JPH05500466A - 頸骨の運動機能を測定するための非侵襲的方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 頚骨の運動機能を測定するための非侵襲的方法およびその装置 産業上の利用分野 この発明は、頚骨の運動機能を測定するための非侵襲的方法およびその装置に関 するものである。さらに詳しくは、この発明は、俵者の運動範囲を測定するため に、また、頚骨の異常な運動機能を診断するためおよび異常な運動機能の処置の ための管理された治療を監視するために、予め定められた運動標準とコンピュー タで比較するためにある通路の動きを測定するための非侵襲的方法および装置に 関するものである。

従来の技術 過去数年間にわたって、身体の各部の運動と測定するための信頼できる方法と装 置の策定のために、相当の努力がなされて来ている。運動の測定は、もしも運動 の正常な範囲に入っているならば、変動を検査するための将来的な参考としての 比較情報を決定あるいは提供するためになされる。種々の動きに対して、運動範 囲の完全な特定は３次元の測定を必要としている。

首の動きは典型的な例である。頚骨の運動機能は、背中に痛みを有する非常に多 数の人々の存在によって相当の注目を浴びている。

一般的に゛むち打ち症（ｗｈｉｐｌａｓｈ　１ｎｊｕｒ　ｙ　）　”として知ら れている、例えば自動車事故による頚骨捻挫や頚骨挫傷による頭骨の運動機能の 異常は、年間に１ｏｏｏｏｏｏ人のアメリカ人念苦しめている。このような傷害 は単に典型的な皮膚の損傷を伴うの内ならず、大きな医療上の問題と同様に法律 上の問題として、最初の傷の程度ばかりでなく、治療の効果や医療処置の効果が 測定されるべきである。

頭部や首部のＸ線解析の種々の方法（侵襲的な方法）か提案されているか、非侵 襲的方法が受け入れられることはなかった。骨の損傷や大きな皮膚の変化、すな わち、最も激しい場合にのみ侵襲的方法が見られる。コンピュータ・トモグラフ ィー（ＣＴ）や磁気共１１％像（ＭＨＩ）の研究が同様になされてきたが、それ らは、臨床状態の個体群の予測に使用するための非侵襲的診断または予診の指標 を提供するためにはうまくいっていない。

さらに、頚骨に対する損傷推定の病態機構学的原因か示されないので、診察、処 置、予見、評価、そして法律的損害は、ケース毎の判断者によって、非常に主観 的な特異ケースとして留どまっている。首の運動範囲と、椎骨と隣接椎骨との静 的関係とにおける基本的指標となるデータベースをもたらす頚骨に関する基本的 な工学的研究がその第一歩を確立してきている。また、限定された量のデータも 、その周りを身体の堅い部分が回転すると思われるねじ軸く例えば、中心軸）パ ラメータが測定されて存在している。これらの方法は、平面、すなわち２次元の 動きにおける個々の椎骨に対してであり、各方法が死体または生体に対する侵襲 的技術、例えばＸ線として使用されている。

むち打ち症のモデルは、最近、擬人モデルの使用やコンピュータ・シミュレーシ ョンによることが試みられているくウインケース（１９８７＞やサンセス外（１ ９８１）によって見直されている。）。しかしながら、これらの研究は、起こり 得る傷害と破壊状態との間の一般的関係についてのみ考慮されている。また、パ ラメータの特定は、典型的に、回転と移動における頭の加速と頭の運動範囲であ る。ねじ軸パラメータは重要ではなかった。

人体に関する測定も殆どなされていない。

さらに重要なことは、モデルを使用する衝突の運動の測定と人体における随意的 な運動の測定との間には殆ど関係がないことである。これら゛むち打ち症″の研 究には、異常な頚骨の運動の程度を測定するために、診断の道具として頭の３次 元運動のねじ軸パラメータが用いられることはな力１つた。ジャーナル　オブ　 バイオメカニックス（Ｊ、Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ）のウインケース：　］、 　９８１　、メディカル　バイオロジー　バイ　エンジニアリング　コンピュー タ＜Ｍｅｄ、Ｂｉｏｌ、Ｅｎｇ。

Ｃｏ　ｍ　ｐ　ｕ　ｔ　ｅ　ｒ　ｓ　）のライスおよびポーラ・ンク；ジャーナ ル　オブ　バイオメカニックス（Ｊ、Ｂｉｏｍｅｃｈ、＞１４．１９８１のバン ジャビ外の発表を参照されたい。このように、瞬時の回転軸、有限の回転軸すな わち中心の実際の非侵襲的測定は、むち打ち症によってつくられた基本的な生体 機構学的変化の予見または診察のパラメータとして使用するために、用いられた り、示唆されたりすることがなかった。

古典的なローレックス（Ｒｏｕｌｅａｕｘ）の方法（例えば、パンジャビ、Ｍ、 Ｍ、、”“身体結合部の回転の中心と角度、エラーと最適化の研究″ジャーナル 　オブバイオメカニックス（Ｊ、Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ）。

第１２巻、１９７９．９１１〜９２０ページ〉、またはスビーゲルマンとウー　 Ｓ、の回転マトリックス方法、“平面的結合部運動の回転中心と移動角度を発見 するための固定−身体方法パジャーナル　オブ　バイオメカニックス、第２０巻 、１９８５．７１５〜７２１ページはより一般的な３次元ねじ軸解析の各部の集 合であるけれども、頭と首の関係に対する３次元のねじ軸パラメータと提供して いない。所定の限定回転のための空間的方法において、適切な数値を、２つの幾 何学的区別方法によって得ることができる。すなわち、１）移動マトリックスに 基づく解析へのアプローチ（例えば、スー　ＣＨｏとラドクリラフ　ＣＷ、の“ ′運動学的および機構学的設計′°ジョン　ウィリー　＆　ソンズ出版、ニュー ヨーク　１９７９．および、２）マ■・リツクス形式におけるエラー最小化に基 づくアプローチ（スプール　Ｃ，Ｗ。

とペルドパウス　Ｆ、Ｅ、“マーカの空間座標から討算された身体の堅い部分の 運動″ジャーナル　オブ　バイオメカニックス、１３・３９１〜３９３：つオル トリング　Ｈｌ、Ｊ　、ヒユーイスキ・−Ｒ、デ　ランデ　Ａ。

およびペルドパウス　Ｆ　Ｅ、“°人体結合部の運動の研究におけるノイズ目標 点の測定から有限中心軸および螺旋軸の推定”ジャーナル　オブ　バイオメカニ ックス（Ｊ、Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ）第１８巻、１９８５．３７９〜３８９ ページである。

第１の場合、アルゴリズムは、ねじ軸パラメータの推定のために、４個のマーカ の各組合せを使用する。がくして、５個のマーカに対しては、論理が同じである ５個の解決策があり、６個のマーカに対しては１５のこのような解決策がある。

最高の推定は母集団の平均値または中央値のいずれかである。

第２の方法は、最適化問題を基本的に数値的に解決する適切な情報を推定するた めに、全てのマーカを利用する。過去の結果は、後者の方法が優れていることを 示唆している〈つオルトリング　Ｈ，Ｊ　、ヒユーイスキーＲ１、デ　ランデ　 Ａ、およびペルドパウス　Ｆ、Ｅ。

“′人体結合部の運動の研究におけるノイズ目標点の測定から限定中心および螺 旋軸の推定°°レジャール　オブバイオメカニックス（Ｊ、Ｂｉｏｍｅｃｈａｎ ｊｃｓ）第１８巻、１つ８５．３７９〜３８９ページ）。

グラコベスキーに対する米国特許第４６６４１３０号および第４６９９１５６号 には、患者の腰椎における機構的な異常または傷害の検出力ため、圧縮型と捩れ 型のいずれかとしてこの異常と傷害を特定するための非侵襲的方法および装置が 開示されている。第１７段階において、患者の腰椎の曲り具合が非侵襲的技術を 使用１〜で測定される。それから、差異または不均整が前記測定された腰椎の曲 り具合から検出される。グラコベスキーは特定の堅い部分（例えば、椎骨）の３ 次元ねじ軸パラメータ運動学を使用していないので、事実上、そこに開示されて いる方法と装置を使用して３次元の情報を得ることはできない。

ノウレスに対する米国特許第４５２８９９０号には、実質的に垂直な軸の周りの 首や頭の運動を測定するために頭を乗せた装置が開示され、首や頭の傾きを表示 することができる。頭にしっかりと固定されたヘッドバンドは、身体の基準標識 と一緒に使用される識別印スケールを有し、それによって、首や頭の回転してい る間中、基準標識は固定されており、基準標識と識別印スケールとの間の関係が 身体の回転運動を表す。重力操作ゲージも装置に固定され、水平に対する頭部の 傾きを測定する。

この装置は方向く傾きの角度）のみを測定するが、この方向こそが５少ないねじ 軸パラメータ（例えば、そこには回転軸の測定は行われない）の部分である。同 じ事がギルマン外に対しても当てはまるく計測化と技術、聴覚位置の間における 頭部の運動の測定、行動の研究方法および計測化、ＩＩ　（Ｌｍ　３７〜４１． （１９７９）およびファラーの米国特許第３９５５５６２号（１，９７６）　） 。

ボロン外も、また、顎椎の瞬時回転軸を計算するためにＸ線を使用することを検 討し、Ｃ−７椎骨の位置づれを示す人体の中心軸に起こる正常かへの変化を示す ことをめている（ボロン　Ｊ、Ｐ、　、デスチャンプス　Ｇ。

、ディムネット　Ｊ８、フィッシャー　Ｌ、Ｐ、、”矢状面におけるインフェリ ン（Ｉｎｆｅｒｉｎ）頭骨の運動研究”３２−・３３頁、Ｐ、ケーンおよびＷ、 ワイドナー編、［頭骨１Ｊ、スブリンガーーベルロッグ出版、ニューヨーク（１ ，９８７））。

ハンチングトン外の“歩行中における膝関節の運動を映像記録から測定する方法 ゛Ｉ　Ｍｅ　ｃ　ｈＥ、第８巻、第３号（１９７９）は、膝関節に取付けられた マーカから反射する光を追跡および記録するために、少なくとも１個のビデオカ メラを使用することによる患者の膝関節の運動範囲をリアルタイムに測定するた めの非侵襲的診察方法および装置に関するものである。ハンチングトン外は、ね じ軸パラメータの使用を開示するものでなく、また、頭−首の機構に対して使用 するための方法あるいは装置を開示するものでもない。

同様な方法と装置があご、背中および腕の研究のために用いられている。例えば 、簡晰な映像があごの運動を記録するために用いられ、あごの運動の放物線のプ ロットが試みられている。しかしながら、異常運動と正常運動とを区別するため の境界は示されておらず、この方法は頭−筒機構に適用することができない。

ソ連特許第９０４６６６号には、対象物を観察する問の観察者の頭の位置を記録 する装置が開示されている。

スクリーンは、［察者の頭４ｍに置かれ、２個の光源を支持している。点座標の 要素の測定がデカルト座標を決定し、頭の動きである２個の点の運動を説明する コンバーターに２個のｘ、Ｙ数値を伝達する。スクリーンや記録器の数を増加す ることによって、３次元の一般的な場合を扱うことができる。そこには、ねじ軸 パラメータを得ることを教えるものはなく、このような情報を診断の道具として 利用するという教唆もない。

バーガーの米国特許第４５８６５１５号には、身体部分の位置および／または運 動を測定するための方法と装置が開示され、特に、首の不調を診断するなめに頭 の位置および／′または運動を測定するための方法と装置とが開示されている。

３個のセンナか頭の３次元の運動を検出するために用いられている。頭の回転、 屈曲および横への傾きが、運動の不調を診療するように、空間における身体各部 の運動パターンを測定するために装置によって検出される。バーガーは、自然の 頭の動きと異常な頭の動きどを測定するために、生体機構学的ねじ軸通路を使用 することがなかった。

かくして、当該技術分野における専門家達の種々の試みにかかわらず、この技術 は人体各部の異常な運動学的動きを測定するための信頼できる方法を発展させる ことに失敗している。さらに、人体の頭−筒機構に対して、この技術は、３次元 の運動学的ねじ軸の利用、あるいは、頚骨の運動範囲の表示器として頭−筒機構 のための運動の生体機構学的通路の利用について失敗し、かくして、自然な運動 学的頭骨運動と異常な運動学的頭骨運動の範囲を測定するために、診療用の道具 として頭−筒機構の３次元の運動学的ねし軸を使用するための満足できる非侵襲 的方法を提供することに失敗している。

したがって、この発明の主要な目的は、人体各部の運動学的運動を測定するため の非侵襲的方法を提供することである。関連する目的は、人の頚骨の運動学的運 動を測定するための非侵襲的方法を提供することである。

さらに、この発明の目的は、自然の運動学的頚骨の運動と異常な運動学的頭骨の 運動の範囲を測定するために診断用の道具として３次元の運動学的ねじ軸パラメ ータを使用する方法を提供することである。

さらに、この発明の特別の目的は、それによって、′むち打ち症“の傷害を受け ている患者に起こる頚骨の異常運動機能を確立するために、生体機構学的な数値 パラメータを提供することである。

さらに、この発明の他の目的は、上述により特定される方法を実施するために必 要な装置を提供することである。この発明のこれらの利点および他の利点は、こ の発明の付加的な特徴とともに、以下の、図面を伴ったこの発明の好適な具体化 された例についての詳細な説明から明らかになるであろう。

発明の要約 この発明は、身体各部の運動学的動きが、身体各部の回転する通路に関する生木 学的に適当する情報分提供すると言う発見に導かれている。生体機構学的通路は 、次に、損なわれた肉体の動きを、身体各部の肉体損傷の診断と予後のために、 正常または標準の動きと比較するための手段を提供する。この発明は、特に、頭 −筒機構に有効である。瞬時の回転ベタ１−ルの軸、中心および、７・′または 頭の有限の回転軸か頭の動きの生体８！樽学的に適当な通路を特定する。頭は頭 −筒機構の運動学的チェーンの最大の部材であるので、頭の生体機構学的通路は 頚骨における運動学的異常性の診断に使用することかできる。

この発明は、患者の頚骨の３次元の運動機能を検出するための非侵襲的方法を提 供するとともに、異常な運動機能の検出のために使用することもできるものであ る。

この発明の方法によって、空間における患者の頭の位置を検出することができる 。

この発明の方法は、ある指定された動きで患者の頭が動く時に、記録手段によっ て検出することができるマーカ手段を有するヘルメッｉ〜を患者の頭部に（１″ ｌ置付ける工程を含んでいる。信号が標識手段で発生され、患者は、信号が発生 する時に、各信号の場所にその頭を動かして、複数の信号の系列的作動によって つくられるパターンに従うことを指示される。標識手段は、患者によって検出さ れ、患者によって追随く例えば、目視して従う）されることのできる信号をつく るために選択的に作動させることのできる複数の信号発生手段がらなっている。

信号発生手段は、患者から望ましい３次元の運動範囲を引き出すために、予め選 定されたパターンで作動される。患者の頭の３次元の動きは、光源から発せられ る信号の選択的な作動に応答して患者が頭を動かす時に、ヘルメットによって支 持されるマーカ手段の動きを記録することにより、例えばビデオ　レコーダーて 電子工学的に記録される。患者の３次元の運動範囲は、患者の頭の軸周りの回転 、屈曲−伸長、横への動き、そして垂直、水平および傾けた動きから構成されて いる。患者の頭の記録された３次元の運動範囲は、ねじ軸パラメータ、特に、回 転の゛瞬時″の軸、この軸上の点く例えば、有限の回転軸または中心）そして頭 の３次元の回転角度をつくるために、好ましくはデータ演算装置で計算される。

患者が所定の課題を遂行する間に起こったところからのつくられたねじ軸パラメ ータは、（ｉ）差異を確認するために予め定められた標準化されたデータのねじ 軸パラメータ、または（１１）治療の変化を特定するためにその患者の前もって つくられたねじ軸パラメータのいずれかと比較される。

図面の簡単な説明 図１はこの発明の方法を実施するするために適した装置の斜視図である。

図２は５テストの際、患者が着けるべきヘルメットの斜視図である。

図３は、患者の所望の頭の運動によって選択的に照明されることのできるランプ からなる標識手段の概略図である。

図４はほぼドーム型構造の標識手段の斜視図である。

図４ａはドーム型標識の内側の端面図である。

図４ｂは、平面標識手段とドーム型標識手段のための標識手段についての信号手 段の位置の概略図である。

図５および図６は、運動解析の範囲のために予め選ばれた種々のパターンが確認 する、図３に示された標識手段の概略図である。

図７Ａおよび図７Ｂそして図８Ａおよび図８Ｂは、正常な患者の、屈曲−伸長に 対して得られたねじ軸パラメータ（１’１７Ａおよび７Ｂ）と、軸方向の回転に 対して得られたねじ軸パラメータ（図８Ａおよび８Ｂ＞を示している。

図９Ａおよび図９Ｂそして図１０Ａおよび図１．　ＯＢは、むち打ち症で苦しん でいる人の、屈曲−伸長に対して得られたねじ軸パラメータ（図９Ａおよび９Ｂ ＞と、軸方向の回転に対して得られたねじ軸パラメータ（図１．　ＯＡおよび１ ０Ｂ）を示している。

図１．１　Ａおよび図１１Ｂそｊ７て図］、２Ａおよび図１２Ｂは、正常な患者 の屈曲−伸長に対して得られたねじ軸パラメータを示している。

図１３Ａおよび図１３Ｂそして図］、　４　Ａおよび図１４Ｂは、むち打ち症に 苦しんでいる患者に対して得られた屈曲−伸長に対して得られたねじ軸パラメー タを示している。

実施例 この発明は好適な具体例とともに説明されるけれども、この発明をこれらの特定 の具体例に限定しようと意図したものではない。逆に、発明の全ての代替、変更 および均等の装置が、特許請求の範囲によって特定される発明の精神と範囲に入 ることを意図している。

この発明に従えば、頚骨の運動学的機能は、患者の３次元の自由な運動範囲を記 録する記録手段によって検出される。記録手段は、患者が標識手段の信号に応答 して頭を動かすときに、患者が着けているヘルメットの周りの径方向に配置され ているマーカ手段からの信号を記録する。標識手段は、好ましくはランプまたは 発光ダイオードからなる、複数の信号発信手段からなっている。

信号発信手段は、発信手段が予め選ばれたパターンで光を放つようにする制御手 段によって適当に制御される。

患者は、標識手段から発する信号に応答して頭を動かずように、標識手段の発す る信号に従うことを指示されている。そのようにすることによって、患者は選択 されたパターンに従って頭を動がし、彼の頭は３次元の空間で動く、患者が標識 の信号に従うので、頭の動きは、患者が着けているヘルメットによって支持され ているマーカ手段の動きを検出および記録する記録手段によって記録される。３ 次元空間分析機構の使用によって、それぞれのマーカ手段の３次元座標が決定さ れる。堅い身体部分の運動学的原理を用いて、その周りを頭が回転する゛ねじ軸 ゛を特定する運動学的パラメータが得られる。患者に対して得られたねじ軸パラ メータのデータは、そこで患者の頚骨の運動機能を測定するために、標準化され たねじ軸パラメータのデータと比較されることができる。

特別な理論になることを欲している訳ではないが、頭−筒機構の最大の堅い部分 、即ち頭部の動きの分析は、頚骨の運動機能の指標となる情報を提供するだろう ことが信じられる。この論理は、頭部が複雑に連結されている堅い身体部分の運 動学的な鎖の端にあるという事実によって意味付けられ、所定の頭部の動きの方 向は頭骨機能に依存するものである。

例えば、Ｃ１−Ｃ２域が正常に回転しないならば、頭部のねじ軸は低下するだろ う。逆に言えば、Ｃ３−Ｃ７域で運動範囲を制限する傷害は、所定の型の仕事に 対してより高くなるように軸をしようとするだろう。さらに、正常な湾曲を有し ない頚骨は、所定の仕事に対し、より低くかつより後方のねじ軸を有するだろう 。

この発明は、頭部の軸の回転、横への屈曲、そして屈曲を検出することによって 、また、これらの運動を通じて頭部の生体機構学的通路を提供”するためにこれ らの運動を評価することによって、頭−誼機構のリアルタイムの全３次元の定量 的分析を提供するものである。テストの際の、標準化されたデータまたは正常な 生体機構学的通路からの逸脱は頚骨の異常運動の指標であり、順に、推骨に対す る傷害を示すものである。

かくして、テス１−の際に、患者の生体機構学的通路を観察することによって、 頭骨におけるどの部分も対称であることが直ちに識別できる。さらに、ねじ軸ベ クトルの方向における広い可変性によって、より多くの異常を、従来の手段に比 してこの発明の方法を用いることにより測定することができる。例えば、軸の回 転や横への屈曲のような動きは、一般的には皮膚の損傷を含んでいる、むち打ち 症を有する個人には、実際、しばしば困難である。むち打ち症のある個体のねじ 軸の敏感な変化が、この発明によって測定可能であり、侵襲的方法でなく、かつ 傷害者の病理機構の原因についての知識がなくても、診断評価者として充分に利 用することができる。

したがって、この発明の方法の主要な利益は、患者の頭部に対する３次元のねじ 軸パラメータである。頭部に対するねじ軸パラメータは（ａ）回転ベクトル、（ ｂ）このベクトル上の点、（Ｃ）このベクトルの周りの回転角とこのベクトルに 沿う滑動、そして（ｄ）角速度である。回転角は２つの方向の間の有限の回転軸 を計算するために使用することができる。角速度は進行中の動きにおける瞬時の 回転軸を計算するために使用される。イの動きを通じての頭の生体機構学的通路 は、瞬時の回転軸、中心通路、そして有限回転軸がらなっている。好適にはコン ピュータの助けをかりて、生体機構学的通路を計算することによって、それから 異常な運動学的機能の程度をつきとめることのできる、信頼できる診断用のデー タが得られる。

望ましくは、生体機構学的通路の種々の要素は、標準化された生体機構学的通路 のデータとの比較を可能とするためにグラフ上にプロットされる。なお、標準化 されたデータは、例えば正常な個体、すなわち傷害をうけたことのない人々およ び、／または患者の従前のものの集合の生体機構学的通路からなっている。この 発明は、かくして、頚骨の自然な運動学的な動きおよび異常な運動学的な動きの 範囲を測定するための重要な診断用および予見用の道具を提供するものである。

図１に戻ると、この発明の方法を実施するのに適した装置が示されている。示さ れた具体例に従えば、ヘル、メット１は患者Ｐに着けられている。ヘルメット１ は種々の頭部サイズに適応することができ、調節ひも２の形をとることかでき（ 図２参照）、好ましくは、軽量で頭部に快適に適合するものである。テスト（詳 しくは後述される。）を実施するために、ヘルメットは患者の頭にきちんと嵌合 するように調節され、テスト中それが患者の頭部に対して動くことはない。かく して、ヘルメットの動きは患者の頭部の動きを正確に反映する。

ヘルメット１は、空間における患者の頭部の方向の測定を可能ならめるために、 記録手段によって検出できるマーカ手段を含んでいる。マーカ手段の寸法と形は 、記録手段によって検出され、記録されることのできるマーカ手段を設けられた この発明の方法にとって臨界的ではない。示された具体例において、マーカ手段 は、ヘルメット１に装着された長さを変更できるボルト３からなり、好適には、 光を反射することのできるマーカ４をその端部に有している。好適には　マーカ ４は、適当な反射材料、好ましくはガラスピーズで覆われた直径１．５インチの 球からなっている。好適には、５または６本のボルトが、全てのマーカが、患者 の運動範囲にわたって、互いに他のマーカと重なることがなく、また干渉するこ ともなくそれぞれの記録手段に一つだけが記録されるような方法でヘルメッｌ〜 に装着される。

この発明の方法に使用される装置は、予め選定された配置の信号発信手段からな る標識手段をさらに含んでいる。信号発信手段は、患者によって検出される信号 を発信するために、選択的に作動されることができる。患者が標識信号を辿り、 そうすることによって、作られるパターンに従って頭を動かす。

この発明の好適な具体例によれば、信号発信手段は制御され、信号発信手段は予 め選定されたパターン、すなわちデストシようとする特定の頭部の動きと一致し ているパターンで作動されることができる。かくして、％ｆえば、信号発信手段 は、患者の頭の運動範囲がテストできるような方法で　軸まわりの回転（すなわ ち左−右の動き）、屈曲−伸長（上ｒ運動）、または横への曲げ（横側から横側 への運動、または傾いたままの動きに対して、Ｘ−型のパターン、ボックス型の パターンのように作動される。

好適には、信号発信手段は、それぞれが望まし、い系列やバタ・−ンにライトア ップできるように選択的に制御できる複数の光源からなっている。患者が従うべ き辿る方向を指示するための光源は、好ましくはランプまたはレーザである。

図１に示される具体例では、標識手段は、それぞれが直径１／２以下の小さなう 〉・ブの同定平面列すなわち格子からなっている。格子に配置されているので、 格子の左側端から格子の右側端までの患者の視界角度は約１００°てあり、格子 の頂端から格子の底端までの視界角度は同様に約１００°である（図３）。中央 から左端まで、中央から右端まで、中央から頂端まで、そして中央から底端上で の視界角度は全て約５０゛である。さらに、格子にあるランプは、約１０°の増 加視界角度によって離して配置されている。代替的に、ランプ群は、各ランプ間 の同じまたは同様の角度関係を用いて、他の外形とする二とができる。例えば、 ランプ群は、ドーム型またはかさ型の外形とすることができる。図４には、基部 ２２に装着される脚部２１によって支持される、容易に組み立てられ、運搬可能 なドーム型の標識手段２０が示されている。運搬可能なドーム型の標識手段は容 易に移動させることができ、平面型の標識手段に比してより小さいので、平面型 標識より狭い領域で使用することができる。

標識手段のランプ群の典型的な形は図４ａに示され、ドーム外の点Ｘからドーム 内を覗いた、格子の端面図である。図４に示されるドーム型の標識手段において 、各ランプは、図４ｂに見られるように、それらが平面標識手段ζこあるときと 同じ角度関係に置かれている。ドーム型の標識手段２０にあっては、光は患者か ら全て等距離にある。

格子にある各ランプは選定して制御されるので、いかなる予定のパターンでも作 動させることができる。その目的のために、具体例において、格子にある各ラン プは、適当な中央制御ユニット、例えば、パソコン５、中央制御装置のためのイ ンターフェイス（図示しない）、オプトカプラーボックス６、そして各ランプを 他の要素に接続するための適宜の接続線〈図示しない）によって制御される。

オプトカプラー６は、低出力のコンピータ出力信号を、適当な系列で格子にある ランプをつけることができる高出力信号に変えるものである。オクトカプラーボ ックス６は、望まれる光の系列をつくるために、パソコン、コンビータ用インタ ーフェース・ボード、そして適宜のオクトカプラー用回路あるいは他の適当な電 気回路であってもよい。中央制御ユニットのインターフェース・ボードは、例え ば、ＤＤＡ−６としてメ１−ラバイテ（Ｍｅｔｒａｂｙｔｅ）がら市販されてい るボードでよい。例えば、ラボラトリ−テクノロジー社から市販されているラブ ・チク・ノートブック（Ｌａｂ　Ｔｅｃｈ　Ｎｏｔｅｂｏｏｋ）のような市販さ れている取得データや表示用ソフトウェアが、好ましい範囲の運動を引き出すた めに、予めプログラムされた光の系列パターンを設定する媒体として使用するこ とができる６ 好適な具体例において、１６個のランプがコンピータのインターフェース・ボー ドで利用可能なディジタル１１０信号によって制御される。格子状ランプを制御 するためのコンピータ化されたシステムがかなり柔軟に提供されるけれども、他 の型の制御もまた適当に使用できることが理解されるだろう。かくして、コンピ ータによる制御システムの代替は電気的スイッチング回路の使用である。電気的 スイッチング回路は、ある予定の光系列をつくるために、手動でブツシュ・ボタ ンなどを操作することができる。

この発明の一つの具体例において、ヘルメット１は表示手段１３を含んでいる。

表示手段１３は、ランプが所望のパターンで光らされる時に、患者が−っのラン プから次のランプへと頭を動がしたがどうかを表示するために、標識手段と協働 するものである。−上述のパターンに従って患者の頭が動いたことを確認するた めに、表示手段の一つまたは標識手段を、一方が信号を発し、他方がその信号を 受け収るように選択することが、当分前の専門家によって理解されるだろう。

この発明の好適な具体例によれば、表示手段１３は、標識を検出しまたは標識に よって検出される、標識を指向する光のビームを発する。この発明の方法の実施 において、標識信号が作動されるにつれて患者がその信号にに従う場合、患者は 彼の頭を動かすので、表示手段からのビームは作動している標識信号ランプを照 明する。この方法による標識信号ランプの照明は、標識信号に応答して患者が頭 を動かしたこと、すなわち上述のパターンに従っていることの目視確認を提供す る。

この発明の好適な具体例によれば、記録手段は少なくとも２個の標準ＣＤＣビデ オカメラ７と８からなり、これらのカメラは、患者が遂行すべくめられている予 め選定された運動範囲にわたって患者の頭の自由な運動範囲を記録する。２個の カメラは、患者の頭部に対向して置かれているので、ヘルメット１上の全てのマ ーカ４は患者の予想される動きの全範囲をカメラの記録視野内にするものである 。

−ｉ的に、各カメラは互いに関して５０°から６０゜の角度で設置される。しか しながら、各カメラが互いに対して置かれる角度は、それらが正確さを減じるほ ど近接して一緒に置かれない限りは臨界はなく、各カメラは予想される運動の全 範囲をカバーし、全てのマーカ手段を監視しかつ記録し続けることができる。好 ましい具体例にあっては、ビデオ・レコーダーが、空間の患者の頭の動きと一致 している、ヘルメットに支持されたマーカ手段に反射された光を記録するもので ある。

各ビデオ・カメラはビデオ・カセット・レコーダ一つと１０に接続され、それら で患者の動きがビデオ・カセットのビデオ・テープに記録される。モニター（図 示しない）が、ビデオ・カメラの映像が記録されている時に、その映像を監視す るために用いられる。ビデオレコーディングにおける望ましくない人工品からの 反射を少なくするために、マーカ４以外の全てのヘルメット要素をダーめに、２ 本のビデオ・テープは、モーション　アナリシス会社（Ｍｏｔｉｏｒｉ　Ａｎａ ｌｙｓｉｓ　Ｉｎｃ、）から市販されている“イクスパート　ビジョン・リモー ト・サイト（Ｅｘｐｅｒｔ　Ｖｉｓｉｏｎ　Ｒｅｍｏｔｅ　５ｉｔｅ）ユニット で最初に同期される。イクスパート・ビジョン・リモート・サイトのユニットは 、各カメラに対して離れた位置からの信号によって各１７マイクロセカンド（ｍ ｓ）毎に行われる画像抽出（カメラサンプリング）を同期させ、各ビデオテープ のユーザ初期可聴周波数を同じ抽出アレーン、内に置く。遠隔操作ユニットは、 ２台のビデオカメラに接続さｈでいるコンピュータ制御のＶＣＲに接続されてい るので、タイミング・マークは実際の患者の撮影と同期しでつくられる。

この発明によれば、要求される追跡テス１−を豫名が遂元座標が、有限の回転軸 、瞬時の回転軸および頭部の中心の動きをを計算するために使用される。

ビデオテープから各マーカ４の中心の３次元座標を得るために、カリホルニｒ州 、サンタローザのモーションアナリシス社（Ｍｏｔｉｏｎ　ＡｎａｌｙＳｉｓ、 Ｉｎｃ、）から市販されている。完全な“イクスパート・ビジョン・モーション ・アナリシス・システム（１’、　ｘ　ｐｅｒｔ　Ｖｉｓｉｏｎ　Ｍｏｔｉｏｎ 　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｓｙｓｔｅｍ）’“が好適に使用される。このシステムは 、ＳＵＮコンピュータ・ワークステーションに収容された３次元運動解析システ ムと“ＥＶ３ｄ’“と名付けられたソフ■・ウェア・プログラムからなっている 。イクスパート・ビジョン・システムからの標準コマンドはカリブレーションと 初期化のために利用されるが、特別コマンド”　ｖ　ｉ　ｄ　ｅ　”がビデオテ ープからコンピータ・ファイルをつくるために用いられる。”　ｖ　ｉ　ｄ　ｅ ”はモーション　アナリシス社のハードウェア゛″ＶＰ−１１０”またはその均 等機に接続され、ビデオテープにおけるマ・−力４の基本的な外形である、グレ イ−レベル（乏ζｒｅｙ−１ｅｖｅｔ）の移行を測定する。イクスバ−１〜・ビ ジョン・システムの“ｔｒａｃｋ”コマンドは、組合せられるべき各ビデオテー プがらっくられるコンピータ・ファイルを可能とし、患者が遂行する各運動課題 に対して得られる３次元の、頭部の動きを通じての各マーカの中心と位置とのコ ンピータ・ファイルを可能とする。他の光エレクトロニクスおよび磁気ベースの 機構を同様に使用することができる。

マーカ位置が決定された後に、好ましくはコンピータを使用して、ねじ軸パラメ ータが計算される。この目的のなめに、スプール　Ｃ１ｗ　およびベルドボウズ 　Ｆ。

Ｅ、゛″マーカ空間座標から計算される身体の堅い部分の運動゛′（ジャーナル 　オブ　バイオメカニックス、１３：３９１〜３９３．１９８０）、およびウォ ルトリング　Ｈ，Ｊ、　、ヒユースキー　Ｒ１、デ　センチ　Ａ、およびベルド ボウズ　Ｆ、Ｅ、’”人体結合部の運動研究におけるノイジイ・ランドマークめ 測定からの有限中心と螺旋軸の判定″（ジャーナル　オブ　バイオメカニックス 、第１８巻、ｔ　９８５．３７９−３８９灯）によって提示された数式に基つく ソフトウェアの使用が満足できるものである。

マーカ位置は、診断用論理技術に１１って典型的に利用される４個に加えて、１ ζ方に測定ノイズによる計算におけるエラーを使用するのが有利である。スプー ７１、ベルドボウズモしてウォル１〜リング外の数式を使用しζ、頭部に対する ねし軸バラ、メータや生体機構′７′的通路、オなわち、この軸上の点く例えば 、有限の回転軸、すなわち中心）そしてこの軸の周りの回転とこの軸（こ沿う滑 動をうろことができる。これらの種々の動きのプロットと通路とは、標準のグラ ラフイックの方法てっくられることができる。

テスト下にある患者に対するつくられたねじ軸パラメータのグラフィック・ブロ ワ１〜は、２つの方法のいずれかに利用されることができる。つくられたねじ軸 パラメータは５２つの間の差異を確認するために、例えば正常で健康な人のねじ 軸パラメータのプロットを含む、標準のねじ軸パラメータとそのねＬ′、軸パラ メータを比較することにより診断用の道具として使用されることができる。

このような方法で、頚骨のいがなる異常な運動学的動きも観察され、定量化され 、傷害の程度が確証される。

頚骨の運動機能における治療−トの変化（改善）もまた、治療が始められる前の その患者からつくられたねじ軸パラメータの定醍値に対して、治療後の患者のつ くられｔ：ねじ軸パラメータを比較することＧＪよ−）で定量的に評価すること ができる。この分野の専門家にとって、加Ｗｉ後周期的に測定されたねし軸パラ メータと組合わされた傷害後のつくられたねじ軸パラメータのデータは、治療後 の患者の進行や患者が今も受けている損なゎｔまた運動機能の相対的な程度に関 する定量的な情報を提供するだろうことが直ちに理解できる〆ころう。

この発明の方法を実施するｔ：めに２．屯者ト）は上述のヘルメット１を着けら れる。患には、実際のテストのための彼の運動範囲の外部情報を提供するために ５一連の自発的な範囲の運動の課題を実行するように指示される。

より詳し２くは、討者は、屈曲−伸長（Ｊニー下）、軸周りの回転（左−右）そ して横ち向Ｉ＼の曲げ（側面がｔ）ＩＩ！！１面八、）にへける、自発的な自分 力ベースのゆっくりした範囲運動の動きを基準を′つくってスタートする。好ま Ｌ　＜は、患者にはまた、それｔ７：よって快適さを感じるように、各方向に一 度づつ、最も大きな円弧をつくるように指示される。

自発的な運動範囲の課題に続い“Ｃ１一連の光系列のテス１へが始められる。光 系列は選定されているので、愚者は彼の自発的な運動の範囲内に留とまっている 。好適には、５個の標的系列が使用される。すなわち、左−右〈図５）、上〜Ｆ （図５）、両方向のホックス・パターン（図６）、そして傾けまたはＸ型パター ン（図５）である。

各系列を特定する連続するランプは、４秒間隔て継続的に照明し、患者はランプ が照明する時に、彼の頭を動かずことによって光に追随するように指示されてい る。患者が予め選定された光系列に従っている時に、ヘルメッ１〜（頭の動きと 一致している。〉のマーカの動きは、前述の今後の手順のために、同期するビデ オ・カセット・テープに記録される。ビデオテープに記録されたデータは上述の 進行となる。頭部の動きと一致するそのデータから、ねじ軸パラメータは計算さ れ、プロットされる。

つくられたプロット図は、標準グＶ７ツト図および、７′または同じ患者の以前 のプロット図と比較されるので、頚骨の本来の運動学的動きおよび７／または＋ Ａ常な運動７的動きの範囲を測定することができる。。

次の各例は、ここで説明されている発明をさらに例示しようとするものであって 、発明の範囲を限定しようとするものではない。

例１ 正常な愚考、すなわち、むち打ち症で苦し、められてぃない患者が、上述の方法 と装置を用いて３次元の頭の動きをテス１〜された。患者の屈曲−伸長（垂直の 動き）そして軸周りの回転（水下の動き）が、それぞれ１０°間隔で４０°と５ ０°にわな−って測定された。患者は、上述の５つの標諸系列からなる、図３に 示された標識手段を用いてテストされた。垂１σおよび水平運動に対するねじ軸 が計算され、ブロワＩ〜された。ねじ軸パラメータは異なる平面にプロットされ 、図７Ａ、７　Ｂおよび［”ｌＡ、８Ｂに示されるように、第５番目の頚椎（Ｃ ５）に関して、センチメータで表されている。患者は、その間の患者の運動の一 貫性を測定するために、それから６週間後に再テストされた。

特に、図７ＡおよびＮ７■３に示されるように、垂直な動きに対するデータに対 し、正常な患者のねじ軸パラメータは位置と方向において滑らかに変化すること が、このデータから見ることができる。この動きの位置と方向における滑らかさ は正常な患者に期待されるものである。

しかしながら、この例は、頭部の動きのねじ軸パラメータとこのような動きの幾 何学的な数値の両方を提供し、この発明の方法と装置の効果を表示するものであ り、特に後者は、その動きの性質の完全な説明を提供するものである。したがっ て、この発明の方法と装置は、最初に、頭−首機構のねじ軸パラメータの計算と 、診断用および予見用としてその動きの幾何学的な分析との両方を可能とする。

例２ むち打ち症に苦しむ患者が、例１て′正常な患者がテストされたのと同じ方法で ３次元の頭部の動きをテストされた。患者の屈曲−伸長および軸周りの回転は、 各動きに対し、それぞれ３０６と４０°にわなって１０°間隔で測定された。屈 曲−伸長および軸周りの回転のねじ軸パラメータが、図りＡ、９ＢおよびＩＯＡ 、ＩＯＢにそれぞれ示されるように、その患者のために計算され、プロットされ た。これらのねじ軸パラメータは、異なった平面にプロットされ、第５番目の頚 椎〈Ｃ５）に関してセンチメータで表されている。患者は６週間後むち打ち症の 加療を受けた後に再テストされた。むち打ち症の患者にとって、Ｚ一平面におけ るねじ軸の位置が正常な患者の２一平面におけるねじ軸位置とは異なっている。

例３ 正常な患者、すなわち、むち打ち扉て苦しんでいない患者が上述の方法と装置を 用いて３次元の頭部の動きをテストされた。患者の屈曲−伸長く垂直運動〉が、 図３に示された標識手段と既に説明された標識系列とを用いて、４０°にわたっ て１０°間隔で測定されたく図１．ＩＡ、１１Ｂおよび図１２Ａ、１２Ｂ）。垂 直運動のねじ軸が計算され、プロットされ、第５番目の頚椎（Ｃ５）に関して、 センチメータで表された。図１１．　Ａと図１１Ｂおよび図１２Ａと図１２Ｂか ら、正常な患者の平均のねじ軸位置は均一に分布されており、最初のテストにお ける平均のねじ軸位置は６週間後に行われたテストにおける平均のねじ軸位置と 殆ど一致している。このことは正常な患者に期待されることであり、この例のデ ータは、例１のデータと充分に一貫性があり、例１のデータのように、診断用と 予見用の評価のために、頭部の動きのねじ軸パラメータとこのような動きの幾何 学的な数値の両方を提供するという、この発明の方法と装置の効果を表示するも のである。

例４ むち打ち症に苦しむ患者が、前の例と同じ方法で、３０”　（図１３Ａと図１３ Ｂ）と２０°　（図１４Ａと図１４Ｂ）の動きにわたって１０°の間隔で、屈曲 −伸長く垂直）運動をテストされた。屈曲−伸長の平均ねじ軸は、第５番目の頚 椎（Ｃ５）に関して計算され、プロットされたくセンチメータで表されている。

）。患者は６週間後、むち打ち症の加療を受けた後、再テストされた。加療に先 立つ最初のテストでは、図１−３Ａ、１３Ｂおよび図１４Ａ、１４Ｂに見られる ように、正常な患者が均一な分布（図１１Ａ、１］、Ｂおよび図１２Ａ、１２Ｂ ）でじ軸位置が頭骨方向に諏著に下がっていることか見られる。

ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、６ 燗 （Ｎゆミ賎　旨　１、 渕 侘 ｈ　両 ゞ←ゴ ３　。

１′Ｃ ：　よ 辺 畑 蛸１、ぢ映　ゞ 蒜　日、ｉｓ　ミ ２　ぐ 要約書 本発明は頚骨の運動学的な動きを測定するための非侵襲的方法及び装置に関する ものである。

本発明の方法は、本来の運動学的な動きおよび異常な運動学的な動きを測定する ために、空間における患者の頭部の自由な運動範囲を、標準化された生体機構学 的通路のデータか、または、その患者の前に測定した生体機構学的通路のデータ のいずれがと比較するものである。

−Ｔ　汽　ｈ　た　槽すめ　詰■ 平成　３年１１月３０日

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．次の各工程からなる、患者の頸骨の運動機能を３次元で測定するための非侵 襲的方法。 ａ．標識手段に対向するように患者の頭部に、記録可能な検出手段を有するヘル メットを位置付ける工程、ｂ．その信号に応答して頭部が空間を動くことにより 従うように、患者に向けて種々の位置において信号を発生する工程、 ｃ．前記発生した信号に標識地点に応答して患者が頭を動かす時に、前記ヘルメ ットから受け取り、３次元の空間内の患者の頭の動きの範囲を記録する工程、ｄ ．患者の頭のねじ軸パラメータをつくるために、記録された３次元の空間におけ る患者の頭の運動範囲を計算する工程、 ｅ．つくられたねじ軸パラメータを、（ｉ）差異を確認するために予め定められ た標準化データのねじ軸パラメータ、または（ｉｉ）変化を特定するために前に つくられたその患者のねじ軸パラメータのいずれかと比較する工程。
2. ２．前記記録可能な検出手段が、電気的記録手段によって検出することのできる マーカ手段を含み、前記発生信号に応答して患者が頭を動かす時に、マーカ手段 の動きが、空間における３次元の患者の頭の動きの範囲の測定に使用するために 記録されるところの請求項１記載の方法。
3. ３．前記標識手段が複数の光源からなる格子であって、各光源がランγ、レーザ 、またはその組合せからなる群がら選ばれたものであるところの請求項１記載の 方法。
4. ４．前記標識手段が複数の光源からなる格子であって、各光源がランプ、レーザ 、またはその組合せからなる群がら選ばれたものであるところの請求項２記載の 方法。
5. ５．前記標識手段における各光源が約１０°の角度で分けられており、格子の左 端から右端までの全視界角度と格子の頂端から底端までの全視界角度がそれぞれ 約１００°であるところの請求項４記載の方法。
6. ６．記録手段が電子光学的記録手段であるところの請求項５記載の方法。
7. ７．前記記録手段が同期して操作される２台のビデオカメラからなるところの請 求項６記載の方法。
8. ８．空間における患者の頭の運動範囲が、軸まわりの回転、屈曲−伸長、横への 動きおよび傾いた動きからなるところの請求項７記載の方法。
9. ９．前記傾いた動きが、Ｘ型の動き、ボックス型の動きまたはそれらの組合せの 動きから選ばれた動きであるところの請求項８記載の方法。
10. １０．前記マーカ手段がヘルメットにより支持され、前記マーカ手段が患者の頭 の全運動範囲にわたってそれぞれのビデオカメラに見通され、各マーカのそれぞ れが互いに干渉せず、前記ビデオカメラが、前記発生信号に応答して患者の頭が 動く時に、マーカの動きを記録するところの請求項６〜９のいずれかに記載の方 法。
11. １１．前記マーカ手段が光を反射することができ、前記ビデオカメラが、患者が 標識手段の発する信号に応答して頭を動かす時に、前記マーカによって反射され る光を記録し、それによって、患者の頭の動きが前記マーカの動きを記録するこ とによって記録されるところの請求項１０記載の方法。
12. １２．前記ヘルメットが、発生信号に従って患者が頭を動かしたかどうかを指示 するために、前記標識手段と協働して作用することのできる指示手段を含むとこ ろの請求項１１記載の方法。
13. １３．前記ヘルメットが、発生信号に従って患者が頭を動かしたかどうかを指示 するために、前記標識手段と協働して作用することのできる指示手段を含むとこ ろの請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
14. １４．前記指示手段が光のビームであるところの請求項１２記載の方法。
15. １５．前記指示手段が光のビームであるところの請求項１３記載の方法。
16. １６．前記つくられたねじ軸パラメータがグラフにプロットされるところの請求 項１記載の方法。
17. １７．前記つくられたねじ軸パラメータがグラフにプロットされるところの請求 項１０記載の方法。
18. １８．前記つくられたねじ軸パラメータがグラフにプロットされるところの請求 項１２記載の方法。
19. １９．前記患者のつくられたねじ軸パラメータのグラフのプロットが、（ｉ）予 め定められた標準化されたデータ、（ｉｉ）前につくられたその患者のねじ軸パ ラメータのデータ、または（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）の両方のいずれかのねじ 軸パラメータのグラフのプロットと比較されるところの請求項１７記載の方法。
20. ２０．前記患者のつくられたねじ軸パラメータのグラフのプロットが、（ｉ）予 め定められた標準化されたデータ、（ｉｉ）前につくられたその患者のねじ軸パ ラメータのデータ、または（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）の両方のいずれかのねじ 軸パラメータのグラフのプロットと比較されるところの請求項１８記載の方法。
21. ２１．前記標識手段がかさ型の構造からなるところの請求項１，３または４のい ずれかに記載の方法。
22. ２２．次の各工程からなる、患者の頸骨の運動機能を３次元で測定するための非 侵襲的方法。 ａ．標識手段に対向するように患者の頭部に、記録可能な検出手段を有するヘル メットを位置付ける工程、ｂ．前記標識手段において、複数の信号を継続的に作 動させることによって標識手段に予め選定されたパターンを発生する工程、 ｃ．患者が作動した信号を目視するために、頭を動かして前記標識手段に発生し たパターンに従う工程、ｄ．患者が前記パターンに従う時に、患者の空間的な頭 の動きを前記ヘルメットのマーカ手段の動きを記録することによって電子光学的 に記録する工程、ｅ．患者の運動範囲における前記マーカ手段の中心の３次元座 標を得るために、電子光学的に記録されたマーカ手段の動きを演算する工程と、 そのマーカ手段の中心の３次元座標を用いて、患者の頭部のねじ軸パラメータを 計算する工程、そして ｆ．つくられたねじ軸パラメータを、（ｉ）差異を確認するために予め定められ た標準化データのねじ軸パラメータ、または（ｉｉ）変化を特定するために前に つくられたその患者のねじ軸パラメータのいずれかと比較する工程。
23. ２３．次の各工程からなる、患者の頸骨の運動機能を３次元で測定するための非 侵襲的方法。 ａ．標識手段に対向するように患者の頭部に、記録可能な検出手段を有するヘル メットを位置付ける工程、ｂ．前記標識手段における複数の信号を系列的に作動 することによってターゲット手段に予め選定されたパターンを発生する工程、 ｃ．前記発生した信号に標識地点に応答して患者が頭を動かす時に、前記ヘルメ ットから受け取り、空間内の患者の頭の３次元の動きの範囲を記録する工程、そ してｄ．患者の頭部のねじ軸パラメータをつくるために、前記記録を演算するた め記録された３次元の運動範囲の動きを貯蔵する工程。
24. ２４．ａ．患者の頭部のねじ軸パラメータをつくるために、記録され、貯蔵され た、患者の頭部の３次元の運動範囲の動きを演算する工程、そして ｂ．つくられたねじ軸パラメータを、（１）差異を確認するために予め定められ た標準化データのねじ軸パラメータ、または（ｌｉ）変化を特定するために前に つくられたその患者のねじ軸パラメータのいずれかと比較する工程、 とを請求項２３記載の方法に続けて、患者の頸骨の運動機能を測定するための非 侵襲的方法。
25. ２５．ａ．複数の信号手段が患者に検出されるべき信号を選択的に発するように 作動できる信号手段であって、この信号手段が予め定められたパターンで作動で きるものである信号手段からなる標識手段と、ｂ．患者の頭部に位置付けちれる ことのできるヘルメットであって、記録手段によって検出されることのできるマ ーカ手段を支持しているヘルメットと、ｃ．患者が信号手段から発せられる、選 択的に作動する信号に応答して頭を動かす時に、患者の頭部の３次元の運動範囲 の動きを記録するための少なくとも一つの記録手段と、そして ｄ．患者の頭部のねじ軸パラメータをつくるために、記録された、患者の頭の３ 次元の自由運動範囲の動きを演算するための演算手段とからなる、患者の頸骨の 運動機能を測定するための装置。
26. ２６．前記標識手段が、ランプ、レーザ、またはそれらの組合せからなる群から 選ばれた、複数の光源から構成される格子からなるところの請求項２５記載の装 置。
27. ２７．前記光源が、約１０°の角度で分けられ、格子の左端から右端までの全視 界角度と格子の頂端から底端までの全視界角度がそれぞれ約１００°であるとこ ろの請求項２６記載の装置。
28. ２８．前記ヘルメットが、患者が信号に応答して頭を動かしたかどうかを表示す るために、前記標識手段と協働して作用することのできる表示手段を含むところ の請求項２７記載の装置。
29. ２９．前記記録手段が、同期された、離れた２台のビデオ・カセット・レコーダ からなるところの請求項２８記載の装置。
30. ３０．ランプ、レーザ、またはそれらの組合せからなる群から選ばれた、複数の 光源から構成される格子からなる標識手段と、 前記複数の光源が約１０°の角度で分けられ、格子の左端から右端までの全視界 角度と格子の頂端から底端までの全視界角度がそれぞれ約１００°である光源と 、患者が予定のパターンに従って頭を動かしたかどうかを表示するために、前記 標識手段と協働して作用することのできる表示手段を含む前記ヘルメットと、そ して同期され、離れて置かれた２台のビデオ・カセット・レコーダからなる記録 手段とからなるところの請求項２５記載の装置。