもこだわる必要は無い。例えば、エッジ検出でネジ23の位置を決定する方法も利用できる。エッジ検出の際はフィルタを利用してエッジを明確化すればよい。よく知られているフィルタにSobel、PrewittあるいはLaplacian等がある。その他、位相相関法および位相限定相関法を用いた画像処理も利用できる。どのような画像処理を用いるべきか予め検討しておくことが好ましい。   Although the method of pattern matching using the similarity method has been described here, the image processing method is not necessarily limited to pattern matching. For example, a method of determining the position of the screw 23 by edge detection can be used. What is necessary is just to clarify an edge using a filter in the case of edge detection. Well-known filters include Sobel, Prewitt or Laplacian. In addition, image processing using a phase correlation method and a phase only correlation method can also be used. It is preferable to consider in advance what kind of image processing should be used.

ここで、撮影方法の工夫について更に詳しく説明する。まず、患者を寝かせるなどしてほぼ無荷重状態で図8に示す骨21のネジ穴23aをレントゲン撮影する。理想的には、図8の枠R3がレントゲン写真のできあがり寸法になるよう可能な限り拡大して撮影する。もし図8のように撮影することが不可能で、撮影倍率3倍が限度なら、図9のように特に構図は気にせず撮影する。次いで、骨折履歴部位24aが足にある場合は患者に錘を載せるなどして圧縮荷重をかけ、手間にならない程度の注意を払ってなるべく先と同様な像となるように撮影する。腕の骨折の場合は、壁などを押させた姿勢などで圧縮荷重をかける。   Here, the idea of the photographing method will be described in more detail. First, radiography is performed on the screw hole 23a of the bone 21 shown in FIG. Ideally, the image is taken as large as possible so that the frame R3 in FIG. If it is impossible to shoot as shown in FIG. 8 and the shooting magnification is three times as much as the limit, the shoot is not particularly concerned as shown in FIG. Next, when the fracture history part 24a is on the foot, a compression load is applied to the patient by placing a weight or the like, and an image is taken so that the image is as similar as possible with care so as not to be troublesome. In the case of a broken arm, a compressive load is applied in a posture where a wall or the like is pushed.

次に、解析原理について更に詳しく説明する。既に説明した通り、デジタル画像相関法などの画像処理技術を利用して、荷重負荷によって発生する図8あるいは図9の「L2のひずみ/L1のひずみ」を計算する。L1=骨折履歴部位、L2=健全な部位ゆえ、この比によって治癒度合いを定量化できる。ここでは「ひずみ」を「伸びた寸法/元の寸法」と定義する。すなわち、「L2のひずみ/L1のひずみ」は0〜の値をとり、「L2のひずみ/L1のひずみ」が大きいほど治癒度合いが高く、0に近いほど治癒度合いが低いといえる。   Next, the analysis principle will be described in more detail. As described above, the “L2 strain / L1 strain” of FIG. 8 or FIG. 9 caused by a load is calculated using an image processing technique such as a digital image correlation method. Since L1 = fracture history site and L2 = healthy site, the degree of healing can be quantified by this ratio. Here, “strain” is defined as “stretched dimension / original dimension”. That is, “L2 strain / L1 strain” takes a value of 0, and the greater the “L2 strain / L1 strain”, the higher the degree of healing, and the closer to 0, the lower the degree of healing.

次に、面外回転対策について説明する。本発明によれば、面外回転が生じた場合にも問題なく癒合強度を評価することができる。すなわち、図8あるいは図9で面外回転Aが生じた場合、L1およびL2の寸法は同じ比率で変化するため、「L2のひずみ/L1のひずみ」の値に影響はない。面外回転Bが生じた場合も、L1およびL2の寸法は変化しないため問題ない。   Next, countermeasures against out-of-plane rotation will be described. According to the present invention, the fusion strength can be evaluated without any problem even when out-of-plane rotation occurs. That is, when an out-of-plane rotation A occurs in FIG. 8 or FIG. 9, the dimensions of L1 and L2 change at the same ratio, so the value of “L2 strain / L1 strain” is not affected. Even if out-of-plane rotation B occurs, there is no problem because the dimensions of L1 and L2 do not change.

次に、患者に与えるべき荷重の最低ラインについて説明する。図8あるいは図9に太線で示す3つのネジ穴23aの位置を画像処理で特定し、L1およびL2のひずみを計算する。画像処理の位置決め分解能は一般に1/10ピクセルで、限界は1/50ピクセル程度であり、ピントがあっているか等の画質に依存する。これをふまえて以下の値を仮定する。   Next, the minimum line of the load to be applied to the patient will be described. The positions of the three screw holes 23a indicated by bold lines in FIG. 8 or FIG. 9 are specified by image processing, and the strains of L1 and L2 are calculated. The positioning resolution of image processing is generally 1/10 pixel, and the limit is about 1/50 pixel, which depends on the image quality such as whether or not it is in focus. Based on this, the following values are assumed.

位置決め分解能=1/40ピクセル
成人の健全な骨のヤング率=20GPa
成人の治癒途上の骨のヤング率=10GPa
成人の脛骨およびひ骨の断面積=6cmおよび1.5cm
脛骨およびひ骨の荷重分担率=9:1
これらの値を用いて治癒度合い定量化実験時に必要な最低荷重を試算する。
Positioning resolution = 1/40 pixels Adult healthy bone Young's modulus = 20 GPa
Young's modulus of adult healing bone = 10 GPa
Cross-sectional area of adult tibia and fibula = 6 cm 2 and 1.5 cm 2
Load sharing ratio of tibia and fibula = 9: 1
These values are used to estimate the minimum load required for the healing degree quantification experiment.

一般的に、イメージングプレートの1ピクセルは約100ミクロン四方だから、図8の場合、L1およびL2における写真上での寸法は268mmゆえ2680ピクセルである。1/40ピクセルの位置決め分解能だから、ひずみの分解能は(1/40)[pixels]/2680[pixels]=9.33μεである。9.33μεを健全な脛骨に発生させるに必要な荷重P〔kgf〕は数3の通りである。

Figure 0005585956
In general, since one pixel of the imaging plate is about 100 microns square, in the case of FIG. 8, the dimension on the photograph at L1 and L2 is 268 mm, which is 2680 pixels. Since the positioning resolution is 1/40 pixel, the resolution of distortion is (1/40) [pixels] / 2680 [pixels] = 9.33 με. The load P [kgf] necessary to generate 9.33 με in a healthy tibia is as follows.
Figure 0005585956

ここで、左辺0.9は脛骨への荷重配分、Aは脛骨の断面積、Eはヤング率、εはひずみを表す。上記を解くと、P=12.7〔kgf〕となる。具体的には、患者に錘を載せる等して荷重を作用させる。   Here, the left side 0.9 is load distribution to the tibia, A is the cross-sectional area of the tibia, E is Young's modulus, and ε is strain. When the above is solved, P = 12.7 [kgf]. Specifically, a load is applied by placing a weight on the patient.

図9の場合、L1およびL2における写真上での寸法は108mmゆえ1080ピクセルである。1/40ピクセルの位置決め分解能だから、ひずみの分解能は(1/40)/1080=23.1μεである。23.1μεを健全な脛骨に発生させるに必要な荷重P〔kgf〕は、先の2.48倍だから、P=31.5〔kgf〕となる。患者が成人で骨折履歴部位が足なら片足で立たせることで上記荷重を負荷可能と考えられる。ところで、検査対象が小児骨折ならばヤング率が約1/10になる可能性があり、要求荷重P’は3.15〔kgf〕 となる。例えば身長100cmの6歳児の体重を14.6kg(小児の年齢身長別標準体重の最低値)とすれば、やはり錘などで荷重を負荷できる。   In the case of FIG. 9, the dimension on the photograph in L1 and L2 is 1080 pixels because it is 108 mm. Since the positioning resolution is 1/40 pixel, the resolution of the strain is (1/40) /1080=23.1 με. Since the load P [kgf] required to generate 23.1 με in a healthy tibia is 2.48 times the previous value, P = 31.5 [kgf]. If the patient is an adult and the fracture history site is a foot, the above load can be applied by standing on one foot. By the way, if the subject to be examined is a fracture of a child, the Young's modulus may be about 1/10, and the required load P ′ is 3.15 [kgf]. For example, if the weight of a 6-year-old child with a height of 100 cm is 14.6 kg (the minimum value of the standard weight of each child's age and height), the load can be applied with a weight or the like.

次に、サブセット領域の指定を自動化する技術について説明する。すなわち、前記の説明ではサブセット領域S1〜S3を医師が指定することとしているが、画像処理装置40が自動的にサブセット領域S1〜S3を特定することも可能である。この場合は、例えば図10中の補助線L10から右あるいは左半分だけを解析対象にしてもよい。このようにすれば、プレート22の近傍は癒合していても、プレート22から離れた部位の癒合は不完全といったケースにも対応でき、臨床的にきわめて有益と考えられる。具体的な自動化手順の一例を説明すると、まずはX線写真の中に白く写っているネジ23の位置を求める。次いで、例えば一番上と一番下のネジ23の中点を求め、その中点を通る直線を補助線L10とする。ここで、補助線の右あるいは左半分だけを解析対象とし、複数のネジ間についてひずみを計算し、他のネジ間と比較してひずみの大きいネジ間を癒合部位24として特定するとともに、前記他のネジ間を健全部位25として特定する。このようにすれば、自動的に癒合部位24が特定されるので、医師がサブセット領域S1〜S3を指定した場合と同様の効果を得ることができる。   Next, a technique for automating the designation of the subset area will be described. That is, in the above description, the doctor designates the subset areas S1 to S3, but the image processing apparatus 40 can automatically specify the subset areas S1 to S3. In this case, for example, only the right or left half from the auxiliary line L10 in FIG. In this way, even if the vicinity of the plate 22 is fused, it is possible to cope with a case where the fusion of the part away from the plate 22 is incomplete, which is considered to be extremely useful clinically. An example of a specific automation procedure will be described. First, the position of the screw 23 that is white in the X-ray photograph is obtained. Next, for example, the midpoint of the top and bottom screws 23 is obtained, and a straight line passing through the midpoint is defined as an auxiliary line L10. Here, only the right or left half of the auxiliary line is to be analyzed, the strain is calculated between a plurality of screws, a screw having a strain larger than that between other screws is specified as the fusion site 24, and the other Between the screws is identified as a healthy part 25. In this way, since the fusion site 24 is automatically specified, the same effect as when the doctor designates the subset areas S1 to S3 can be obtained.

以上のように、本実施の形態1によれば、特別な機器を必要とすることなく、なおかつ荷重を作用させた際の仮骨のひずみを観測することに重きを置いた安心かつ安全な癒合強度評価方法及び癒合強度評価装置を提供することができる。特に、本発明は、X線写真と画像処理のみによる癒合強度の定量評価技術として実現できる点で非常に実用的価値が高いと言える。すなわち、現在広く普及しているイメージングプレートを使用したX線写真撮影設備とパーソナルコンピュータしか用いず追加設備は全く不要なため、経済的負担が高まる医療現場において普及する可能性が高い。しかも、本発明によれば、医師は患者の理解を促して不安を解消し、適切なリハビリ荷重や運動の許可などを指示できるほか、プレートおよびネジの適切な抜去時期を決定しやすくなる効果がある。また、同じ骨の癒合部位と健全部位とを比較するようにしているので、骨強度の個人差の影響を受けることなく、精度よく癒合強度を評価することが可能である。更に、ネジだけでなくネジ穴を用いることもできるので、万一プレートの抜去時期を誤った場合にも癒合強度を評価できる点で有用である。加えて、サブセット領域の指定を自動化できるので、医師に新たな負担を強いることがないという効果もある。   As described above, according to the first embodiment, there is no need for a special device, and the safe and secure fusion is focused on observing the distortion of the callus when a load is applied. A strength evaluation method and a fusion strength evaluation apparatus can be provided. In particular, it can be said that the present invention has a very high practical value in that it can be realized as a quantitative evaluation technique of fusion strength only by X-ray photography and image processing. That is, since only an X-ray photography equipment using an imaging plate and a personal computer that are widely used at present are used and no additional equipment is required, there is a high possibility that the equipment will be widely used in the medical field where the economic burden increases. In addition, according to the present invention, the doctor can promote understanding of the patient to resolve anxiety, instruct an appropriate rehabilitation load and permission to exercise, and can easily determine an appropriate removal timing of the plate and screw. is there. Moreover, since the same bone fusion site and healthy site are compared, it is possible to accurately evaluate the fusion strength without being affected by individual differences in bone strength. Furthermore, since not only screws but also screw holes can be used, it is useful in that the fusion strength can be evaluated even if the plate removal timing is wrong. In addition, since the designation of the subset area can be automated, there is an effect that the doctor is not forced to add a new burden.

なお、ここでは癒合強度をパーセントで表示することとしているが、癒合強度の表示態様は患者に理解しやすい態様であればよく、他の表示態様を採用してもよい。例えば、癒合強度を示す「A」「B」「C」などのランクによって癒合強度を表示してもよいし、あるいは、癒合強度の遷移をグラフにして表示してもよい。   Here, the fusion strength is displayed as a percentage, but the display mode of the fusion strength may be any mode that is easy for the patient to understand, and other display modes may be adopted. For example, the fusion strength may be displayed by ranks such as “A”, “B”, and “C” indicating the fusion strength, or the transition of the fusion strength may be displayed as a graph.

また、ここでは癒合強度を表示することとしているが、癒合強度を表示することに代えて癒合強度を示す音声を出力するようにしてもよい。すなわち、患者に癒合強度を提示する構成である以上、同様の効果を得ることができる。   Here, the fusion strength is displayed. However, instead of displaying the fusion strength, a voice indicating the fusion strength may be output. In other words, as long as the fusion strength is presented to the patient, similar effects can be obtained.

また、ここでは医療機関で一般的に備えるレントゲン装置を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、X線CTやMRIを用いた場合でも、撮影した画像からネジまたはネジ穴の位置を解析して癒合部位のひずみと健全部位のひずみとを比較すれば、同様の効果を得ることができる。ただし、X線CTやMRIを用いた場合は患者の姿勢が制限されるので、患部に荷重をかける際に患者に姿勢を変えさせる場合は一般的なレントゲン装置が適していると言える。   Moreover, although the case where the X-ray apparatus generally provided in a medical institution was used was demonstrated here, this invention is not limited to this. For example, even when X-ray CT or MRI is used, the same effect can be obtained by analyzing the position of the screw or screw hole from the captured image and comparing the strain at the fusion site with the strain at the healthy site. . However, since the patient's posture is limited when X-ray CT or MRI is used, it can be said that a general X-ray apparatus is suitable for changing the posture of the patient when a load is applied to the affected area.

(実施の形態2)
ところで、荷重前と荷重中(荷重後を含む)の2枚の写真の撮影倍率は全く同じであるとは限らず、むしろ異なることが自然である。そこで、本実施の形態2では、2枚の写真の撮影倍率の変化をキャンセルしたうえで癒合強度を評価するための手法を採用している。以下、本実施の形態2を前記実施の形態1と異なる点のみ説明する。
(Embodiment 2)
By the way, the photographing magnifications of the two photographs before and during loading (including after loading) are not necessarily the same, but are naturally different. Therefore, in the second embodiment, a method for evaluating the fusion strength after canceling the change in the photographing magnification of the two photographs is adopted. Hereinafter, only differences between the second embodiment and the first embodiment will be described.

図11は、本発明の実施の形態2における癒合強度評価方法を示す図である。図11(a)は荷重前の写真を示し、図11(b)は荷重中の写真を示している。ここで、図11(a)から図11(b)へは不本意にも撮影倍率がx倍(荷重前=1、荷重中=x)に変化していると仮定し、荷重解放によるa寸法の伸びをΔa、荷重解放によるa寸法の伸びをΔaとして以下のひずみ比の計算を行う。ここでは、荷重前に撮影された画像を、荷重中に撮影された画像に対して、荷重が解放された状態ととらえている。

Figure 0005585956
FIG. 11 is a diagram showing a method for evaluating the fusion strength in the second embodiment of the present invention. FIG. 11 (a) shows a photograph before loading, and FIG. 11 (b) shows a photograph during loading. Here, from FIG. 11 (a) to FIG. 11 (b), it is assumed that the photographing magnification is unintentionally changed to x times (before load = 1, during load = x), and a 1 due to load release. The strain ratio is calculated as follows, assuming that the elongation of the dimension is Δa 1 and the elongation of the a 2 dimension due to load release is Δa 2 . Here, the image photographed before the load is regarded as a state in which the load is released with respect to the image photographed during the load.
Figure 0005585956

数4の最右辺を見ると、癒合強度であるひずみ比を得るには分子及び分母の「1」をそれぞれ消去するか、「1」の影響が無視できるようεを拡大すればよいことが分かる。後者の方法を以下に述べる。   Looking at the rightmost side of Equation 4, it can be seen that in order to obtain the strain ratio which is the fusion strength, it is only necessary to delete “1” of the numerator and denominator or to enlarge ε so that the influence of “1” can be ignored. . The latter method is described below.

一般に、ひずみは0.1%以下の微少量であるため、εは無視できる。ゆえに、

Figure 0005585956
In general, since the strain is a very small amount of 0.1% or less, ε n can be ignored. therefore,
Figure 0005585956

となる。従って、数4をn乗することで分子及び分母の「1」の影響を自由にコントロールすることが可能となる。一般的に、荷重前と荷重中とで撮影倍率を同一にすることは、とりわけ被写体が人体の場合は困難である。ところが、上述の考え方を適用することで、撮影倍率xがいかに変化しようとも、その影響を受けることなく癒合強度を算出できる。 It becomes. Therefore, the influence of “1” of the numerator and denominator can be freely controlled by raising the number 4 to the nth power. In general, it is difficult to make the photographing magnifications the same before and during loading, particularly when the subject is a human body. However, by applying the above-described concept, the fusion strength can be calculated without being affected by any change in the photographing magnification x.

以上のように、本実施の形態2によれば、荷重前と荷重後の2枚の写真の撮影倍率が異なる場合でも、その2枚の写真の撮影倍率の変化を癒合部位のひずみと健全部位のひずみとに基づいてキャンセルしたうえで癒合強度を評価することができる。その他、前記実施の形態1と同様の効果が得られることはもちろんである。   As described above, according to the second embodiment, even when the photographing magnifications of the two photographs before and after the load are different from each other, the change in the photographing magnification of the two photographs is determined by the distortion of the fusion part and the healthy part. The fusion strength can be evaluated after canceling based on the strain. Of course, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

(実施の形態3)
前記実施の形態1では、骨のひずみに基づいて癒合強度を評価することとしているが、癒合強度の評価方法はこれに限定されるものではない。以下、本実施の形態3を前記実施の形態1と異なる点のみ説明する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the fusion strength is evaluated based on the bone strain, but the method for evaluating the fusion strength is not limited to this. Hereinafter, only the differences of the third embodiment from the first embodiment will be described.

図12は、横軸を荷重W、縦軸を骨の角度θとして荷重と角度の関係を表した特性曲線を示す図である。この図に示されるように、荷重Wが増加するに従って骨の角度θも大きくなることが知られている。骨の角度θとは癒合部位24を境界とする2つの骨の交差角度であり、この交差角度は写真を画像処理することによって求めることができる。   FIG. 12 is a diagram showing a characteristic curve representing the relationship between the load and the angle, with the horizontal axis representing the load W and the vertical axis representing the bone angle θ. As shown in this figure, it is known that the bone angle θ increases as the load W increases. The bone angle θ is an intersection angle between two bones with the fusion site 24 as a boundary, and this intersection angle can be obtained by image processing of a photograph.

そこで、荷重変化ΔWと角度変化Δθとから変化率Δθ/ΔWを算出するようにしてもよい。この値が0に近いほど治癒度合いが高いといえる。   Therefore, the change rate Δθ / ΔW may be calculated from the load change ΔW and the angle change Δθ. The closer this value is to 0, the higher the degree of healing.

以上のように、本実施の形態3によれば、癒合部位を境界とする2つの骨の交差角度の変化に基づいて癒合強度を評価することが可能である。その他、前記実施の形態1と同様の効果が得られることはもちろんである。   As described above, according to the third embodiment, it is possible to evaluate the fusion strength based on the change in the intersection angle between two bones with the fusion site as a boundary. Of course, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

なお、本発明は骨の癒合強度評価のみならず、構造物一般の強度あるいは劣化評価に広く利用できる。すなわち、例えば、橋梁上に自動車が渋滞している状態と、そうでない状態とで、特定の構造上重要な部材間のひずみ比を数年ごとに観測することで、劣化度合いが数値で管理でき、補強工事などの明確な指針とできる。この場合は、「健全」と仮定している部分と、「劣化している」と仮定している部分とで同様に劣化した場合は検出できない為、同時にいくつもの部材間をターゲットとし、ひずみ比の分布を得ることで、相対的に劣化の激しい箇所を発見し得るよう工夫する。   The present invention can be widely used not only for evaluation of bone fusion strength but also for general strength or deterioration evaluation of structures. That is, for example, the degree of deterioration can be managed numerically by observing the strain ratio between specific structurally important members every few years in a state where the automobile is congested on the bridge and a state where it is not. It can be a clear guideline for reinforcement work. In this case, since it cannot be detected when the part assumed to be “sound” and the part assumed to be “deteriorated” are similarly detected, a number of members are simultaneously targeted, and the strain ratio By obtaining the distribution of, I will devise to be able to find a relatively severely deteriorated location.

同様の原理で、立体駐車場の劣化評価もできる。すなわち、入庫前および入庫中とで構造上重要な部材間のひずみを定期的に観測する。   Based on the same principle, it is possible to evaluate the deterioration of a multistory parking lot. That is, strain between structurally important members is regularly observed before and during warehousing.

あるいは、例えば溶接修理前後で本法を適用することで、溶接修理で発生したひずみを評価することも可能である。   Alternatively, for example, by applying this method before and after welding repair, it is also possible to evaluate the strain generated by welding repair.

さらに例えば、ねじの増し締め前後で本法を適用することで、増し締めで発生したひずみを評価することも可能である。   Further, for example, by applying this method before and after the tightening of the screw, it is possible to evaluate the strain generated by the tightening.

さらには、航空機の安全管理にも応用できる。この場合は、就航後定期的に観測することで飛行による劣化を度合いを管理できる。   Furthermore, it can be applied to aircraft safety management. In this case, the degree of deterioration due to flight can be managed by periodically observing after service.

いずれの場合も、撮影するだけでよいため、非破壊、非接触であり、撮影器具とPC以外特別な機材も要求せず、さらには測定対象物の運用を阻害することなく評価を行い得るため、コストも低廉となることが予測でき、きわめて社会的に有益である。   In any case, since it is only necessary to shoot, it is non-destructive and non-contact, and does not require any special equipment other than the photographic tool and PC, and furthermore can be evaluated without obstructing the operation of the measurement object. The cost can be expected to be low, which is extremely socially beneficial.

10 X線源
20 被写体
21 骨
22 プレート
23 ネジ
23a ネジ穴
24 癒合部位
25 健全部位
30 イメージングプレート
40 画像処理装置
50 表示装置
10 X-ray source 20 Subject 21 Bone 22 Plate 23 Screw 23a Screw hole 24 Fusion site 25 Healthy site 30 Imaging plate 40 Image processing device 50 Display device

Claims (14)

患部に含まれる骨折した骨に、創内に埋め込んだプレートをネジ留めして架橋する、あるいは創外でネジを架橋することによって前記骨の癒合を促す骨折治療の治療過程で前記骨の癒合強度を評価する癒合強度評価装置の作動方法であって、
前記患部に荷重をかけない状態で前記患部を撮影する第1の撮影工程と、
前記患部に荷重をかけた状態で前記患部を撮影する第2の撮影工程と、
前記第1の撮影工程で撮影された画像に基づいて前記患部の癒合部位を跨ぐ前記ネジ間の寸法及び前記患部の健全部位にある前記ネジ間の寸法を検出する第1の検出工程と、
前記第2の撮影工程で撮影された画像に基づいて前記患部の癒合部位を跨ぐ前記ネジ間の寸法及び前記患部の健全部位にある前記ネジ間の寸法を検出する第2の検出工程と、
前記第1の検出工程及び前記第2の検出工程で検出された前記ネジ間の寸法に基づいて前記患部の癒合部位のひずみ及び前記患部の健全部位のひずみを計算する計算工程と、
前記計算工程で計算された前記患部の癒合部位のひずみが前記患部の健全部位のひずみに近いほど前記骨の癒合強度が高いと評価する評価工程と、
前記評価工程で評価された前記骨の癒合強度を提示する提示工程と
を備えることを特徴とする癒合強度評価装置の作動方法。
The bone healing strength in the treatment of fracture treatment that promotes bone healing by screwing the bone embedded in the wound to the fractured bone contained in the affected area, or by cross-linking the screw outside the wound A method for operating a fusion strength evaluation device for evaluating
A first imaging step of imaging the affected area in a state where no load is applied to the affected area;
A second imaging step of imaging the affected area with a load applied to the affected area;
A first detection step of detecting a dimension between the screws straddling a fusion site of the affected part and a dimension between the screws in a healthy part of the affected part based on the image photographed in the first photographing step;
A second detection step of detecting a dimension between the screws straddling a fusion site of the affected part and a dimension between the screws in a healthy part of the affected part based on the image photographed in the second photographing step;
A calculation step of calculating a strain of the fusion site of the affected part and a strain of the healthy site of the affected part based on the dimensions between the screws detected in the first detection step and the second detection step;
An evaluation step for evaluating that the healing strength of the bone is higher as the strain of the fusion site of the affected area calculated in the calculation step is closer to the strain of the healthy site of the affected area;
Method of operating a fusion strength evaluation apparatus according to a presenting step of presenting the fusion strength of the bone is evaluated by the evaluation process.
前記第1の検出工程では、前記第1の撮影工程で撮影された画像の中から前記患部の癒合部位を跨ぐサブセット領域と前記患部の健全部位にあるサブセット領域とがユーザによって指定されると、指定されたサブセット領域の図心に基づいて前記ネジ間の寸法を検出することを特徴とする請求項1記載の癒合強度評価装置の作動方法。 In the first detection step, when a user designates a subset region straddling the fusion site of the affected part and a subset region in a healthy part of the affected part from the images taken in the first imaging step, The method for operating a fusion strength evaluation device according to claim 1, wherein a dimension between the screws is detected based on a centroid of a designated subset region. 前記第1の検出工程では、前記第1の撮影工程で撮影された画像に含まれる部位のうち他の部位と比較してひずみの大きい部位を前記患部の癒合部位として特定するとともに前記他の部位を前記患部の健全部位として特定し、特定した前記患部の癒合部位を跨ぐサブセット領域の図心と前記患部の健全部位にあるサブセット領域の図心とに基づいて前記ネジ間の寸法を検出することを特徴とする請求項1記載の癒合強度評価装置の作動方法。 In the first detection step, a portion having a larger strain than the other portion among the portions included in the image photographed in the first photographing step is specified as a fusion portion of the affected part and the other portion Is determined as a healthy part of the affected part, and the dimension between the screws is detected based on the centroid of the subset region straddling the fusion part of the specified affected part and the centroid of the subset region in the healthy part of the affected part. The operation method of the fusion strength evaluation apparatus according to claim 1. 前記第2の検出工程では、前記サブセット領域にもっとも類似しているサブセット領域を前記第2の撮影工程で撮影された画像の中から画像相関法を用いたパターンマッチングによって探索し、探索したサブセット領域の図心に基づいて前記ネジ間の寸法を検出することを特徴とする請求項2又は3記載の癒合強度評価装置の作動方法。 In the second detection step, a subset region that is most similar to the subset region is searched from the images photographed in the second photographing step by pattern matching using an image correlation method. The operation method of the fusion strength evaluation apparatus according to claim 2, wherein a dimension between the screws is detected based on the centroid of the joint. 前記第2の検出工程では、エッジ検出または位相相関法を用いた画像処理によって前記第2の撮影工程で撮影された画像の中から前記ネジの位置を検出することを特徴とする請求項2又は3記載の癒合強度評価装置の作動方法。 The position of the screw is detected from the image photographed in the second photographing step by image processing using edge detection or phase correlation method in the second detecting step. 3. A method for operating the fusion strength evaluation device according to 3. 前記評価工程では、「前記健全部位のひずみ/前記癒合部位のひずみ」*100[%]によって前記骨の癒合強度を評価することを特徴とする請求項1記載の癒合強度評価装置の作動方法。 The operation method of the fusion strength evaluation apparatus according to claim 1, wherein, in the evaluation step, the fusion strength of the bone is evaluated based on "strain of the healthy site / strain of the fusion site" * 100 [%]. 前記評価工程では、前記患部の左右あるいはそれ以上それぞれについて前記骨の癒合強度を評価することを特徴とする請求項1記載の癒合強度評価装置の作動方法。 The operation method of the fusion strength evaluation apparatus according to claim 1, wherein, in the evaluation step, the fusion strength of the bone is evaluated for each of the left and right sides of the affected part or more. 前記第1の撮影工程及び前記第2の撮影工程では、単純X線によって前記患部を撮影することを特徴とする請求項1記載の癒合強度評価装置の作動方法。 The operation method of the fusion strength evaluation apparatus according to claim 1, wherein in the first imaging step and the second imaging step, the affected part is imaged by simple X-rays. 前記ネジを抜去した後は、前記ネジに代えて前記骨に開いたネジ穴を用いることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の癒合強度評価装置の作動方法。 The method for operating the fusion strength evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein after removing the screw, a screw hole opened in the bone is used instead of the screw. 前記評価工程では、前記第1の撮影工程で撮影された画像と前記第2の撮影工程で撮影された画像の撮影倍率の変化を前記癒合部位のひずみと前記健全部位のひずみとに基づいてキャンセルしたうえで前記骨の癒合強度を評価することを特徴とする請求項1記載の癒合強度評価装置の作動方法。 In the evaluation step, a change in imaging magnification of the image taken in the first imaging step and the image taken in the second imaging step is canceled based on the strain at the fusion site and the strain at the healthy site. The operation method of the fusion strength evaluation apparatus according to claim 1, wherein the fusion strength of the bone is evaluated. 前記評価工程では、荷重前に撮影された画像を、荷重中に撮影された画像に対して、荷重が解放された状態と考えることで、前記撮影倍率の変化をx、荷重解放による前記癒合部位の寸法aの伸びをΔa、荷重解放による前記健全部位の寸法aの伸びをΔaとした場合、次式をn乗することで最右辺における分子及び分母の「1」の影響が無視できるようひずみεを拡大し、前記撮影倍率の変化をキャンセルすることを特徴とする請求項10記載の癒合強度評価装置の作動方法。
Figure 0005585956
In the evaluation step, the image taken before the load is considered to be a state in which the load is released with respect to the image taken during the load. When the elongation of the dimension a 1 of the above is Δa 1 and the elongation of the healthy part dimension a 2 due to load release is Δa 2 , the influence of “1” of the numerator and denominator on the rightmost side is obtained by raising the following expression to the nth power The operation method of the fusion strength evaluation apparatus according to claim 10 , wherein the strain ε is enlarged so that it can be ignored, and the change in the imaging magnification is canceled.
Figure 0005585956
さらに、
前記癒合部位を境界とする2つの骨の交差角度θを画像処理によって求め、
前記患部にかかる荷重Wの荷重変化ΔWと前記交差角度θの角度変化Δθとから変化率Δθ/ΔWを算出し、
前記変化率Δθ/ΔWに基づいて前記骨の癒合強度を評価する
ことを特徴とする請求項1記載の癒合強度評価装置の作動方法。
further,
Finding the crossing angle θ of two bones with the fusion site as a boundary by image processing,
The rate of change Δθ / ΔW is calculated from the load change ΔW of the load W applied to the affected area and the angle change Δθ of the intersection angle θ,
Evaluate the bone healing strength based on the rate of change Δθ / ΔW
The operation method of the fusion strength evaluation apparatus according to claim 1.
前記評価工程では、所定期間ごとに荷重前および荷重中の撮影を行い「前記患部の健全部位のひずみ」/「前記患部の癒合部位のひずみ」の値の増加傾向で癒合強度の増加を評価することを特徴とする請求項1記載の癒合強度評価装置の作動方法。 In the evaluation step, imaging is performed before and during loading for each predetermined period, and the increase in the fusion strength is evaluated by the increasing tendency of the values of “strain of the healthy part of the affected part” / “strain of the fused part of the affected part”. The operation method of the fusion strength evaluation apparatus according to claim 1. 患部に含まれる骨折した骨に、創内に埋め込んだプレートをネジ留めして架橋する、あるいは創外でネジを架橋することによって前記骨の癒合を促す骨折治療の治療過程で前記骨の癒合強度を評価する癒合強度評価装置であって、
前記患部に荷重をかけない状態で前記患部を撮影するとともに、前記患部に荷重をかけた状態で前記患部を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって前記患部に荷重をかけない状態で撮影された画像に基づいて前記患部の癒合部位を跨ぐ前記ネジ間の寸法及び前記患部の健全部位にある前記ネジ間の寸法を検出する第1の検出手段と、
前記撮影手段によって前記患部に荷重をかけた状態で撮影された画像に基づいて前記患部の癒合部位を跨ぐ前記ネジ間の寸法及び前記患部の健全部位にある前記ネジ間の寸法を検出する第2の検出手段と、
前記第1の検出手段及び前記第2の検出手段によって検出された前記ネジ間の寸法に基づいて前記患部の癒合部位のひずみ及び前記患部の健全部位のひずみを計算する計算手段と、
前記計算手段によって計算された前記患部の癒合部位のひずみが前記患部の健全部位のひずみに近いほど前記骨の癒合強度が高いと評価する評価手段と、
前記評価手段によって評価された前記骨の癒合強度を提示する提示手段と
を備えることを特徴とする癒合強度評価装置。
The bone healing strength in the treatment of fracture treatment that promotes bone healing by screwing the bone embedded in the wound to the fractured bone contained in the affected area, or by cross-linking the screw outside the wound A fusion strength evaluation device for evaluating
An imaging means for imaging the affected area in a state where no load is applied to the affected area, and imaging the affected area in a state where a load is applied to the affected area;
First detecting a dimension between the screws straddling a fusion site of the affected part and a dimension between the screws in a healthy part of the affected part based on an image photographed without applying a load to the affected part by the imaging unit Detecting means of
Secondly, a dimension between the screws straddling a fusion site of the affected area and a dimension between the screws at a healthy site of the affected area are detected based on an image photographed with the load applied to the affected area by the imaging means. Detecting means of
Calculation means for calculating strain at the fusion site of the affected area and strain at the healthy site of the affected area based on the dimensions between the screws detected by the first detection means and the second detection means;
An evaluation means for evaluating that the healing strength of the bone is higher as the strain of the fusion site of the affected area calculated by the calculation means is closer to the strain of the healthy site of the affected area;
A fusion strength evaluation apparatus comprising: presentation means for presenting the bone fusion strength evaluated by the evaluation means.
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