JP6449753B2 - Joint inflammation detection device - Google Patents
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Description
本発明は、骨から発生する弾性波を検出することで、関節部位の炎症の有無や位置を特定する関節炎症検出装置に関する。 The present invention relates to a joint inflammation detection device that identifies the presence or absence and position of inflammation at a joint site by detecting elastic waves generated from bone.
例えば、膝関節等に生じた関節炎症を診断する場合に、一般的にＸ線、磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）、コンピュータトポグラフィー（ＣＴ）等が利用されている。Ｘ線は最も広く一般的に利用されている技術であるが、体に放射線を照射することから、妊娠中などは特に注意が必要となる。また、Ｘ線は静的なモードでしか撮像することができないという問題がある。ＭＲＩは、高エネルギー磁場を利用するため、体内に金属等の物質が含まれている場合には特に注意が必要となる。ＣＴは、Ｘ線を使用するため、妊娠中などは特に注意が必要となり、また、静的なモードでしか撮像することができないという問題も有している。 For example, when diagnosing joint inflammation occurring in a knee joint or the like, X-rays, a magnetic resonance diagnostic apparatus (MRI), computer topography (CT), or the like is generally used. X-ray is the most widely used technique, but it requires special attention during pregnancy because it irradiates the body with radiation. Further, there is a problem that X-rays can be imaged only in a static mode. Since MRI uses a high-energy magnetic field, special attention is required when a substance such as a metal is contained in the body. Since CT uses X-rays, special attention is required during pregnancy and the like, and there is also a problem that imaging can be performed only in a static mode.
以上のように現在一般的に利用されている関節炎症の診断には上記のような問題があり、これらを解決する技術の開発が強く望まれている。上記問題に関連する技術として、例えば特許文献１及び非特許文献１に示す技術が開示されている。 As described above, there are problems as described above in the diagnosis of joint inflammation currently in general use, and development of a technique for solving these problems is strongly desired. As a technique related to the above problem, for example, techniques disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 are disclosed.
特許文献１に示す技術は、生体用音響センサ（１４）と、診断装置（１８）を含んで構成され、診断装置（１８）は、症状グレードごとの典型診断情報（１００）が記憶される記憶部（９０）と、診断のためのデータ処理等を行う制御部（８０）と、診断結果を表示する表示部（７０）を含んで構成され、制御部（８０）は、生体用音響センサ（１４）の実検出信号の周波数スペクトル特性の情報である実診断情報を生成する実診断情報生成部（８２）と、実診断情報を検索キーとして、記憶部（１８）を検索し、実診断情報に最も相関関係が強い典型診断情報を特定する典型診断情報特定部（８４）と、特定された典型診断情報に対応する症状グレードを出力する症状グレード出力部（８６）を含んで構成されるものである。 The technique shown in Patent Document 1 includes a biological acoustic sensor (14) and a diagnostic device (18), and the diagnostic device (18) stores typical diagnostic information (100) for each symptom grade. Unit (90), a control unit (80) that performs data processing for diagnosis, and a display unit (70) that displays the diagnosis result. The control unit (80) includes a biological acoustic sensor ( 14) The actual diagnosis information generating unit (82) that generates the actual diagnosis information that is the frequency spectrum characteristic information of the actual detection signal and the storage unit (18) are searched using the actual diagnosis information as a search key. Including a typical diagnostic information specifying unit (84) for specifying typical diagnostic information having the strongest correlation with a symptom grade output unit (86) for outputting a symptom grade corresponding to the specified typical diagnostic information It is.
非特許文献１に示す技術は、運動に伴って関節から発生する音を聴診器で測定し、ウェーブレット変換を用いて分析することで、炎症状態を診断するものである。 The technique shown in Non-Patent Document 1 diagnoses an inflammatory condition by measuring a sound generated from a joint with exercise with a stethoscope and analyzing it using wavelet transform.
しかしながら、上記各文献に示す技術は、いずれも関節部位で生じるを音響を検出するものであるため、雑音やノイズの影響により正確性が十分ではないという課題を有する。 However, each of the techniques described in the above documents has a problem that the accuracy is not sufficient due to noise or the influence of noise because it detects sound generated at a joint part.
本発明は、関節部位に生じている炎症を骨から生じる弾性波を検出することで、炎症の有無及びその位置や大きさを特定する関節炎症検出装置を提供する。 The present invention provides a joint inflammation detection device that identifies the presence or absence of inflammation and the position and size thereof by detecting elastic waves generated from bones that cause inflammation at joint sites.
本発明に係る関節炎症検出装置は、検査対象者の関節部位に複数配設され、前記関節部位の動作時に当該関節部位における骨から生じる弾性波を超音波の検出信号として検出するセンサと、前記検出信号を増幅する増幅器と、増幅された前記検出信号に基づいて、前記検査対象者の骨に生じている炎症の有無を判定する炎症判定手段とを備えるものである。 A plurality of joint inflammation detection devices according to the present invention are disposed at a joint site of a subject to be examined, and a sensor that detects an elastic wave generated from a bone at the joint site as an ultrasonic detection signal during the operation of the joint site; An amplifier for amplifying a detection signal, and inflammation determination means for determining the presence or absence of inflammation occurring in the bone of the examination subject based on the amplified detection signal.
このように、本発明に係る関節炎症検出装置においては、検査対象者の関節部位に複数配設され、前記関節部位の動作時に当該関節部位における骨から生じる弾性波を超音波の検出信号として検出するセンサと、前記検出信号を増幅する増幅器と、増幅された前記検出信号に基づいて、前記検査対象者の骨に生じている炎症の有無を判定する炎症判定手段とを備えるため、検査対象者の体に必要以上の負荷を掛けることなく、年齢と共に骨に生じた異常（例えば、変形や破壊等）による弾性エネルギーを超音波として検出することで炎症の有無を正確に検出することができるという効果を奏する。 As described above, in the joint inflammation detection apparatus according to the present invention, a plurality of elastic members generated at the joint site of the subject to be examined are detected as ultrasonic detection signals. A subject to be examined, an amplifier for amplifying the detection signal, and inflammation determination means for judging the presence or absence of inflammation occurring in the bone of the subject to be examined based on the amplified detection signal. It is possible to accurately detect the presence or absence of inflammation by detecting elastic energy as an ultrasonic wave due to abnormalities (for example, deformation or destruction) occurring in the bone with age without imposing an unnecessary load on the body. There is an effect.
本発明に係る関節炎症検出装置は、前記炎症判定手段が、前記検出信号における最大振幅の値が所定の閾値を超えている場合に前記炎症が有ると判定するものである。 In the joint inflammation detection device according to the present invention, the inflammation determination means determines that the inflammation is present when the value of the maximum amplitude in the detection signal exceeds a predetermined threshold value.
このように、本発明に係る関節炎症検出装置においては、検出信号における最大振幅の値が所定の閾値を超えている場合に前記炎症が有ると判定するため、検査対象者の体に必要以上の負荷を掛けることなく、炎症の有無を正確に検出することができるという効果を奏する。 As described above, in the joint inflammation detection device according to the present invention, when the value of the maximum amplitude in the detection signal exceeds a predetermined threshold, it is determined that the inflammation is present. There is an effect that the presence or absence of inflammation can be accurately detected without applying a load.
本発明に係る関節炎症検出装置は、前記関節部位が屈曲した状態から進展した状態又は前記関節部位が進展した状態から屈曲した状態に移行する移行動作を行う際に、前記検出信号が連続して複数検出された場合に前記炎症が有ると判定するものである。 The joint inflammation detection device according to the present invention continuously detects the detection signal when performing a transition operation in which the joint part moves from a bent state or a state in which the joint part advances to a bent state. When a plurality of detections are detected, it is determined that the inflammation is present.
このように、本発明に係る関節炎症検出装置においては、関節部位が屈曲した状態から進展した状態又は関節部位が進展した状態から屈曲した状態に移行する移行動作を行う際に、検出信号が連続して複数検出された場合に炎症が有ると判定するため、検査対象者の体に必要以上の負荷を掛けることなく、炎症の有無を正確に検出することができるという効果を奏する。 As described above, in the joint inflammation detection apparatus according to the present invention, the detection signal is continuously generated when performing the transition operation in which the joint part is advanced from the bent state or the joint part is advanced to the bent state. Since it is determined that there is inflammation when a plurality of detections are detected, there is an effect that the presence or absence of inflammation can be accurately detected without imposing an unnecessary load on the body of the subject to be examined.
本発明に係る関節炎症検出装置は、前記炎症判定手段が、前記関節部位が屈曲した状態から進展した状態又は前記関節部位が進展した状態から屈曲した状態に移行する移行動作を行う際に、初期の動作において前記検出信号が検出された場合に前記炎症が有ると判定するものである。 In the joint inflammation detection device according to the present invention, when the inflammation determination unit performs a transition operation in which the joint part moves from the bent state to the advanced state or the joint part advances from the advanced state to the bent state. When the detection signal is detected in the operation, it is determined that the inflammation is present.
このように、本発明に係る関節炎症検出装置においては、関節部位が屈曲した状態から進展した状態又は関節部位が進展した状態から屈曲した状態に移行する移行動作を行う際に、初期の動作において検出信号が検出された場合に炎症が有ると判定するため、検査対象者の体に必要以上の負荷を掛けることなく、炎症の有無を正確に検出することができるという効果を奏する。 As described above, in the joint inflammation detection device according to the present invention, when performing a transition operation for shifting from a state where the joint part is bent or a state where the joint part is advanced to a bent state, in the initial operation, Since it is determined that there is inflammation when the detection signal is detected, there is an effect that the presence or absence of inflammation can be accurately detected without imposing an unnecessary load on the body of the subject to be examined.
本発明に係る関節炎症検出装置は、前記炎症判定手段が、前記関節部位が屈曲した状態から進展した状態又は前記関節部位が進展した状態から屈曲した状態に移行する移行動作を行う際に、前記移行動作を複数回行い、毎回の動作において前記検出信号が検出された場合に、前記炎症が有ると判定するものである。 In the joint inflammation detection device according to the present invention, when the inflammation determination means performs a transition operation in which the joint part moves from the bent state or the joint part moves from the advanced state to the bent state, The transition operation is performed a plurality of times, and when the detection signal is detected in each operation, it is determined that the inflammation is present.
このように、本発明に係る関節炎症検出装置においては、関節部位が屈曲した状態から進展した状態又は前記関節部位が進展した状態から屈曲した状態に移行する移行動作を行う際に、前記移行動作を複数回行い、毎回の動作において検出信号が検出された場合に炎症が有ると判定するため、検査対象者の体に必要以上の負荷を掛けることなく、炎症の有無を正確に検出することができるという効果を奏する。 As described above, in the joint inflammation detection device according to the present invention, when performing the transition operation for transitioning from the state where the joint part is bent or the state where the joint part is advanced to the bent state, the transition operation is performed. Multiple times, and it is determined that there is inflammation when a detection signal is detected in each operation. Therefore, it is possible to accurately detect the presence or absence of inflammation without imposing an unnecessary load on the body of the subject to be inspected. There is an effect that can be done.
本発明に係る関節炎症検出装置は、前記センサを複数備え、前記炎症判定手段が、複数の前記センサから得られた前記検出信号に基づいて、前記炎症の位置を特定するものである。 The joint inflammation detection apparatus according to the present invention includes a plurality of the sensors, and the inflammation determination means specifies the position of the inflammation based on the detection signals obtained from the plurality of sensors.
このように、本発明に係る関節炎症検出装置においては、前記センサを複数備え、前記炎症判定手段が、複数の前記センサから得られた前記検出信号に基づいて、前記炎症の位置を特定するため、簡単な構成で炎症の位置まで正確に特定することが可能になるという効果を奏する。 Thus, in the joint inflammation detection apparatus according to the present invention, a plurality of the sensors are provided, and the inflammation determination means specifies the inflammation position based on the detection signals obtained from the plurality of sensors. The effect is that it becomes possible to accurately identify the position of inflammation with a simple configuration.
本発明に係る関節炎症検出装置は、前記関節部位の接合箇所を中心として、少なくとも４つ以上の前記センサが前記中心から放射状に分散する位置に配設され、前記炎症判定手段が、４つ以上の前記センサのうち、任意の３つの前記センサで特定される前記炎症の位置を複数のパターンで演算して３次元上の前記炎症の位置を特定するものである。 In the joint inflammation detection apparatus according to the present invention, at least four or more of the sensors are arranged at positions where the joints are radially distributed from the joint center, and the inflammation determination means includes four or more. Among these sensors, the inflammation position specified by any three of the sensors is calculated in a plurality of patterns to specify the inflammation position in three dimensions.
このように、本発明に係る関節炎症検出装置においては、前記関節部位の接合箇所を中心として、少なくとも４つ以上の前記センサが前記中心から放射状に分散する位置に配設され、前記炎症判定手段が、４つ以上の前記センサのうち、任意の３つの前記センサで特定される前記炎症の位置を複数のパターンで演算して３次元上の前記炎症の位置を特定するため、炎症の正確な位置を３次元的に求めることが可能になるという効果を奏する。 As described above, in the joint inflammation detection device according to the present invention, at least four or more of the sensors are arranged at positions where the joints are radially dispersed from the joint center, and the inflammation determination means However, since the position of the inflammation specified by any three of the four or more sensors is calculated in a plurality of patterns to identify the position of the inflammation in three dimensions, the inflammation is accurately detected. There is an effect that the position can be obtained three-dimensionally.
本発明に係る関節炎症検出装置は、前記関節部位で接合される第１部位及び第２部位のそれぞれに配設され、前記第１部位及び前記第２部位の関節の動作角度を検出する角度検出手段と、前記炎症判定手段が特定した前記炎症の位置と、前記角度検出手段及び前記各センサに基づいて特定される炎症の位置とを比較して、前記炎症の位置を決定する炎症位置決定手段とを備えるものである。 The joint inflammation detection device according to the present invention is disposed at each of the first part and the second part joined at the joint part, and detects the joint operating angle of the first part and the second part. Means for determining the position of the inflammation by comparing the position of the inflammation specified by the means and the inflammation determination means with the position of the inflammation specified based on the angle detection means and each sensor Are provided.
このように、本発明に係る関節炎症検出装置においては、前記関節部位で接合される第１部位及び第２部位のそれぞれに配設され、前記第１部位及び前記第２部位の関節の動作角度を検出する角度検出手段と、前記炎症判定手段が特定した前記炎症の位置と、前記角度検出手段及び前記各センサに基づいて特定される炎症の位置とを比較して、前記炎症の位置を決定する炎症位置決定手段とを備えるため、炎症判定手段が特定した炎症の位置と、角度検出手段及び各センサに基づいて特定される炎症の位置との一致／不一致を判定した上で、最終的な炎症の位置を決定することができ、炎症の位置を高精度に検出することが可能になるという効果を奏する。 As described above, in the joint inflammation detection apparatus according to the present invention, the joint operating angles of the first part and the second part are arranged in each of the first part and the second part joined at the joint part. The position of the inflammation is determined by comparing the position of the inflammation identified by the inflammation determination means with the angle detection means for detecting the inflammation and the position of the inflammation identified based on the angle detection means and the sensors. And determining the coincidence / mismatch between the inflammation position specified by the inflammation determination means and the inflammation position specified based on the angle detection means and each sensor. The position of inflammation can be determined, and the effect of being able to detect the position of inflammation with high accuracy is achieved.
以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。 Embodiments of the present invention will be described below. Also, the same reference numerals are given to the same elements throughout the present embodiment.
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る関節炎症検出装置について、図１ないし図１０を用いて説明する。本実施形態に係る関節炎症検出装置は、検査対象者の関節部位に複数配設され、関節部位の動作時に当該関節部位における骨から生じる弾性波を超音波の検出信号として検出する複数のＡＥセンサ（アコースティック・エミッションセンサ）の検出信号を用いて検査対象者の骨に生じている炎症の有無及び炎症の位置を特定する。
(First embodiment of the present invention)
The joint inflammation detection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. The joint inflammation detection device according to the present embodiment is provided with a plurality of AE sensors that are arranged in the joint region of the examinee and detect elastic waves generated from bones in the joint region as ultrasonic detection signals when the joint region is operated. Using the detection signal of (acoustic emission sensor), the presence or absence of inflammation occurring in the bone of the subject to be examined and the position of the inflammation are specified.
ここで、ＡＥセンサは、一般的に、構造物に発生する亀裂や変形等の位置、大きさを弾性波で計測し、構造物の劣化度合いを診断するのに利用されているセンサである。本実施形態においては、骨についても構造物と同様の経年劣化があることから、このＡＥセンサを関節部位の炎症の検出に適用したものである。なお、本実施形態においては、特に、膝の関節部位における炎症を検出することを具体例として説明するが、その他、足首、肘、手首、首、肩、腰等の関節部位においても本実施形態の技術を適用可能である。 Here, the AE sensor is a sensor that is generally used for diagnosing the degree of deterioration of a structure by measuring the position and size of a crack or deformation generated in the structure with an elastic wave. In the present embodiment, the bone also has aged deterioration similar to that of the structure, so this AE sensor is applied to the detection of inflammation at the joint site. In the present embodiment, detection of inflammation in the joint portion of the knee is specifically described as a specific example, but the present embodiment is also applied to joint portions such as the ankle, elbow, wrist, neck, shoulder, and waist. The technology can be applied.
膝関節炎（osteoarthritis：OA）は全ての人々に障害をもたらすものであり、高齢化と共にその炎症は増大する。ＯＡは初期段階で早期治療を開始することが必要であるが、現在の検査方法では初期の段階でＯＡを発見して診断するのは困難となっている。高齢化社会の中でＯＡの流行を抑えるためにも習慣的に膝関節部位の検査を行う必要がある。そこで、以下の技術を利用することで、簡単な検査で検査対象者に負担を掛けることなく確実にＯＡを検出することができる。 Osteoarthritis (OA) is damaging to all people and its inflammation increases with aging. Although it is necessary to start early treatment at an early stage, it is difficult for OA to be found and diagnosed at an early stage by the current examination method. In order to suppress the OA epidemic in an aging society, it is necessary to routinely examine the knee joint region. Therefore, by using the following technique, it is possible to reliably detect OA with a simple inspection without placing a burden on the subject to be inspected.
図１は、本実施形態に係る関節炎症検出装置の構成を示す図である。本実施形態に係る関節炎症検出装置１は、検査対象者の大腿骨及び／又は脛骨の骨頭部に対応する膝関節部位に複数装着され、膝関節の屈伸動作時に生じる弾性波を超音波信号として検出すると共に、この超音波信号を増幅する前置増幅器（プリアンプ）を有する複数のＡＥセンサ２と、プリアンプで増幅された超音波信号を増幅して検出信号とする増幅器（アンプ）３と、増幅された検出信号を取得し、当該検出信号を解析するためのコンピュータ５に入力する検出信号取得部４とを備える。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a joint inflammation detection device according to the present embodiment. The joint inflammation detection device 1 according to the present embodiment is mounted on a plurality of knee joint portions corresponding to the femoral head and / or the tibial head of the subject to be examined, and an elastic wave generated during the bending / extending operation of the knee joint as an ultrasonic signal. A plurality of AE sensors 2 having a preamplifier (preamplifier) for detecting and amplifying the ultrasonic signal, an amplifier (amplifier) 3 for amplifying the ultrasonic signal amplified by the preamplifier to be a detection signal, and amplification A detection signal acquisition unit 4 that acquires the detected signal and inputs the detection signal to a computer 5 for analyzing the detection signal.
ＡＥセンサ２は、炎症の位置を特定するために検査対象者の膝関節部位に複数配設される。ＡＥセンサ２を２つ配設する場合は、炎症の位置をそれぞれのＡＥセンサ２（センサａ、センサｂ）からの距離に応じてセンサａ，センサｂ間の距離の比率で特定することが可能である。また、ＡＥセンサ２を３つ配設する場合は、炎症の位置をそれぞれのＡＥセンサ２（センサａ，センサｂ，センサｃ）からの距離の比率に応じて二次元的に特定することが可能である。さらに、ＡＥセンサ２を４つ配設する場合は、炎症の位置をそれぞれのＡＥセンサ２（センサａ，センサｂ，センサｃ，センサｄ）のうち任意の３つのＡＥセンサ２（例えば、センサａ，センサｂ及びセンサｃ）からの距離の比率に応じて二次元的に炎症の位置を特定し、次に他の任意の３つのＡＥセンサ２（例えば、センサｂ，センサｃ及びセンサｄ）からの距離の比率に応じて二次元的に炎症の位置を特定する。特定されたそれぞれの２次元上の炎症の位置に基づいて、３次元上の炎症位置を特定することが可能である。 A plurality of AE sensors 2 are arranged at the knee joint site of the subject to be examined in order to specify the position of inflammation. When two AE sensors 2 are provided, the position of inflammation can be specified by the ratio of the distance between the sensors a and b according to the distance from each AE sensor 2 (sensor a, sensor b). It is. When three AE sensors 2 are provided, the position of inflammation can be specified two-dimensionally according to the ratio of the distance from each AE sensor 2 (sensor a, sensor b, sensor c). It is. Further, when four AE sensors 2 are provided, any three AE sensors 2 (for example, the sensor a) of the AE sensors 2 (sensor a, sensor b, sensor c, sensor d) are positioned at the inflammation. , The position of inflammation two-dimensionally according to the ratio of the distance from sensor b and sensor c), and then from any other three AE sensors 2 (eg sensor b, sensor c and sensor d) The position of inflammation is identified two-dimensionally according to the distance ratio. Based on each identified two-dimensional inflammation location, it is possible to identify a three-dimensional inflammation location.
なお、炎症の位置を特定せずに炎症の有無のみを判定する場合は、ＡＥセンサ２は１つのみ配設されるようにしてもよい。 Note that when only the presence or absence of inflammation is determined without specifying the position of inflammation, only one AE sensor 2 may be provided.
図２は、膝関節部位に４つのＡＥセンサ２を配設した場合の図である。図２においては、４つのＡＥセンサ２を配設することで、炎症の位置を３次元的に検出することが可能となる。なお、炎症の位置は、例えばモアレトポグラフィ等の技術を利用することで特定することが可能である。 FIG. 2 is a diagram in the case where four AE sensors 2 are disposed in the knee joint region. In FIG. 2, by arranging four AE sensors 2, it is possible to detect the position of inflammation three-dimensionally. The position of inflammation can be specified by using a technique such as moire topography, for example.
ＡＥセンサ２で検出されるＡＥ波は、主に超音波領域（２０ｋＨｚ〜数ＭＨｚ）の信号として検出される。検出された超音波信号は、プリアンプ及び増幅器３で増幅されて検出信号としてコンピュータ５に入力される。コンピュータ５では、入力された検出信号に基づいて、膝関節の異常を診断する。 The AE wave detected by the AE sensor 2 is mainly detected as a signal in the ultrasonic region (20 kHz to several MHz). The detected ultrasonic signal is amplified by the preamplifier and the amplifier 3 and input to the computer 5 as a detection signal. The computer 5 diagnoses an abnormality of the knee joint based on the input detection signal.
図３は、本実施形態に係る関節炎症検出装置におけるコンピュータの機能ブロック図である。コンピュータ５は、検出信号のデータを読み込む検出信号読込部３１と、読み込んだデータのうち不要なデータ（ノイズと判断されるデータ）を閾値処理により削除する閾値処理部３２と、閾値処理されたデータに基づいてＡＥパラメータ（カウント数、立ち上がり時間、持続時間、最大振幅、ＡＥエネルギー等）の計算を行うＡＥパラメータ演算部３３と、演算された結果に基づいて膝関節の異常を診断する異常診断部３４と、異常診断部３４において膝関節に異常があると診断された場合に、ＡＥパラメータに基づいて異常部分（炎症箇所）の位置を特定する炎症位置特定部３５と、診断結果及び炎症位置等をディスプレイや帳票に出力する出力制御部３６とを備える。 FIG. 3 is a functional block diagram of a computer in the joint inflammation detection apparatus according to the present embodiment. The computer 5 includes a detection signal reading unit 31 that reads data of a detection signal, a threshold processing unit 32 that deletes unnecessary data (data determined to be noise) from the read data by threshold processing, and data subjected to threshold processing AE parameter calculation unit 33 that calculates AE parameters (count number, rise time, duration, maximum amplitude, AE energy, etc.) based on the above, and an abnormality diagnosis unit that diagnoses knee joint abnormalities based on the calculated results 34, an inflammation position specifying unit 35 for specifying the position of an abnormal part (inflamed part) based on the AE parameter when the abnormality diagnosing part 34 is diagnosed as having an abnormality in the knee joint, a diagnosis result, an inflammatory position, etc. Is output to a display or a form.
図４は、本実施形態に係る関節炎症検出装置で検出された検出信号の一例を示す図である。ＡＥセンサ２では上述したように超音波領域の信号が図４のような波形で検出される。一般的には、パーライトのような鋼やフェライト等のように硬い物質に変形や破壊が生じていると、図４に示すような弾性波が検出され、その挙動を捉えることで物質の疲労を検知する。ここでは、膝関節部位の骨が生じる弾性波の挙動を捉えることで、加齢による骨の疲労損傷を検知する。検出信号からは、図４に示すように、カウント数、立ち上がり時間、持続時間、最大振幅、ＡＥエネルギー等のパラメータを取得することが可能であり、これらのパラメータに基づいて、膝関節の異常が診断される。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a detection signal detected by the joint inflammation detection apparatus according to the present embodiment. As described above, the AE sensor 2 detects a signal in the ultrasonic region with a waveform as shown in FIG. In general, when a hard material such as steel or ferrite like pearlite is deformed or broken, an elastic wave as shown in FIG. 4 is detected, and the behavior of the material is detected to prevent fatigue of the material. Detect. Here, the fatigue damage of the bone due to aging is detected by capturing the behavior of the elastic wave generated by the bone at the knee joint site. As shown in FIG. 4, parameters such as the count number, rise time, duration, maximum amplitude, and AE energy can be acquired from the detection signal. Based on these parameters, abnormalities in the knee joint can be detected. Diagnosed.
例えば、以下の実験結果で示すように、弾性波が検出されるタイミング（又は頻度）に応じて、炎症の有無を診断したり、波形の最大振幅の大きさに応じて病変部の大きさを診断（最大振幅が大きい程病変部のサイズが大きい）したり、カウント数の多さによって病変部の大きさを診断（カウント数が多い程病変部のサイズが大きい）することが可能である。 For example, as shown in the following experimental results, the presence or absence of inflammation is diagnosed according to the timing (or frequency) at which the elastic wave is detected, or the size of the lesion is determined according to the maximum amplitude of the waveform. It is possible to diagnose (the larger the maximum amplitude, the larger the size of the lesioned part), or to diagnose the size of the lesioned part by the larger number of counts (the larger the number of counts, the larger the size of the lesioned part).
異常診断部３４による診断処理を具体的に説明する。本発明における診断を行うにあたって、発明者らは予め以下の実験を行った。実験対象者を（１）２０歳代、（２）４０歳代、（３）６０歳代、（４）膝に異常を持つ人達の４つのグループに分け、各グループごとに椅子から立ったり座ったりし、そのときのＡＥ信号を測定した。その結果、各グループごとに図５ないし図８に示すような結果が得られた。図５は、（１）２０代のグループのＡＥ信号の検知結果、図６は、（２）４０代のグループのＡＥ信号の検知結果、図７は、（３）６０代のグループのＡＥ信号の検知結果、図８は、（４）膝に異常を持つ人達のグループのＡＥ信号の検知結果である。図５〜図８における横軸は時間、縦軸は角度であり、グラフ中に実線は膝の角度の変化、グラフ中の点は所定の閾値以上の振幅を持つＡＥ信号（すなわち、骨の変形や炎症等による弾性波）が検出された時点を示している。なお、このグラフにおいては、座った状態（膝が９０度の状態）を０度とし、立った状態（膝が１８０度の状態）を９０度としている。そして、一度ＡＥ信号が検出された時点で、膝の動作を止めて実験を終了している。すなわち、膝の動作を行ってから最初にＡＥ信号が検出された時点の分布を示すものである。 The diagnosis process by the abnormality diagnosis unit 34 will be specifically described. In conducting the diagnosis in the present invention, the inventors previously performed the following experiments. The subjects were divided into four groups: (1) 20s, (2) 40s, (3) 60s, and (4) people with abnormal knees. The AE signal at that time was measured. As a result, results as shown in FIGS. 5 to 8 were obtained for each group. 5 shows (1) the detection result of the 20th group AE signal, FIG. 6 shows (2) the detection result of the AE signal of the 40s group, and FIG. 7 shows (3) the AE signal of the 60s group. FIG. 8 shows the detection result of the AE signal of the group of people having an abnormality in the knee. 5 to 8, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the angle, the solid line in the graph represents the change in the knee angle, and the point in the graph represents the AE signal having an amplitude equal to or greater than a predetermined threshold (that is, bone deformation). And elastic waves due to inflammation, etc.) are detected. In this graph, a sitting state (a state where the knee is 90 degrees) is 0 degree, and a standing state (a state where the knee is 180 degrees) is 90 degrees. Once the AE signal is detected, the knee is stopped and the experiment is completed. That is, it shows the distribution when the AE signal is first detected after the knee motion.
図５〜図８からわかる通り、若い人ほどＡＥ信号の検知が疎らであり、立ったり座ったりを複数回繰り返すことで初めてＡＥ信号が検知されている。これに対して、高齢者や膝に異常を持つ人達では全ての人が最初の立つ動作でＡＥ信号が検知されている。さらに厳密には、高齢者の場合は、立ち上がり始めてから最初の６０度ぐらいの間でほぼ全員のＡＥ信号が検知され、膝に異常を持つ人達の場合は、立ち上がり始めてから最初の３０度ぐらいの間でほぼ全員のＡＥ信号が検知されている。 As can be seen from FIG. 5 to FIG. 8, the detection of AE signals is sparser for younger people, and the AE signals are detected for the first time by repeating standing and sitting a plurality of times. On the other hand, in the elderly people and those who have abnormalities in the knees, the AE signal is detected by the operation in which all people stand first. More precisely, in the case of elderly people, almost all AE signals are detected in the first 60 degrees after starting to rise, and in the case of people with abnormalities in the knee, the first 30 degrees after starting to rise. Almost everyone's AE signal is detected.
また、図９において、各グループごとの最大振幅値のグラフを示す。図９のグラフからわかる通り、特に膝に異常を持たない人達（２０代〜６０代）の最大振幅値に対して、膝に異常を持つ人達の最大振幅値が格段に大きくなっている。 Moreover, in FIG. 9, the graph of the maximum amplitude value for every group is shown. As can be seen from the graph of FIG. 9, the maximum amplitude value of those who have an abnormality in the knee is significantly larger than the maximum amplitude value of those who have no abnormality in the knee (20's to 60's).
つまり、異常診断部３４は、膝関節部位が屈曲した状態から進展した状態に移行する際に、初期の動作においてＡＥ信号が検出された場合に、膝に炎症が有ると推定することができる。また、検出されたＡＥ信号の最大振幅値が所定値以上である場合にも、膝に炎症が有ると推定することができる。 That is, the abnormality diagnosis unit 34 can estimate that the knee is inflamed when the AE signal is detected in the initial operation when the knee joint portion shifts from the bent state to the advanced state. It can also be estimated that the knee is inflamed also when the maximum amplitude value of the detected AE signal is greater than or equal to a predetermined value.
なお、ここで言う初期の動作とは、例えば、膝関節部位が屈曲した最初の状態から進展した状態に移行する１回目の動作、又は、膝関節部位が進展した最初の状態から屈曲した状態に移行する１回目の動作を言う。 The initial motion referred to here is, for example, a first motion that shifts from the initial state where the knee joint part is bent, or a state where the knee joint part is bent from the initial state where the knee joint part is advanced. This refers to the first operation to transition.
また、例えば、膝関節部位が屈曲した状態から進展した状態に移行する際に、初期の動作においてＡＥ信号が検出され、且つ、検出されたＡＥ信号の最大振幅値が所定値以上である場合には、膝に炎症が有る可能性が極めて高い（例えば、Ａ判定：８０％以上）と診断し、膝関節部位が屈曲した状態から進展した状態に移行する際に、初期の動作においてＡＥ信号が検出されたが、その最大振幅値は所定値以下である場合には、膝に炎症が有る可能性あり（例えば、Ｂ判定：６０％〜８０％）と診断し、膝関節部位が屈曲した状態から進展した状態に移行する際に、初期の動作ではなく２回目以降の屈伸動作においてＡＥ信号が検出されたが、その最大振幅値は所定値以上である場合には、膝に炎症が有る可能性あり（例えば、Ｃ判定：４０％〜６０％）と段階的に重み付けをして診断してもよい。 In addition, for example, when the knee joint part shifts from the bent state to the advanced state, the AE signal is detected in the initial operation, and the maximum amplitude value of the detected AE signal is a predetermined value or more. Is diagnosed as having a very high possibility of inflammation in the knee (for example, A judgment: 80% or more), and when the knee joint part shifts from the bent state to the advanced state, the AE signal is generated in the initial operation. If detected, but the maximum amplitude value is less than or equal to a predetermined value, it is diagnosed that the knee may be inflamed (for example, B determination: 60% to 80%), and the knee joint is bent When transitioning from the initial state to the advanced state, an AE signal was detected in the second and subsequent flexing and stretching operations instead of the initial motion. If the maximum amplitude value is greater than or equal to a predetermined value, the knee may be inflamed. (For example, C determination: 40 60%) and it may be diagnosed by a stepwise weighting.
炎症位置特定部３５は、異常診断部３４が異常であると判断した場合に、図２に示したように４つのＡＥセンサ２から得られる各ＡＥパラメータに基づいて、モアレトポグラフィ等の技術を利用することで３次元的に炎症の位置を特定する。出力制御部３６は、上記診断結果や特定された炎症位置の情報をディスプレイや帳票に出力する。医療従事者は、出力された情報を参考にして、膝関節炎症の最終診断を効率よく行うことが可能になると共に、必要に応じて細部を詳細に調べる等のより適正な医療行為が可能となる。 When the abnormality diagnosing unit 34 determines that the abnormality diagnosis unit 34 is abnormal, the inflammation position specifying unit 35 uses a technique such as moire topography based on each AE parameter obtained from the four AE sensors 2 as shown in FIG. By doing so, the position of inflammation is specified three-dimensionally. The output control unit 36 outputs the diagnosis result and information on the specified inflammation position to a display or a form. Healthcare professionals can efficiently perform the final diagnosis of knee joint inflammation with reference to the output information, and more appropriate medical practices such as examining details in detail as necessary. Become.
次に、本実施形態に係る関節炎症検出装置の動作について説明する。図１０は、本実施形態に係る関節炎症検出装置の動作を示すフローチャートである。まず、検査対象者に装着されたＡＥセンサー２が検知した弾性波を超音波信号として検出し（Ｓ１）、プリアンプ及び増幅器３で増幅する（Ｓ２）。増幅された信号をコンピュータ５の検出信号読込部３１が読み込む（Ｓ３）。閾値処理部３２が、読み込んだデータからノイズを削除し（Ｓ４）、ＡＥパラメータ演算部３３が、ノイズ除去された信号についてのＡＥパラメータを計算する（Ｓ５）。異常診断部３４が、得られたＡＥパラメータを用いて、予め記憶されている診断基準となる値と比較して関節炎症の有無（関節の異常性）を判断する（Ｓ６）。関節炎症が有ると判断された場合には、炎症位置特定部３５が、ＡＥパラメータを用いたモアレトポグラフィの技術により関節炎症の位置を特定する（Ｓ７）。出力制御部３５は、判断結果や炎症位置をディスプレイや帳票に出力して（Ｓ８）、処理を終了する。 Next, the operation of the joint inflammation detection device according to this embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the joint inflammation detection apparatus according to this embodiment. First, an elastic wave detected by the AE sensor 2 mounted on the subject to be examined is detected as an ultrasonic signal (S1) and amplified by the preamplifier and the amplifier 3 (S2). The detection signal reading unit 31 of the computer 5 reads the amplified signal (S3). The threshold processing unit 32 deletes noise from the read data (S4), and the AE parameter calculation unit 33 calculates an AE parameter for the signal from which noise has been removed (S5). The abnormality diagnosis unit 34 uses the obtained AE parameter to determine the presence or absence of joint inflammation (joint abnormality) in comparison with a value that is stored in advance as a diagnostic criterion (S6). When it is determined that there is joint inflammation, the inflammation position specifying unit 35 specifies the position of joint inflammation by the moire topography technique using the AE parameter (S7). The output control unit 35 outputs the determination result and the inflammation position to a display or a form (S8), and ends the process.
このように、本実施形態に係る関節炎症検出装置においては、検査対象者の体に必要以上の負荷を掛けることなく、年齢と共に骨に生じた異常（例えば、変形や破壊等）による弾性エネルギーを超音波として検出することで炎症の有無を正確に検出することができると共に、複数のセンサを配設することで、炎症の位置を正確に特定することが可能になる。 As described above, in the joint inflammation detection device according to the present embodiment, elastic energy due to an abnormality (for example, deformation or destruction) generated in the bone with age is applied without imposing an unnecessary load on the body of the subject to be examined. By detecting as an ultrasonic wave, it is possible to accurately detect the presence or absence of inflammation, and by disposing a plurality of sensors, it is possible to accurately identify the position of inflammation.
また、各センサの配設位置及び検出信号に基づいて、炎症の位置を特定するため、簡単な構成で炎症の位置まで正確に特定することが可能になる。 In addition, since the position of inflammation is specified based on the position of each sensor and the detection signal, it is possible to accurately specify the position of inflammation with a simple configuration.
さらに、関節部位が屈曲した状態から進展した状態又は関節部位が進展した状態から屈曲した状態に移行する際に、初期の動作において検出信号が検出された場合に、炎症が有ると判定するため、実験結果からも明らかなように、関節部位に炎症がある検査対象者を確実に特定することが可能になる。 Furthermore, in order to determine that there is inflammation when a detection signal is detected in the initial operation when shifting from a state where the joint part is bent or a state where the joint part is advanced to a bent state, As is apparent from the experimental results, it is possible to reliably identify the test subject who has inflammation at the joint site.
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る関節炎症検出装置について、図１１ないし図１４を用いて説明する。本実施形態に係る関節炎症検出装置は、前記第１の実施形態に係る関節炎症検出装置の機能を拡張したものであり、関節の角度を検出する角度センサを備え、上記第１の実施形態において特定された炎症の位置と、前記角度センサの信号から割り出せる炎症の位置とを比較することで、より正確な炎症の位置を特定するものである。
(Second embodiment of the present invention)
The joint inflammation detection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. The joint inflammation detection device according to the present embodiment is an extension of the function of the joint inflammation detection device according to the first embodiment, and includes an angle sensor that detects the angle of the joint. In the first embodiment, By comparing the identified inflammation position with the inflammation position that can be determined from the signal of the angle sensor, a more accurate inflammation position is identified.
なお、本実施形態において、前記第１の実施形態に係る関節炎症検出装置と重複する説明は省略する。 In addition, in this embodiment, the description which overlaps with the joint inflammation detection apparatus which concerns on the said 1st Embodiment is abbreviate | omitted.
図１１は、本実施形態に係る関節炎症検出装置の構成を示す図である。前記第１の実施形態における図１の場合と異なるのは、膝関節における接合部分を挟んだ大腿骨に対応する位置及び脛骨に対応する位置にそれぞれ配設されて、関節の角度を検出する角度センサ１００を備え、検出された角度情報がコンピュータ５に読み込まれることである。 FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the joint inflammation detection device according to the present embodiment. The difference from the case of FIG. 1 in the first embodiment is an angle at which a joint angle is detected at a position corresponding to the femur and a position corresponding to the tibia sandwiching the joint portion of the knee joint. The sensor 100 is provided and the detected angle information is read into the computer 5.
図１２は、膝関節部分に角度センサを配設した場合の状態を示す図である。図１２に示すような位置に角度センサ１００（上部角度センサ１００ａ，下部角度センサ１００ｂ）が配設されることで、ＡＥセンサ２が信号を検知したときの膝関節の動作角度を測定することが可能となる。そして、以下に詳細を説明するように、角度センサが検出した角度情報をコンピュータ５に入力することで、検出された角度における大腿骨と脛骨との接合部分の態様（大腿骨と脛骨とのずれ位置）に基づいて、炎症の位置を割り出すことが可能となる。 FIG. 12 is a diagram illustrating a state where an angle sensor is provided at the knee joint. By arranging the angle sensor 100 (upper angle sensor 100a, lower angle sensor 100b) at a position as shown in FIG. 12, the operating angle of the knee joint when the AE sensor 2 detects a signal can be measured. It becomes possible. Then, as will be described in detail below, by inputting the angle information detected by the angle sensor to the computer 5, the aspect of the joint portion between the femur and the tibia at the detected angle (displacement between the femur and the tibia) Based on the position), it becomes possible to determine the position of inflammation.
図１３は、本実施形態に係る関節炎症検出装置におけるコンピュータの機能ブロック図である。前記第１の実施形態における図３の場合と異なるのは、検出信号読込部３１が、ＡＥセンサ２からの検出信号に加えて角度センサ１００からの角度情報を読み込むことに加えて、炎症位置特定部３５が、角度情報に基づいて炎症位置を割り出し、４つのＡＥセンサ２から得られる炎症位置と角度情報に基づいて得られる炎症位置との比較を行い、一致している場合には、その位置を炎症位置として決定して出力制御部３５に情報を渡すことである。 FIG. 13 is a functional block diagram of a computer in the joint inflammation detection apparatus according to the present embodiment. The difference from the case of FIG. 3 in the first embodiment is that the detection signal reading unit 31 reads the angle information from the angle sensor 100 in addition to the detection signal from the AE sensor 2 and specifies the inflammation position. The unit 35 calculates the inflammation position based on the angle information, compares the inflammation position obtained from the four AE sensors 2 with the inflammation position obtained based on the angle information, and if they match, the position Is determined as the inflammation position and information is passed to the output control unit 35.
なお、このとき、４つのＡＥセンサ２から得られる炎症位置と角度情報に基づいて得られる炎症位置とが誤差の範囲を超えて一致しない場合は、その旨の情報を出力制御部３５に渡すようにしてもよい。 At this time, if the inflammation positions obtained from the four AE sensors 2 and the inflammation positions obtained based on the angle information do not coincide with each other beyond the error range, the information to that effect is passed to the output control unit 35. It may be.
出力制御部３５は、異常診断部３４が演算した診断結果と炎症位置特定部３５が特定した炎症位置をディスプレイや帳票に出力する。このとき、炎症位置特定部３５の演算結果により、４つのＡＥセンサ２から得られる炎症位置と角度情報に基づいて得られる炎症位置とが誤差の範囲を超えて一致しない場合は、その旨をディスプレイや帳票に出力する。医療従事者は、出力された情報を見て再度の検査（検査対象者に立ったり座ったりの動作を行ってもらう）や、他の機器を用いたより詳細な検査を行うことで、適正な医療行為を実現することが可能となる。 The output control unit 35 outputs the diagnosis result calculated by the abnormality diagnosis unit 34 and the inflammation position specified by the inflammation position specifying unit 35 to a display or a form. At this time, if the inflammation position obtained from the four AE sensors 2 and the inflammation position obtained based on the angle information do not coincide with each other beyond the error range according to the calculation result of the inflammation position specifying unit 35, the fact is displayed. Or output to a form. Healthcare professionals can see appropriate information by checking the output information and performing a second examination (performing the subject to perform a standing or sitting movement) or a more detailed examination using other equipment. The act can be realized.
次に、本実施形態に係る関節炎症検出装置の動作について説明する。図１４は、本実施形態に係る関節炎症検出装置の動作を示すフローチャートである。まず、検査対象者に装着されたＡＥセンサー２が検知した弾性波を超音波信号として検出し（Ｓ１）、プリアンプ及び増幅器３で増幅する（Ｓ２）。増幅された信号をコンピュータ５の検出信号読込部３１が読み込む（Ｓ３）。ＡＥセンサ２による弾性波の検出と同時に、角度センサ１００からその時の角度信号を検出し、コンピュータ５の検出信号読込部３１が読み込む（Ｓ４）。閾値処理部３２が、読み込んだデータからノイズを削除し（Ｓ５）、ＡＥパラメータ演算部３３が、ノイズ除去された信号についてのＡＥパラメータを計算する（Ｓ６）。異常診断部３４が、得られたＡＥパラメータを用いて、予め記憶されている診断基準となる値と比較して関節炎症の有無（関節の異常性）を判断する（Ｓ７）。関節炎症が有ると判断された場合には、炎症位置特定部３５が、ＡＥパラメータを用いたモアレトポグラフィの技術により関節炎症の位置を特定する（以下、第１の炎症位置という）と共に、角度センサ１００から得られた情報に基づいて関節炎症の位置（以下、第２の炎症位置という）を特定する（Ｓ８）。炎症位置特定部３５は、第１の炎症位置と第２の炎症位置とを比較し（Ｓ９）、誤差を超える範囲で一致しない場合は、その旨の情報を出力制御部３５に渡す（Ｓ１０）。誤差の範囲内で一致する場合は、特定された炎症位置の情報を出力制御部３５に渡す（Ｓ１１）。出力制御部３５は、診断結果や炎症位置（第１の炎症位置と第２の炎症位置とが一致しない場合はその旨の情報）をディスプレイや帳票に出力して（Ｓ１２）、処理を終了する。 Next, the operation of the joint inflammation detection device according to this embodiment will be described. FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the joint inflammation detection apparatus according to this embodiment. First, an elastic wave detected by the AE sensor 2 mounted on the subject to be examined is detected as an ultrasonic signal (S1) and amplified by the preamplifier and the amplifier 3 (S2). The detection signal reading unit 31 of the computer 5 reads the amplified signal (S3). Simultaneously with the detection of the elastic wave by the AE sensor 2, the angle signal at that time is detected from the angle sensor 100, and the detection signal reading unit 31 of the computer 5 reads it (S4). The threshold processing unit 32 deletes noise from the read data (S5), and the AE parameter calculation unit 33 calculates an AE parameter for the signal from which noise has been removed (S6). The abnormality diagnosing unit 34 determines the presence or absence of joint inflammation (joint abnormality) by using the obtained AE parameter and comparing it with a value that is stored in advance as a diagnostic criterion (S7). When it is determined that there is joint inflammation, the inflammation position specifying unit 35 specifies the position of joint inflammation by the moire topography technique using the AE parameter (hereinafter referred to as the first inflammation position), and the angle sensor Based on the information obtained from 100, the position of joint inflammation (hereinafter referred to as the second inflammation position) is specified (S8). The inflammation position specifying unit 35 compares the first inflammation position and the second inflammation position (S9), and if they do not coincide within a range exceeding the error, the information to that effect is passed to the output control unit 35 (S10). . If they match within the error range, the information on the specified inflammation position is passed to the output control unit 35 (S11). The output control unit 35 outputs the diagnosis result and the inflammation position (information indicating that the first inflammation position and the second inflammation position do not match) to the display or the form (S12), and ends the process. .
このように、本実施形態に係る関節炎症検出装置においては、第１の炎症位置と第２の炎症位置との一致／不一致を判定した上で、最終的な炎症の位置を決定することができ、炎症の位置を高精度に検出することが可能になる。 As described above, in the joint inflammation detection device according to the present embodiment, the final inflammation position can be determined after determining whether the first inflammation position and the second inflammation position match or not. It becomes possible to detect the position of inflammation with high accuracy.
（本発明の第３の実施形態）
本実施形態に係る関節炎症検出装置について、図１５及び図１６を用いて説明する。本実施形態に係る関節炎症検出装置は、前記第１の実施形態に係る関節炎症検出装置の機能を拡張したものであり、異常診断部３４における異常診断の精度をより高めたものである。
(Third embodiment of the present invention)
The joint inflammation detection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16. The joint inflammation detection apparatus according to this embodiment is an extension of the function of the joint inflammation detection apparatus according to the first embodiment, and further improves the accuracy of abnormality diagnosis in the abnormality diagnosis unit 34.
上記第１の実施形態においては、膝の進展における初期の動作において弾性波が検出されるかどうか、及び／又は、その最大振幅に基づいて異常の有無を判定するものであるが、本実施形態においては、複数回の膝の進展動作において、全ての進展動作で弾性波が検出された場合に、膝に異常があると判定するものである。 In the first embodiment, whether or not an elastic wave is detected in the initial movement of the knee and / or the presence or absence of an abnormality is determined based on the maximum amplitude. The method determines that the knee is abnormal when elastic waves are detected in all of the progressing motions of the knees in a plurality of times.
本実施形態における異常診断部３４による診断処理を具体的に説明する。本発明における診断を行うにあたって、発明者らは予め以下の実験を行った。実験対象者を（１）４０歳代、（２）６０歳代、（３）膝に異常を持つ人達の３つのグループに分け、各グループごとに椅子から立ったり座ったりし、そのときのＡＥ信号を測定した。第１の実施形態の場合とは異なり、弾性波が検出された後も継続して立ったり座ったりの動作を繰り返した。その結果、各グループごとに図１５に示すような結果が得られた。 The diagnosis process by the abnormality diagnosis unit 34 in the present embodiment will be specifically described. In conducting the diagnosis in the present invention, the inventors previously performed the following experiments. The subjects were divided into three groups: (1) in their 40s, (2) in their 60s, and (3) those with abnormalities in their knees. The signal was measured. Unlike the case of the first embodiment, the operation of standing or sitting was repeated after the elastic wave was detected. As a result, the results shown in FIG. 15 were obtained for each group.
図１５は、５回分の弾性波の検出信号を得るために施行した実験回数（「座り→立ち」で実験回数１回、「立ち→座り」で実験回数１回とする）の平均比率を示している。（３）膝に異常を持つグループの人では、５回分の検出信号を検出するのに実験回数５回の施行で得られたため、比率が１００％となっている。（１）４０歳代、（２）６０歳代については比率が２５％〜６０％となっており、すなわち５回分の検出信号を検出するのに、その２〜４倍程度の施行を繰り返している。このことからわかるように、複数回の膝の進展動作をした際に、毎回の進展動作において検出信号が検出された場合は、膝に異常が有ると判断することができる。 FIG. 15 shows an average ratio of the number of experiments performed to obtain the detection signal of the elastic wave for five times (the number of experiments is “1 sitting / standing” and the number of experiments is “1 standing / sitting”). ing. (3) In the group of persons having an abnormality in the knee, since the detection signal for five times was obtained by performing five experiments, the ratio is 100%. (1) For the 40s, (2) For the 60s, the ratio is 25% to 60%. That is, to detect the detection signal for 5 times, repeat the enforcement about 2 to 4 times. Yes. As can be seen from this, it is possible to determine that there is an abnormality in the knee when a detection signal is detected in each of the progressing motions when the knees are advanced a plurality of times.
また、図１６は、（３）膝に異常を持つグループの人の進展動作２回分（座り→立ち→座りの動作を１回とする）における検出信号の分布を示す図である。図１６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ別の被験者である。いずれも全ての「座り→立ち」及び「立ち→座り」の動作で検出信号が検出されているが、その検出信号が検出されるタイミングが「座り→立ち」と「立ち→座り」の動作で類似したタイミングとなっている。すなわち、「座り→立ち」の動作においても「立ち→座り」の動作においても炎症がある部分から共通の弾性波が検出されていると推測できる。なお、実験結果として記載していないが、「座り→立ち」と「立ち→座り」の動作で類似したタイミングとなるのは、２回目以降の「座り→立ち→座り」の動作においてより顕著に現れる傾向にあった。すなわち、複数回の進展動作における１回目の進展動作の結果は除いて異常診断を行うようにしてもよい。 FIG. 16 is a diagram showing a distribution of detection signals in (3) two progressing movements of a person having an abnormality in the knee (the sitting → standing → sitting motion is one time). FIGS. 16A and 16B are different subjects. In both cases, detection signals are detected in all the operations of “sitting → standing” and “standing → sitting”, but the timing at which the detection signal is detected is the operation of “sitting → standing” and “standing → sitting”. The timing is similar. That is, it can be inferred that a common elastic wave is detected from a portion with inflammation in both the “sitting → standing” operation and the “standing → sitting” operation. Although it is not described as an experimental result, the timing similar to the operation of “sitting → standing” and “standing → sitting” is more prominent in the second and subsequent operations of “sitting → standing → sitting”. There was a tendency to appear. That is, the abnormality diagnosis may be performed except for the result of the first advancement operation in a plurality of advancement operations.
以上の結果から、２回以上の進展動作を行い、全ての「座り→立ち」及び「立ち→座り」の動作で検出信号が検出され、且つ、「座り→立ち」において検出信号が検出されたタイミングと「立ち→座り」において検出信号が検出されたタイミングが酷似している場合は、かなり高い確率で異常が有ると判定することができる。また、「座り→立ち」において検出された検出信号から求められる病変の位置と、「立ち→座り」において検出された検出信号から求められる病変の位置とが一致又は近似している場合は、高確率でその位置に病変があると判断することが可能である。 Based on the above results, two or more progressing movements were performed, and detection signals were detected in all “sitting → standing” and “standing → sitting” movements, and detection signals were detected in “sitting → standing”. When the timing and the timing at which the detection signal is detected in “Standing → Sitting” are very similar, it can be determined that there is an abnormality with a fairly high probability. In addition, if the position of the lesion obtained from the detection signal detected in “sitting → sitting” and the position of the lesion obtained from the detection signal detected in “standing → sitting” are the same or approximate, It is possible to determine that there is a lesion at that position with probability.
なお、上記第１の実施形態の場合と同様に段階的に診断の重み付けをするようにしてもよい。例えば、全ての「座り→立ち」及び「立ち→座り」の動作で検出信号が検出され、且つ、「座り→立ち」において検出信号が検出されたタイミングと「立ち→座り」において検出信号が検出されたタイミングが酷似している場合は、膝に炎症が有る可能性が極めて高い（例えば、Ｓ判定：９５％以上）と診断し、全ての「座り→立ち」及び「立ち→座り」の動作で検出信号が検出されるが検出されたタイミングに規則性がない場合は、膝に炎症が有る可能性が高い（例えば、Ａ判定：８０％以上）と診断し、全ての「座り→立ち」及び「立ち→座り」の動作で検出信号が検出されないが、検出信号が検出されることがあり、その頻度が所定値以上である場合は、膝に炎症が有る可能性が高い（例えば、Ｂ判定：８０％以上だが病変は小さい）と診断し、全ての「座り→立ち」及び「立ち→座り」の動作で検出信号が検出されないが、検出信号が検出されることがあり、その頻度が所定値未満である場合は、膝に炎症が有る可能性がある（例えば、Ｂ判定：５０％以上）といったように、段階的な診断を行うようにしてもよい。 In addition, as in the case of the first embodiment, diagnosis weighting may be performed in stages. For example, the detection signal is detected in all “sitting → standing” and “standing → sitting” operations, and the detection signal is detected at the timing when the detection signal is detected in “sitting → standing” and “standing → sitting”. If the timings are very similar, it is highly possible that the knee is inflamed (for example, S judgment: 95% or more), and all “sitting → standing” and “standing → sitting” movements If the detection signal is detected but there is no regularity in the detected timing, it is diagnosed that there is a high possibility of inflammation in the knee (for example, A determination: 80% or more), and all “sitting → standing” In addition, the detection signal is not detected in the operation of “standing → sitting”, but the detection signal may be detected. If the frequency is equal to or higher than a predetermined value, there is a high possibility that the knee is inflamed (for example, B (Judgment: 80% or more but the lesion is small) Diagnosis and detection signals are not detected in all “sitting → standing” and “standing → sitting” movements, but detection signals may be detected, and if the frequency is less than a predetermined value, inflammation in the knee There may be a possibility that there is a possibility (for example, B determination: 50% or more), a stepwise diagnosis may be performed.
また、上記に例示した段階的な診断に、第１の実施形態で用いたパラメータ（初期の動作において検出信号が検出されたか否か、最大振幅が所定の値以上か否か）を加えて診断の演算を行うことで、より細かい判定を行うようにしてもよい。 Further, the parameters used in the first embodiment (whether a detection signal is detected in the initial operation or whether the maximum amplitude is a predetermined value or more) are added to the stepwise diagnosis exemplified above. By performing this calculation, a finer determination may be made.
（その他の実施形態）
本実施形態に係る関節炎症検出装置について、図１７を用いて説明する。本実施形態に係る関節炎症検出装置は、上記各実施形態に係る関節炎症検出装置の装着時の手間を軽減すると共に、装着後の安定性を向上させるものである。
(Other embodiments)
The joint inflammation detection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. The joint inflammation detection device according to the present embodiment reduces the labor at the time of mounting the joint inflammation detection device according to each of the above embodiments and improves the stability after mounting.
本実施形態に係る関節炎症検出装置は、図１７に示すように、関節のみに着用するサポータのような着衣１１５に予めＡＥセンサ２及び／又は角度センサ１００が固着されており、検査対象者はその着衣１１５を着用するだけで、ＡＥセンサ２及び／又は角度センサ１００を適正な位置に固定して適正な情報を取得することが可能となる。すなわち、ＡＥセンサ２は、検査対象者が着衣１１５を着用した際に図２に示すような位置に固定されるように、予め着衣１１５に固着されている。同様に、必要に応じて、角度センサ１００は、検査対象者が着衣１１５を着用した際に図１２に示すような位置に固定されるように、予め着衣１１５に固着されている。 As shown in FIG. 17, in the joint inflammation detection device according to the present embodiment, the AE sensor 2 and / or the angle sensor 100 are fixed in advance on a clothing 115 such as a supporter worn only on a joint, By simply wearing the clothing 115, the AE sensor 2 and / or the angle sensor 100 can be fixed at an appropriate position and appropriate information can be acquired. That is, the AE sensor 2 is fixed to the clothing 115 in advance so as to be fixed at a position as shown in FIG. 2 when the person to be inspected wears the clothing 115. Similarly, if necessary, the angle sensor 100 is fixed to the clothing 115 in advance so as to be fixed at a position as shown in FIG. 12 when the person to be inspected wears the clothing 115.
このように、本実施形態に係る関節炎症検出装置は、ＡＥセンサ及び／又は角度センサが予め着衣に固着されているため、検査対象者が、その着衣を着用するだけで正確な信号を取得することができ、各センサの着脱の手間を省くことができると共に、診断時の各センサ位置を安定させることができる。 As described above, in the joint inflammation detection device according to the present embodiment, since the AE sensor and / or the angle sensor are fixed to the clothing in advance, the person to be inspected acquires an accurate signal only by wearing the clothing. In addition, it is possible to save the trouble of attaching and detaching each sensor and to stabilize the position of each sensor at the time of diagnosis.
本発明に係る関節炎症検出装置を用いて膝の炎症の位置に関する実験を行った。図１８は、実験におけるセンサの位置を示す図である。図２に示した位置と同様に大腿骨と脛骨との接合部分を中心として右上、左上、右下、左下の４箇所にＣＨ１〜ＣＨ４の４つのＡＥセンサを取り付けた。データは被験者に複数回「座る→立つ→座る」の動作を繰り返してもらい、そのときの弾性波を検知した。膝に異常（炎症）が有る人の検出結果は図１６に示した通りである。 Experiments on the position of knee inflammation were performed using the joint inflammation detection apparatus according to the present invention. FIG. 18 is a diagram illustrating the position of the sensor in the experiment. Similarly to the position shown in FIG. 2, four AE sensors CH1 to CH4 were attached at four locations, upper right, upper left, lower right, and lower left, with the joint portion between the femur and tibia as the center. The data was obtained by repeating the “sit → stand → sit” movement multiple times, and the elastic waves at that time were detected. The detection result of a person with an abnormality (inflammation) in the knee is as shown in FIG.
この検出結果を基に炎症の位置を演算した。図１９は、検出信号に基づいて炎症位置を演算した結果を示す図である。本実験においては、４つのＡＥセンサのうち任意の３つのＡＥセンサの結果から炎症位置を特定し、それを全てのパターン（４つのＡＥセンサから３つのＡＥセンサを選択する全４パターン）で演算した。図１９の●はＣＨ１、２及び３に基づいて演算された炎症位置を示し、○はＣＨ２、３及び４に基づいて演算された炎症位置を示し、×はＣＨ１、３及び４に基づいて演算された炎症位置を示し、△はＣＨ１、２及び４に基づいて演算された炎症位置を示している。△については、１つだけ明らかに位置がずれているため除外するが、その他の位置はほぼ同一位置の結果が得られた。 Based on this detection result, the position of inflammation was calculated. FIG. 19 is a diagram illustrating a result of calculating the inflammation position based on the detection signal. In this experiment, the inflammation position is identified from the results of any three AE sensors among the four AE sensors, and is calculated for all patterns (all four patterns for selecting three AE sensors from four AE sensors). did. 19 indicates the inflammation position calculated based on CH1, 2 and 3, ○ indicates the inflammation position calculated based on CH2, 3 and 4, and x indicates calculation based on CH1, 3 and 4. △ indicates the inflammation position calculated based on CH1, 2 and 4. About Δ, it was excluded because only one position was clearly misaligned, but the result of almost the same position was obtained for other positions.
図２０は実際に上記被験者の膝のレントゲン写真である。レントゲン写真から得られる炎症の位置と上記演算結果を比較して、ほぼ一致していることがわかった。なお、図２０（Ｂ）に示すＹ軸方向の結果については、演算結果とレントゲン写真の結果がほぼ一致していることが明らかであるが、図２０（Ａ）に示すＸ軸方向の結果については、一見すると演算結果とレントゲン写真の結果がずれているように見える。これは、実験の都合上、各ＡＥセンサの位置（座標）を図１９に示すＡＥセンサの先端部ではなく、後端部でしか取得できなかったためであり、ＡＥセンサの座標とセンサの後端部の位置で演算した場合には、レントゲン写真の結果と一致していることが確認された。 FIG. 20 is an X-ray photograph of the subject's knee. The position of inflammation obtained from the X-ray photograph was compared with the above calculation result, and it was found that they were almost the same. As for the result in the Y-axis direction shown in FIG. 20B, it is clear that the calculation result and the result of the X-ray photograph are almost the same, but the result in the X-axis direction shown in FIG. At first glance, it seems that the calculation results and the X-ray results are misaligned. This is because the position (coordinates) of each AE sensor can be acquired only at the rear end portion instead of the front end portion of the AE sensor shown in FIG. When the calculation was performed at the position of the part, it was confirmed that the result was consistent with the result of the X-ray photograph.
以上の結果から、本発明に係る関節炎症検出装置を用いることで、膝の炎症の有無を確実に検知することが可能となり、さらに炎症位置も正確に求めることができた。これにより、Ｘ線、ＭＲＩ、ＣＴ等の大掛かりで人体に影響を及ぼす可能性があるような検査を行うことなく、膝関節炎を容易に検査することが可能であることが明らかとなった。 From the above results, it was possible to reliably detect the presence or absence of inflammation of the knee by using the joint inflammation detection apparatus according to the present invention, and it was also possible to accurately determine the inflammation position. As a result, it has been clarified that knee arthritis can be easily inspected without performing examinations that may affect the human body with a large scale such as X-ray, MRI, and CT.
１ 関節炎症検出装置
２ ＡＥセンサ
３ 増幅器
４ 検出信号取得部
５ コンピュータ
３１ 検出信号読込部
３２ 閾値処理部
３３ ＡＥパラメータ演算部
３４ 異常診断部
３５ 炎症位置特定部
３６ 出力制御部
１００ 角度センサ
１１５ 着衣
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Joint inflammation detection apparatus 2 AE sensor 3 Amplifier 4 Detection signal acquisition part 5 Computer 31 Detection signal reading part 32 Threshold processing part 33 AE parameter calculation part 34 Abnormality diagnosis part 35 Inflammation position specific part 36 Output control part 100 Angle sensor 115 Clothing
Claims (7)
前記検出信号を増幅する増幅器と、
増幅された前記検出信号に基づいて、前記検査対象者の骨に生じている炎症の有無を判定する炎症判定手段とを備え、
前記炎症判定手段が、前記関節部位が屈曲した状態から進展した状態に移行する移行動作に対して、水平方向と大腿骨の長手方向との角度が３０度以下において前記検出信号が検出された場合に前記炎症が有ると判定することを特徴とする関節炎症検出装置。 A plurality of sensors disposed in the joint region of the person to be inspected, and detecting an elastic wave generated from the bone in the joint region as an ultrasonic detection signal during operation of the joint region;
An amplifier for amplifying the detection signal;
Inflammation determining means for determining the presence or absence of inflammation occurring in the bone of the test subject based on the amplified detection signal ,
When the detection signal is detected when the angle between the horizontal direction and the longitudinal direction of the femur is 30 degrees or less with respect to the transition operation in which the inflammation determination means shifts from the bent state to the advanced state. It is determined that the inflammation is present in the joint inflammation detecting device.
前記検出信号を増幅する増幅器と、
増幅された前記検出信号に基づいて、前記検査対象者の骨に生じている炎症の有無を判定する炎症判定手段とを備え、
前記炎症判定手段が、前記関節部位が屈曲した状態から進展した状態又は前記関節部位が進展した状態から屈曲した状態に移行する移行動作を行う際に、少なくとも２回目以降の前記移行動作において、前記関節部位が屈曲した状態から進展した状態になる場合に前記検出信号を検出したタイミングと、前記関節部位が進展した状態から屈曲した状態に戻る場合に前記検出信号を検出したタイミングとが類似するときに前記炎症が有ると判定することを特徴とする関節炎症検出装置。 A plurality of sensors disposed in the joint region of the person to be inspected, and detecting an elastic wave generated from the bone in the joint region as an ultrasonic detection signal during operation of the joint region;
An amplifier for amplifying the detection signal;
Inflammation determining means for determining the presence or absence of inflammation occurring in the bone of the test subject based on the amplified detection signal,
In the transition operation after at least the second time, when the inflammation determination means performs a transition operation in which the joint part moves from a bent state or a state in which the joint part has advanced to a bent state, When the timing at which the detection signal is detected when the joint part changes from a bent state to a state where the joint part has advanced is similar to the timing at which the detection signal is detected when the joint part returns from a state where the joint part has advanced to a bent state It is determined that the inflammation is present in the joint inflammation detecting device.
前記炎症判定手段が、前記検出信号における最大振幅の値が所定の閾値を超えている場合に前記炎症が有ると判定することを特徴とする関節炎症検出装置。 The joint inflammation detection device according to claim 1 or 2,
The joint inflammation detection device, wherein the inflammation determination means determines that the inflammation is present when a maximum amplitude value in the detection signal exceeds a predetermined threshold value .
前記炎症判定手段が、前記関節部位が屈曲した状態から進展した状態又は前記関節部位が進展した状態から屈曲した状態に移行する移行動作を行う際に、前記移行動作を複数回行った場合に、毎回の移行動作において前記検出信号が検出された場合に前記炎症が有ると判定することを特徴とする関節炎症検出装置。 The joint inflammation detection device according to any one of claims 1 to 3,
When performing the transition operation a plurality of times when the inflammation determination means performs a transition operation that shifts from a state where the joint part is bent or a state where the joint part is advanced to a bent state , A joint inflammation detection apparatus, wherein the inflammation is determined to be present when the detection signal is detected in each transition operation.
前記センサを複数備え、
前記炎症判定手段が、複数の前記センサから得られた前記検出信号に基づいて、前記炎症の位置を特定することを特徴とする関節炎症検出装置。 The joint inflammation detection device according to any one of claims 1 to 4,
A plurality of the sensors;
The joint inflammation detection device , wherein the inflammation determination means identifies the position of the inflammation based on the detection signals obtained from the plurality of sensors .
前記関節部位の接合箇所を中心として、少なくとも４つ以上の前記センサが前記中心から放射状に分散する位置に配設され、
前記炎症判定手段が、４つ以上の前記センサのうち、任意の３つの前記センサで特定される前記炎症の位置を複数のパターンで演算して３次元上の前記炎症の位置を特定することを特徴とする関節炎症検出装置。 In the joint inflammation detection apparatus of Claim 5 ,
Centering on the joint part of the joint part, at least four or more of the sensors are disposed at positions radially dispersed from the center,
The inflammation determination means calculates the inflammation position specified by any three of the four or more sensors in a plurality of patterns and specifies the inflammation position in three dimensions. A device for detecting joint inflammation.
前記関節部位で接合される第１部位及び第２部位のそれぞれに配設され、前記第１部位及び前記第２部位の関節の動作角度を検出する角度検出手段と、
前記炎症判定手段が特定した前記炎症の位置と、前記角度検出手段及び前記各センサに基づいて特定される炎症の位置とを比較して、前記炎症の位置を決定する炎症位置決定手段とを備えることを特徴とする関節炎症検出装置。
The joint inflammation detection device according to claim 5 or 6,
An angle detecting means disposed at each of the first part and the second part joined at the joint part , and detecting an operation angle of the joint of the first part and the second part;
Inflammation position determining means for determining the position of inflammation by comparing the position of inflammation specified by the inflammation determination means with the position of inflammation specified based on the angle detection means and the sensors. An apparatus for detecting joint inflammation.
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