JP6739768B2 - 人工関節置換術における骨頭受け側コンポーネント設置不良防止システム - Google Patents
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Description
[1] 人工股関節又は人工肩関節置換術において、寛骨又は肩甲骨若しくは上腕に骨頭の受け側コンポーネントを設置する際に、コンポーネントが固定性をもって的確に設置されたことを表示することにより、コンポーネント設置時のコンポーネント周辺の損傷を防止するシステムであって、
(i) コンポーネント設置のためのハンマリング時に発生する音を集音するマイク、
(ii) マイクにより集音された音の周波数スペクトラムを求める手段、
(iii) (ii)で求めた周波数スペクトラムからピーク周波数を求める処理手段、
(iv) (iii)で求めたピーク周波数を記憶する記憶手段、及び
(v) (iii)の処理手段の制御信号に基づき警報を発するアラーム表示手段、を備え、
前記処理手段は、求めたピーク周波数を前記記憶手段に記憶された過去のピーク周波数と比較し、ピーク周波数が一定に達した場合に前記アラーム表示手段に警告を表示させる、
システム。
[2] さらに、ピーク周波数の変化のトレンドを表示する手段を備えた、[1]のシステム。
[3] ピーク周波数が0.1〜9.0KHzで収束した場合に警告を表示させる、[1]又は[2]のシステム。
[4] 連続したハンマリングにより得られたピーク周波数が3回連続で±0.1kHzの範囲に入った場合に、ピーク周波数が一定に達したと判断する、[1]〜[3]のいずれかのシステム。
[5] 人工股関節又は人工肩関節置換術において、寛骨又は肩甲骨若しくは上腕に骨頭の受け側コンポーネントを設置する際に、コンポーネントが固定性をもって的確に設置されたことを表示することにより、コンポーネント設置時のコンポーネント周辺の損傷を防止するシステムであって、
(i) コンポーネント設置のためのハンマリング時に発生する音を集音するマイク、
(ii) マイクにより集音された音の周波数スペクトラムを求める手段、
(iii) (ii)で求めた周波数スペクトラムからピーク周波数を求める処理手段、
(iv) (iii)で求めたピーク周波数を記憶する記憶手段、及び
(v) (iii)の処理手段の制御信号に基づき警報を発するアラーム表示手段を備えているシステムにおいて実行されるプログラムであって、
マイクに人工股関節又は人工肩関節置換術中のハンマリング時の発生音を集音させるステップと、
前記集音される発生音の周波数スペクトラムを求めるステップと、
処理手段に、求められた周波数スペクトラムからピーク周波数を求めさせるステップと、
記憶手段に、求められたピーク周波数を上書き記憶させるステップと、
前記処理手段に、求めたピーク周波数を前記記憶手段に記憶されたピーク周波数と比較し、ピーク周波数が同じであれば、前記記憶手段に上書きするとともに,カウンタ値を歩進させるステップと、
さらに前記処理手段に、前記カウンタ値が所定回数に達した時、アラーム表示手段に警告を表示させるステップを実行させる、コンポーネント設置時のコンポーネント周辺の損傷を防止するためのプログラム。
[6] ピーク周波数が0.1〜9.0KHzで収束した場合に警告を表示させる、[5]のプログラム。
[7] 連続したハンマリングにより得られたピーク周波数が3回連続で±0.1kHzの範囲に入った場合に、ピーク周波数が一定に達したと判断する[5]又は[6]のプログラム。
[8] 人工股関節又は人工肩関節置換術において、寛骨又は肩甲骨若しくは上腕に骨頭の受け側コンポーネントを設置する際に、コンポーネントが固定性をもって的確に設置されたことを表示することにより、コンポーネント設置時のコンポーネント周辺の損傷を防止するための方法であって、
(i) コンポーネント設置のためのハンマリング時に発生する音を集音するマイク、
(ii) マイクにより集音された音の周波数スペクトラムを求める手段、
(iii) (ii)で求めた周波数スペクトラムからピーク周波数を求める処理手段、
(iv) (iii)で求めたピーク周波数を記憶する記憶手段、及び
(v) (iii)の処理手段の制御信号に基づき警報を発するアラーム表示手段を備えているシステムを用いて、
集音した人工股関節又は人工肩関節置換術中のハンマリング時の発生音の周波数スペクトラムを求めるステップと、
前記処理手段に、求められた周波数スペクトラムからピーク周波数を求めさせるステップと、
前記記憶手段に、求められたピーク周波数を上書き記憶させるステップと、
前記処理手段に、求めたピーク周波数を前記記憶手段に記憶されたピーク周波数と比較し、ピーク周波数が同じであれば、前記記憶手段に上書きするとともに、カウンタ値を歩進させるステップと、
さらに前記処理手段に、前記カウンタ値が所定回数に達した時、アラーム表示手段に警告を表示させるステップを含む方法。
[9] ピーク周波数が0.1〜9.0KHzで収束した場合に警告を表示させる、[8]の方法。
[10] 連続したハンマリングにより得られたピーク周波数が3回連続で±0.1kHzの範囲に入った場合に、ピーク周波数が一定に達したと判断する[8]又は[9]の方法。
(i) 骨頭の受け側コンポーネント設置のためのハンマリング時に発生する音を集音するマイク、
(ii) マイクにより集音された音の周波数スペクトラムを求める手段、
(iii) (ii)で求めた周波数スペクトラムからピーク周波数を求める処理手段、
(iv) (iii)で求めたピーク周波数を記憶する記憶手段、及び
(v) (iii)の処理手段の制御信号に基づき警報を発するアラーム表示手段を備える。
ピーク周波数は,前記周波数スペクトラムをフーリエ変換して得られるパワースペクトラムの最大強度の周波数である。ピーク周波数を求める処理手段を、ピーク周波数を求める処理装置とも呼ぶ。
警報を発するアラーム表示手段を、アラーム表示装置とも呼ぶ。
RAMは、CPUによる処理過程のデータを一時的に保持するメモリであり、CPUにより演算処理されてディスプレイに表示する画像が描画されるビデオメモリ(VRAM)を有し、VRAMに描画された画像データは、所定周期で読み出されてディスプレイに表示される。さらに、アラーム表示部を有し、ハンマリング時の発生音がマイクで集音され、CPUで処理された結果、CPUからの制御信号が出力される。この制御信号に基づきハンマリングによるコンポーネント周辺の損傷を防ぐために、アラーム表示部は、施術者に警告を示す警報信号を生成し表示する。さらに、モデム機能部を有していてもよく、アラーム表示部で生成された、施術者に警告を表示する信号を有線又は無線により送信し、離れた場所の別個の表示装置に表示させるようにしてもよい。
CPUにより記憶手段に格納されるプログラムを読み取り実行し、処理がスタートすると、ハンマリングの音が、マイクにより集音される(ステップS1)。マイクにより集音される音声信号は、センサアンプにより増幅され、処理装置に入力される(ステップS1)。
股関節の寛骨に設置する骨頭の受け側コンポーネント(臼蓋カップコンポーネント)を寛骨の寛骨臼に設置する際のコンポーネント周辺の損傷を防止するシステム(ハンマリング支援システム)を構築し、模擬骨を用いて臼蓋カップコンポーネントを打ち込むハンマリング回数とピーク周波数の関係を求めた。
人工股関節全置換術を施行した1例1関節を対象とした。手術は複数の術者によって行われ、手術室内の集音環境において、従来どおり術者の感覚に従い、寛骨に臼蓋カップコンポーネントが設置された。手術野から約1 mの距離に指向性マイクロフォンを設置し、臼蓋カップコンポーネントをハンマリングにより固定した。ハンマリング開始時から集音を開始し、術者がステム打ち込みを終了するまで記録した。ハンマリング時に発生する音から求めたピーク周波数が一定値に達したときの周波数は2.0〜7.0kHzであった。
2 寛骨臼
3 臼蓋カップコンポーネント
4 ライナー
5 人工骨頭
6 ステム
7 処理装置
8 デジタルストレージスコープ
9 センスアンプ
10 マイク
Claims (6)
- 人工股関節又は人工肩関節置換術において、寛骨又は肩甲骨若しくは上腕に骨頭を受ける側のコンポーネントを設置する際に、コンポーネントが固定性をもって的確に設置されたことを表示することにより、コンポーネント設置時のコンポーネント周辺の寛骨又は肩甲骨若しくは上腕の損傷を防止するシステムであって、
(i) コンポーネント設置のためのハンマリング時に発生する音を集音するマイク、
(ii) マイクにより集音された音の周波数スペクトラムを求める手段、
(iii) (ii)で求めた周波数スペクトラムからピーク周波数を求める処理手段、
(iv) (iii)で求めたピーク周波数を記憶する記憶手段、及び
(v) (iii)の処理手段の制御信号に基づき警報を発するアラーム表示手段、を備え、
前記処理手段は、求めたピーク周波数を前記記憶手段に記憶された過去のピーク周波数と比較し、ピーク周波数が2.0〜7.0kHzで収束した場合に前記アラーム表示手段に警告を表示させる、システム。 - 人工股関節において、寛骨に骨頭を受ける側のコンポーネントを設置する際に、コンポーネントが固定性をもって的確に設置されたことを表示することにより、コンポーネント設置時のコンポーネント周辺の寛骨の損傷を防止するシステムである、請求項1記載のシステム。
- さらに、ピーク周波数の変化のトレンドを表示する手段を備えた、請求項1又は2に記載のシステム。
- 連続したハンマリングにより得られたピーク周波数が3回連続で±0.1kHzの範囲に入った場合に、ピーク周波数が一定に達したと判断する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステム。
- 人工股関節又は人工肩関節置換術において、寛骨又は肩甲骨若しくは上腕に骨頭を受ける側のコンポーネントを設置する際に、コンポーネントが固定性をもって的確に設置されたことを表示することにより、コンポーネント設置時のコンポーネント周辺の寛骨又は肩甲骨若しくは上腕の損傷を防止するシステムであって、
(i) コンポーネント設置のためのハンマリング時に発生する音を集音するマイク、
(ii) マイクにより集音された音の周波数スペクトラムを求める手段、
(iii) (ii)で求めた周波数スペクトラムからピーク周波数を求める処理手段、
(iv) (iii)で求めたピーク周波数を記憶する記憶手段、及び
(v) (iii)の処理手段の制御信号に基づき警報を発するアラーム表示手段を備えているシステムにおいて実行されるプログラムであって、
マイクに人工股関節又は人工肩関節置換術中のハンマリング時の発生音を集音させるステップと、
前記集音される発生音の周波数スペクトラムを求めるステップと、
前記処理手段に、求められた周波数スペクトラムからピーク周波数を求めさせるステップと、
前記記憶手段に、求められたピーク周波数を上書き記憶させるステップと、
前記処理手段に、求めたピーク周波数を前記記憶手段に記憶されたピーク周波数と比較し、ピーク周波数が2.0〜7.0kHzの範囲で同じであれば、前記記憶手段に上書きするとともに、カウンタ値を歩進させるステップと、
さらに前記処理手段に、前記カウンタ値が所定回数に達した時、アラーム表示手段に警告を表示させるステップを実行させる、コンポーネント設置時のコンポーネント周辺の損傷を防止するためのプログラム。 - 連続したハンマリングにより得られたピーク周波数が3回連続で±0.1kHzの範囲に入った場合に、ピーク周波数が一定に達したと判断する請求項5に記載のプログラム。
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