JP6576269B2 - 骨折の修復状態のモニタリング装置 - Google Patents

Description

本発明は骨折部の修復状態をモニタリングする装置に関するものである。

従来、動物の骨折治療では獣医により固定プレートを骨折部に取り付ける処置の後、定期的にレントゲンで骨折部の修復状態を確認していた。また、動物の日常生活の活動状態をモニタリングして骨折部の修復状態を判断する場合もあった。

一定期間継続して動物の活動状態を測定する場合、動物に装着した３次元加速度センサの信号から、動物の向きや動きが把握できるデータを算出するとともに、加速度センサの信号から運動量の指標となるデータを算出することにより、動物の動きの激しさも把握できるモニタリング装置が用いられていた。

従来のモニタリング装置では、３次元加速度センサの信号から得られる動物の向きと運動量により、例えば歩行中といった動物の活動状態は把握することできる。このように動物の活動状態を把握することにより、骨折治療の過程において、骨折部が全く修復していない状態では、動物が歩行中に骨折している足を地面に着けないため、このような行動を検知することにより骨折部が修復していない状態を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２１７９２８号公報

しかしながら、従来のモニタリング装置によると、骨折部の修復が進行している状態では、骨折部が折れた骨と骨とを固定する固定プレートによって支えられているために歩行状態に問題がないのか、骨の修復が進み癒合した状態の骨で支えられているのかの判断が困難であった。つまり、動物の活動状態から骨折部の修復状態を類推しているだけであるため、正確な骨折部の修復状態を診断することが困難であった。特に、骨折部が修復している状態であるのかを判断することは動物の活動状態をモニタリングするだけでは困難であり、骨折部の修復状態を把握するにはレントゲンなどに頼らざるを得ないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、骨折部の修復状態を簡便かつ正確に把握することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の骨折の修復状態のモニタリング装置は、動物の骨の骨折部を固定する固定プレートと、前記固定プレートに配置される歪センサと、前記歪センサで測定される前記固定プレートの歪の測定値から前記骨折部の修復状態を判定する分析システムと、を有し、前記固定プレートと前記骨とを螺合する複数の固定ネジをさらに有し、少なくとも一つの前記固定ネジは固定力を調整可能な構造の固定力調整ネジであり、前記固定プレートは、前記骨と向かい合う面に形成されて前記固定プレートより弾性力の大きな複数の突起形状を有し、前記固定力調整ネジにより前記骨と前記固定プレートの固定力を弱めた時に、前記複数の突起形状が弾性変形し、前記複数の突起形状と前記骨の表面との密着面積が減少する構成であることを特徴とする。

以上のように、骨折部を固定する固定プレートの歪を測定し、歪の測定値から骨折部の修復状態を判断することにより、骨折部の修復状態を簡便かつ正確に把握することができる。

本発明の実施の形態１における骨折部の固定状態を例示する図 本発明の実施の形態１における固定プレートに配置した歪センサの配置例を示す図 本発明の実施の形態１におけるモニタリング装置の構成例を示す図 本発明の実施の形態１におけるモニタリング方法のフローを例示する図 本発明の実施の形態１における歪最大値Ｊの算出方法を例示する図 本発明の実施の形態１における閾値と歪の値との関係を例示する図 本発明の実施の形態１における歪の値の経時変化を例示する図 本発明の実施の形態１における歪の測定結果から犬の一日の運動量を推測する様子を例示する図 本発明の実施の形態２における骨折部の固定状態を例示する図 本発明の実施の形態２における固定プレートの突起形状を例示する図 本発明の実施の形態２における固定プレートの突起形状を例示する図

以下本発明の実施の形態における骨折の修復状態のモニタリング装置及びモニタリング方法について、犬の骨折治療の過程を例にして図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は犬の骨折治療におけるプレート固定法の例を説明する図であり、骨折した骨をプレートで固定した状態を示す。図２は本発明の歪センサの配置状態の例を説明する図であり、固定プレートの平面図及び側面図を示す。

図１に示すように、骨折の治療の際には、まず、骨折した骨は、骨折部１１において骨折した骨を元の位置（正常な位置）に戻される。さらに、固定プレート１２が骨折部１１をまたいで折れた骨に密着され、固定プレート１２と骨折した骨とが複数の固定ネジ１４、１５で螺合されることにより、固定プレート１２は骨折した骨に固定される。歪センサ１３は固定プレート１２に取り付けられ、歩行などの運動により固定プレート１２に負荷がかかったときに生じる固定プレート１２の変形を検出する。図２に示すように、歪センサ１３は固定プレート１２の骨折部１１と向かい合う面の反対面に配置され、負荷がかかったときに前記固定プレート１２の変形量が大きくなる位置に配置される。

図３は骨折の治癒過程を観察するモニタリング装置の構成を例示するブロック構成図であり、例として、動物の例である犬の脚が骨折した状態を示す。
図１で説明した固定プレートに配置された歪センサは骨折治療部５０に取り付けられる。メモリ装置５１は、脚等の骨折治療部５０の近傍に取り付けられており、歪センサの信号を測定データとして一時保存する。メモリ装置５１は、保存されるデータを分析システム５２に無線または有線で送信する送信器（図示せず）を内蔵する。送信器（図示せず）はメモリ装置５１の外部に備えてもよい。モニタリング装置は、歪センサ，メモリ装置５１及び分析システム５２から構成される。分析システム５２は測定データから骨折部の修復状態を分析する。分析システム５２は測定データをグラフ化し後述する歪最大値Ｊを算出する歪データ演算部５３と、骨折部の修復状態を判定する修復状態判定部５４と、歪センサの測定データやグラフなどを保存するデータ保存部５５とで構成されている。修復状態判定部５４はあらかじめ１または複数の閾値が設定される。閾値は、骨折部の修復状態に応じた歪の値を示す。修復状態判定部５４はこれらの閾値と測定された歪の値とを比較し、閾値との大小関係から骨折部の修復状態を判断する。修復状態判定部５４はＣＰＵ等の演算装置（図示せず）を備え、このような判断処理を行う。また、前記分析システム５２は、閾値の設定等、各種設定値の入力操作を行う入力装置６１と、設定値を入力する設定画面や歪センサの測定データから分析される判定結果が表示される表示装置６０とを備えることもできる。分析システム５２は対象となる動物に取り付けることもでき、その場合、入力装置６１及び表示装置６０は必要な際のみに接続する構成とする。

尚、分析システム５２は、歪データ演算部５３と修復状態判定部５４とデータ保存部５５とを備える構成に限らず、少なくとも歪センサからの測定データを受信し、測定データから歪最大値Ｊを算出し、歪最大値Ｊと１または複数の閾値を比較して骨折部の修復状態を判定する構成であれば良い。

図４に本発明の実施の形態１における骨折部の修復状態をモニタリングするフローの例を示す。図５は実施の形態１の骨折部の修復状態をモニタリング方法における閾値の設定例を説明する図、図６は歪の値と修復状態との関係を例示する図、図７は固定プレート装着後の経過日数と歪の値との関係を例示する図、図８は歪の値と行動パターンとの関係を例示する図である。

歪データは骨折部の修復状態を判定するために用いられ、例えば１日の中で決まった時間に測定され収集されたデータであるとする。測定は、例えば駆け足等で骨折部に負荷がかかる状態で測定される。負荷がかかる状態は、運動量の違いによる歪データの差異を抑えるため、常に同じ活動状態（駆け足等）とする。

以下図１〜図８を参照して本発明の骨折の修復状態のモニタリング方法の例を説明する。
まず上記前提条件で歪センサのデータが収集され（図４のＳＴＥＰ１）、犬に装着したメモリ装置５１に一時保存される（図４のＳＴＥＰ２）。次に一時保存された測定データを分析システムへ転送する（図４のＳＴＥＰ３）。転送された測定データは歪データ演算部５３にてグラフ化されるとともに（図４のＳＴＥＰ４）、歪最大値Ｊが算出される。

ここで、歪最大値Ｊは骨折部１１に及ぼす歪の影響を指標する値である。図５に示すように、測定された歪の値は経時的に変化する。歪最大値Ｊは、事前に設定する一定時間内（例えば１０秒間）で、歪データの大きい順に例えば１０点を集計し、それらを平均化することにより求められる。算出された歪最大値Ｊは、骨折部１１の修復状態を判定する歪最大値Ｊとして分析システム５２内のデータ保存部５５に保存される（図４のＳＴＥＰ５）。

次に、修復状態判定部５４は事前に設定した閾値と算出された歪最大値Ｊとを比較する。例えば閾値は複数設定され、骨折部１１の修復している程度に応じた歪の大きさとして、修復の程度に応じた閾値が設定される。図６に示すように、骨が修復されていないときは固定プレート１２よって体重が支えられるため、固定プレート１２側に負荷がかかり歪データは大きくなる。骨の修復が進むと骨と固定プレート１２の両方で体重を支えるため固定プレート１２にかかる負荷は徐々に小さくなる。このような傾向を踏まえて、例えばＪ１＞Ｊ２＞Ｊ３＞Ｊ４となるように４つの閾値Ｊ１〜Ｊ４を設定する。これらの閾値は、歪最大値ＪがＪ≧Ｊ１の時は修復率５０％以下、Ｊ１＞Ｊ≧Ｊ２の時は修復率５０より大きく７０％以下、Ｊ２＞Ｊ≧Ｊ３の時は修復率７０より大きく８０％以下、Ｊ３＞Ｊ≧Ｊ４の時は修復率８０より大きく９０％以下、Ｊ＜Ｊ４の時は回復となるように設定される。そして、歪最大値Ｊと閾値Ｊ１〜Ｊ４とを比較し、歪最大値Ｊがどの範囲に入るかを確認することにより修復状態を判定する（図４のＳＴＥＰ６−１〜ＳＴＥＰ１０）。尚、歪最大値Ｊではなく単に歪の測定値と閾値を比較しても良い。また、歪最大値Ｊまたは歪の測定値が閾値のどの範囲に入るかではなく、最も値の近い閾値を検出し、その閾値に対応する修復率を判定結果としても良い。骨の修復状態を判定する閾値は、骨折した骨の太さや骨折箇所、犬の犬種や年齢など個体差等により骨の修復速度が異なるため、個体ごとに適切な値を設定することが好ましい。

また、歪最大値Ｊのデータを継続してモニタリングすることで、図７のように固定プレート１２装着後から回復に到る過程における固定プレート１２の歪の値の変化をグラフ化できる。時間経過により歪の値が小さくなることから、経時的に骨折部１１の修復状態が良化していく過程が把握できるため、歪センサ１３の測定データに基づき、修復状態に応じた適度なリハビリを行うことも可能となる。何か異常があった場合でもグラフをみて定量的に修復の以上状態を判断できるため、早めの対処が可能となる。

また、収集した歪センサの測定データを分析することにより、犬の行動パターンも把握することができる。例えば、図８に示すように、歪の大きさや歪の変化の態様により、犬が一日の大半を睡眠しているのか、静止状態であるのか、動作状態であるのか犬がどのような行動をしているのか等のおおまかな犬の活動状態が把握される。このように日々モニタリングしている歪の変化から骨折部１１の修復状態のデータに異常があった場合、日常的に激しい運動を行っていないかなど、活動状態から異常の原因を推測することもできる。

以上のように骨折部にかかる負荷を歪センサで測定することで、レントゲンでの確認を最小限に抑えながら、骨折治療開始から骨が回復するまでの期間において、骨折部の修復状態の経過を日常的に、容易かつ正確に把握することができるようになる。また、対象となる動物の行動も予測することができ、治療方針やリハビリ方針の結果にフィードバックすることができる。また、修復状態に異常があった場合、予想される日々の行動から、異常の原因を推定し、治療の一助とすることができる。

（実施の形態２）
骨折治療において固定プレートを使用して折れた骨を固定する場合、骨折部に固定プレートが密着していると仮骨が形成され難い。骨折部は仮骨が形成されることにより骨が修復されるため、骨折部全面に仮骨が形成されないと骨折部の修復が不完全となり、固定プレートを外した際に再骨折する可能性が高くなる。また固定プレートを長期間、骨と固定した状態にしておくと、骨が細く痩せてもろくなることがあり、再骨折する可能性が高くなる。

図９は本発明の実施の形態２における固定プレートの形状を例示する図である。図１０，図１１は実施の形態２における突起形状の構成を例示する図である。図９〜図１１において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

実施の形態２における骨折の修復状態のモニタリング装置において、固定プレート２２と折れた骨２１を螺合するネジ部は、例えば固定力が調整可能な構造の固定力調整ネジ１６である。尚、固定力調整ネジ１６で固定力を調整する際、切開せずに調整できるように固定力調整ネジ１６の頭部は皮膚から露出した状態にしておくことが好ましい。固定プレート２２と折れた骨２１との螺合は、全てのねじとして固定ネジ１４，１５を用いてもよいし、全てのねじとして固定力調整ネジ１６を用いてもよいし、固定ネジ１４，１５と固定力調整ネジ１６とを組み合わせてもよい。

また、固定プレート２２は、骨折部１１の仮骨２３の形成、及び骨の修復を阻害しないように、骨折部１１と密着しない非密着形状部１２ａと、折れた骨２１の表面に密着する複数の突起形状１２ｂとを有している。非密着形状部１２ａは固定プレート２２の骨折部１１と向かいあう面に設けられ、骨折部１１と固定プレート２２とが接しないように固定プレート２２に設けられた固定プレート２２の凹部である。非密着形状部１２ａにおいて、骨２１と固定プレート２２との間には隙間が形成され、骨２１と固定プレート２２とは接触しない。突起形状１２ｂは、固定プレート２２の骨２１と向かいあう対向面に設けられた突起である。突起形状１２ｂを設けることにより、骨２１に固定プレート２２が装着された際に、固定プレート２２は突起形状１２ｂの先端のみで骨２１と接し、固定プレート２２の対向面の全面が骨２１と接することなく適度な隙間が形成される。このように、固定プレート２２が非密着形状部１２ａを備えることにより骨折部２１と固定プレート２２とが接しないため、骨折部１１に仮骨２３が形成されることが阻害されない。また、固定プレート２２が突起形状１２ｂを備えることにより、骨の修復が阻害されることが抑制される。歪センサ１３は固定プレート１２の非密着形状部１２ａが形成された面に対する裏面に形成されることが好ましいが、骨２１と接触せず、固定ネジの邪魔にならない領域に設けられれば良い。非密着形状部１２ａと突起形状１２ｂとの両方を備える構成が言及されているが、いずれか一方を備える構成とすることもできる。

実施の形態２における骨折の修復状態のモニタリング装置においても、実施の形態１と同様に、骨折部１１を固定する固定プレート２２の歪を測定し、歪の測定値から骨折部１１の修復状態を判断することにより、骨折部１１の修復状態を簡便かつ正確に把握することができる。さらに、骨折部１１の修復状態は、固定プレート２２と前記骨折部１１の骨とを固定した状態で、歪データを測定して修復状態を判定し、骨折部の修復状態の経過を日常的に把握することができる。

突起形状１２ｂは固定プレート２２より弾性力が大きいことが好ましい。固定プレート２２に配置された歪センサ１３のデータから判定された前記骨折部１１の修復状態に応じ、例えば修復率が７０〜８０％と判定された場合、固定力調整ネジ１６を緩め固定力を低下させる。その際、図１１に示すように、複数の突起形状１２ｂが弾性変形するため、折れた骨２１と突起形状１２ｂとの密着面積が減少し、固定力を容易に低下させることができ、より骨の修復が阻害され難くなる。また、複数の突起形状１２ｂの弾性変形の反発性で固定力調整ネジ１６の緩みも防止できる。

骨折治療において、骨の修復過程で形成される仮骨に適切な負荷を掛けると、骨癒合が促進される性質があることが知られている。そのため、骨折部１１の修復状態に応じて負荷を掛けることで骨の修復を促す効果が向上し、骨折部１１の早期回復が期待され、再骨折が発生するリスクが抑えられるようになる。

尚、上記各実施の形態において、犬にかぎらず全ての動物の骨折の修復状態の確認に用いることができる。

本発明は、骨折部の修復状態を簡便かつ正確に把握することができ、骨折部の修復状態をモニタリングする装置及び方法等に有用である。

１１ 骨折部
１２ 固定プレート
１２ａ 非密着形状部
１２ｂ 突起形状
１３ 歪センサ
１４ 固定ネジ
１５ 固定ネジ
１６ 固定力調整ネジ
２１ 骨
２２ 固定プレート
２３ 仮骨
５０ 骨折治療部
５１ メモリ装置
５２ 分析システム
５３ 歪データ演算部
５４ 修復状態判定部
５５ データ保存部
６０ 表示装置
６１ 入力装置

Claims (4)

1. 動物の骨の骨折部を固定する固定プレートと、
   前記固定プレートに配置される歪センサと、
   前記歪センサで測定される前記固定プレートの歪の測定値から前記骨折部の修復状態を判定する分析システムと、を有し、
   前記固定プレートと前記骨とを螺合する複数の固定ネジをさらに有し、少なくとも一つの前記固定ネジは固定力を調整可能な構造の固定力調整ネジであり、
   前記固定プレートは、前記骨と向かい合う面に形成されて前記固定プレートより弾性力の大きな複数の突起形状を有し、前記固定力調整ネジにより前記骨と前記固定プレートの固定力を弱めた時に、前記複数の突起形状が弾性変形し、前記複数の突起形状と前記骨の表面との密着面積が減少する構成である
   ことを特徴とする骨折の修復状態のモニタリング装置。
2. 前記分析システムは、前記骨折部の修復状態に応じてあらかじめ設定された閾値と前記測定値とを比較することにより前記骨折部の修復状態が判定される構成であることを特徴とする請求項１記載の骨折の修復状態のモニタリング装置。
3. 前記分析システムは、前記測定値の変化をグラフ化する演算部と、前記骨折部の修復状態を判定する修復状態判定部とを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の骨折の修復状態のモニタリング装置。
4. 前記固定プレートは、前記骨と向かい合う面に形成される凹状の非密着形状部を有し、前記骨と前記非密着形状部での前記固定プレートの表面との間に隙間を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の骨折の修復状態のモニタリング装置。

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