JPS61196941A - 脊柱異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、健康診断用装置として用いられ、脊柱異常を
検出するための脊柱異常検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来から子供によく見受けられる脊柱が左又は右方向に
曲がってくる病気、所謂脊柱側弯症が問題になっている
。学校保健法では定期健康診断を年に１度行うように定
められており、座高゛、身長等の測定と共に脊柱側弯症
の視診も義務付けられている。しかし、視診には熟練し
た専門の検者が必要であること、更に視診に時間が掛か
る上に検者による測定のばらつきが存在すること等の問
題があり、これら診断の煩雑さのために年に１度は行わ
れていないのが現状である。

従来から、脊柱側弯症診断の精度向上のためにモアレ縞
を利用した測定法がある。これは暗室内で青空全体にモ
アレ縞を形成し、脊柱に関し左側と右側の背中でモアレ
縞の分布の平衡がとれているか否かを判断する方法であ
るが、診断に相当の時間を要する上に１診断の際に検者
の疲労を伴い、データの分析が容易でないという欠点が
ある。

その他の検出方法として、正確な診断を得るためにＸ線
撮影によって脊柱の異常を直接的に判断する方法がある
が、放射線被曝が問題となり、この方法は精密検診にの
み用いられている場合が一般的である。

このような脊柱側弯症の診断の煩雑さを取り除き、安全
でしかも精度の良い診断ができるようにするために、特
願昭５８−１２４２５７号、同２０８７７８号において
、健康診断時に簡便に脊柱の異常を検出できる装置が提
案されている。これらの装置は被検体の背中の左右に中
心の仮想脊柱線に沿ってそれぞれ少なくとも１本の光ビ
ームを斜め方向から照射し、光ビーム照射位置と仮想脊
柱線の間隔差をビデオカメラ等により検出し。

脊柱異常に特有な背中の左右の凹凸の非対称性により脊
柱異常を判断するものであって、この装置を身長計に設
置することにより、身長測定時に脊柱側弯症の診断も同
時に行えるようにしたものである。

これらの装置により、脊柱側弯症の診断が正確にしかも
短時間で実施できるようになったが、光ビーム照射時に
光ビームが照射されている部分と照射されていない部分
とを判別するために、一時的に部屋を暗くする必要があ
る。これは学校等の健康診断時のように多数の被検者を
扱う測定時には、補助者が部屋のスイッチにより消灯し
、測定の度にＩ屋を暗くしなければならない、この消灯
は１秒以内で済み、タイミングを図りながらの消灯Φ点
灯は極めて煩わしいことである。

［発明の目的］ 本発明の目的は、脊柱異常測定時のみ測定室内を暗室状
態にするために、測定開始スイッチと連動させて照明光
源を制御することにより、能率的に脊柱異常を検出でき
る脊柱異常検出装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、被検者の
背中の左右に光束を投影して脊柱異常を検出する脊柱異
常検出手段と、該脊柱異常検出手段の作動と連動して作
動する照明光制御手段とを有することを特徴とする脊柱
異常検出装置であ・る。

［発明の実施例］ 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は座高測定と同時に脊柱異常を検出するようにし
た実施例であり、第１図（ａ）は座高計及び脊柱異常測
定光学系の構成図を示し、（ｂ）は全体の構成を示す側
面図である。座高計１は通常使用されているものであり
、支柱１ａに昇降自在にスライダ１ｂが設置されている
。座卓ＩＣ上の被検者Ｓの後備左右に、左背中用レーザ
ー光源２Ｌ及び右背中用レーザー光１［２Ｒがそれぞれ
設置され、それぞれの光軸上に左背中用シリンドリカル
レンズ３Ｌ及び右背中用シリンドリカルレンズ３Ｒが設
けられている。なお、以下の説明において添字り及びＲ
はそれぞれ左側用及び右側用を表している。更に、被検
者Ｓの後側中央にビデオカメラ４が設置されており、こ
のビデオカメラ４と、被検者Ｓの背中との間にレンズ５
及びフィルタ６が配されている。ビデオカメラ４の出力
は信号処理部７に接続され、この信号処理部７にはビデ
オモニタ８、座高測定結果表示器９、側角測定結果表示
器９．測定開始用フットスイッチ１１、プリンタ１２．
照明光源１３が接続されている。

光学式又はその他公知の手段を用いた測長器を応用した
座高計１の座卓１ｃ上に被検者Ｓが着席し、支柱１ａに
沿って背筋を伸ばした状態で、検者がスライダ１ｂを頭
部に軽く押し当てフットスイッチ１１を踏むと、先ず照
明光源１３が消灯又は低照度にされ、その後に計測が開
始される。すると、被検者Ｓの左側と右側の背中に、中
心の仮想脊柱線に沿ってレーザービームから成る少なく
とも１本ずつの光ビームＬ１及びＬ２が斜め方向から照
射される。即ち、左背中用レーザー光源２Ｌから照射さ
れた光ビームＬ１は、母線方向が紙面内にあるシリンド
リカルレンズ３Ｌにより紙面に垂直方向に拡げられて、
被検者Ｓの左背中に照射角度θでスリットビームＢ２を
照射する。同様に、右背中用レーザー光源２Ｒから照射
された光ビームＬ２は、母線方向が紙面内にあるシリン
ドリカルレンズ３Ｒにより紙面に垂直方向に拡げられて
、被検者Ｓの右前中に照射角度θでスリットビームＢ２
を照射する。

ここで、光ビームＬ１とＬ２とが交差する点を基準点０
とし、この基準点Ｏを原点としてＺ軸を紙面の上下方向
とする直交座標系を考え、光ビームＬ１が左背中に照射
する位置ｐｔの座標を（ｘｉ、ｙｌ）、光ビームＬ２が
右背中に照射する位置Ｐ２の座標を（ｘ２．ｙ２）とす
ると、次式が成立する。

ｙｌ＝　　！１／　ｔａｎθ　　　　　　　　−（１）
ｙ２＝　−ｘ２／　ｔａｎθ　　　　　　　　・・・（
２）このとき、被検者Ｓの脊柱が全く正常であれば、１
　！１１　＝　１　！２１　、　ｙｌ＝ｙ２となるが、
被検者Ｓに脊柱側真症の脊柱異常があると、背中の凹凸
状態が左右非対称になるので、１ｘｌｌ＃１ｘ２１．２
１４７２となり、仮想脊柱線方向つまりＺ軸方向に沿っ
て、光ビーム照射位置と仮想脊柱線との間隔差１！１１
−１！２＋を検出することにより脊柱異常の判断が可能
となる０通常は臨床上の便宜により、（１）式と（２）
式から！１、ｙ２を求め、ＡＹ＝ｙｔ−７２の値を仮想
脊柱線方向に沿って検出し、これが許容範囲内にあるか
否かにより脊柱異常を判断することができる。このよう
にして、ｌ！１１、ＩｖＬ）１ル遣守で漫れｌ（春鯰凰
堂ル翻スＶンｈ（でき、１冨１１．１Ｘ２１の測定は左
側及び右側に照射されたスリットビームＢ１、Ｂ２をレ
ンズ５及びフィルタ６を介してビデオカメラ４で把え、
ビデオモニタ８にビーム像旧、Ｍ２として映出し、ビデ
オカメラ４からのビデオ信号を信号処理部７により処理
することによって行うことができる。そして測定終了後
に、照明光源１３は点灯又は高照度となり、測定室内は
明室状態に復帰する。

なお、仮想脊柱線の設定は座高測定の際に被検者Ｓを基
準位置に座らせ、かつ頭部最高部がスラ　　。

イダ１ｂに接するように背筋を伸ばした正しい姿勢をと
らせることにより、座高計１の支柱１ａの中心部に設定
できる。

第２図はビデオモニタ８に映し出された被検者Ｓの背中
の映像である。この実施例では、測定開始用フットスイ
ッチ１１と連動して照明光源１３を消灯又は低照度にす
ることにより暗室内の映像を得ることができるので、ビ
ーム像旧、Ｍ２のみな鮮明に検出できることになる。

第３図は信号処理用のビデオ信号を得るためのＮ番目、
Ｎ＋ｍ番目、Ｎ＋２ｍ番目・・・の走査線上の左右のビ
ーム像Ｍｌ、Ｍ、２を示し、Ｎ番目、Ｎ＋ｍ番目のビデ
オ信号を第４図に示している。

第４図において、（ａ）はＮ番目、（ｂ）はＮ＋ｍ番目
のビデオ信号ｖＳであり、水平同期信号ＨＤから左側の
光ビームＬ１が照射される位置までの時間ｔＮＬ　、　
ｔ（Ｎ◆ｍ）Ｌ　、及び右側の光ビームＬ２が照射され
る位置までの時間ｔＮＲ、ｔ（Ｎ＋ｍ）Ｒを測定して、
両間隔差ｔＮＬ−ｔＮＲ、ｔ（Ｎ＋ｍ）Ｌ−ｔ（Ｎ＋ｍ
）Ｒを順次にＺ軸方向について求め、その分布により脊
柱異常検出ができる。なお信号検出に際しては、ビーム
像Ｍ１、Ｍ２にレベルの高い信号が得られるため、適当
なスレッシュホールルベルを容易に設定できる。

第５図、第６図はこのようにして得られる左右の光照射
位置Ｐ１．　Ｐ２と、仮想を社線との間隔差ΔＣの仮想
を社線方向の分布を示している。第５図では間隔差ΔＣ
が小さく、許容範囲内にあると見做せるので脊柱異常無
しと判断され、第６図に示すように間隔差−〇が大きい
と、許容範囲を越えていると見做され脊柱異常と判断さ
れる。

このように設定された許容範囲ΔＣとの比較により、脊
柱異常を検出する信号処理部７のブロック回路構成図を
第７図に示す、この第７図において、ビデオカメラ４か
らのビデオ信号ＶＳは、映像増幅器１５、二値化用コン
パレータ１６に順次に接続され、コンパレータ１６の出
力は背中の左右の測定系に分れ、それぞれカウンタ１７
Ｌ・１７Ｒを経てデータバスコントロール１８Ｌ・１８
Ｒが順次に接続され、両者共に共通のＣＰＵ１９に接続
されている。また、ビデオ信号ｖＳが入力する同期分離
・タイミング発生回路２０の出力は、走査線数カウンタ
・アドレス発生回路２１、カウンタ１７Ｌ−１７Ｒのリ
セット端子、チップセレクトコントロール２２Ｌ・２２
Ｒに接続され、走査線数カウンタ・アドレス発生回路２
１はアドレスバスコントロール２３Ｌ・２３Ｈに接続さ
れ、アドレスバスコントロール２３Ｌ・２３Ｒはそれぞ
れメモリ２４Ｌ・２４Ｒ，ＣＰＵ１９に接続されている
。そして、メモリ２４Ｌ−２４Ｒはデータバスコントロ
ール１８Ｌ−１８Ｒ、チップセレクトコントロール２２
Ｌ−２２Ｒ，ＣＰＵ１９に接続され、チップセレクトコ
ントロール２２Ｌ・２２ＲはＣＰＵ１９に接続されてい
る。

更に、二値化用コンパレータ１６には電圧設定器２５が
接続され、ＣＰＵ１９にはプリンタ１２、座高計１、座
高測定結果表示器９、側角測定結果表示器９、フットス
イッチ１１、照明光源１３を断続する照明光源制御接点
１４が接続されている。

従って、ビデオカメラ４で把えちれたビデオ信号ｖＳは
映像増幅器１５に入力され、二値化用コンパレータ１６
において電圧設定器２５で設定されているスレッシュホ
ールドレベルよりも高いレベルをハイレベル出力として
二値化される。ビデオ信号ｖＳは映像増幅器１５に入力
されると同時に、同期分離・タイミング発生回路２０に
も入力され、ここで得られた水平同期信号ＨＤはカウン
タ１７Ｌ・１７Ｒのリセット端子に入力され、カウンタ
１７Ｌ・１７Ｒ１士針釣を聞咎し７二値化用コンパレー
タ１６から入力したビーム像Ｍ１、Ｍ２までの時間ｔＮ
Ｌ　、　ｔＮＲを計数する。カウンタ１７Ｌ・１７Ｒか
らの出力はデータバスコントロール１８Ｌ＠１８Ｈに入
力され、データバスコントロール１８Ｌ＠１８Ｒはメモ
リ２４Ｉ、・２４ＲとＣＰＵ１９への入力選択スイッチ
として機能する。

第８図は前述した水平走査期間内のカウンタ１７Ｌ・１
７Ｒの入出力のタイミングを示しており、第８図（りは
水平走査期間内のビーム像Ｍｌ、　Ｍ２によるビデオ信
号Ｓｌ、　Ｓ２を含むビデオ信号ｖ９、（ｂ）は二値化
用コンパレータ１６の出力信号Ｓｌ’　、　Ｓ２°を示
し、（Ｃ）は水平同期信号ＨＤ、（ｄ）は水平同期信号
）１［＋よりも僅かに遅れたタイミングで発生するパル
スより成るタイミング信号を示している。

カウンタ１７Ｌ・１７Ｒは水平同期信号ＨＤＩ　よりも
僅かに遅れたタイミング信号のリセット１でリセットさ
れ、左方ウンタ１７Ｌは左側ビデオ信号Ｓ１による二値
化用コンパレータ１６の出力信号Ｓｌ’　までの時間ｔ
ＮＬを計数し、右カウンタ１７Ｒは右側ビデオ信号Ｓ２
°によるコンパレータ１６の出力信号Ｓ２’　までの時
間ｔＮＲを計数し、水平同期信号）１０２によりデータ
バスコントロール１８Ｌ−１８Ｒを介して、メモリ２４
Ｌ・２４Ｒにその内容を読み込ませる。この操作は順次
走査線毎に行われることになる。

このようにして得られた時間ｔＮＬ　、　ｔＮＲ等を記
憶するメモリ２４Ｌφ２４Ｒ内のアドレスは、同期分離
・タイミング発生回路２０の信号を入力した走査線数カ
ウンタ・アドレス発生回路２１で造られたアドレス信号
を、アドレスバスコントロール２３Ｌ・２３Ｒを介して
メモリ２４Ｌ−２４Ｈに入力することによって得られる
。

第９図は垂直走査期間中に走査線数カウンタ・アドレス
発生回路２１で造られるアドレス信号のタイミングを示
している。第１Ｏ図（ａ）はｌ垂直走査期間に着目した
ビデオ信号ｖ９、（ｂ）は水平同期信号ＨＤ、　（ｃ）
は垂直同期信号Ｖ［１，（ｄ）は垂直同期信号ＶＤの立
下りのタイミングで発生する信号ＶＤ’　、　（ｅ）〜
（ｈ）はアドレス１〜４の信号である。１垂直走査期間
が設定されると垂直同期信号ＶＤＩが得られ、それによ
ってアドレス作成開始の信号ＶＤ”が得られ、垂直同期
信号ＶＤ２が得られるまで、水平同期信号）ＩＤ１　、
　ＩＤ２　、　ＩＤ３　、　ＩＤ４に応じてアドレス１
、アドレス２、アドレス３、アドレス４の信号が造られ
メモリ２４Ｌ・２４Ｒに入力される。

測定開始スイッチであるフットスイッチ１１を押すこと
により、ＣＰＵ１９を介して照明光源制御接点１４に消
灯或いは低照度切換信号が出力され、照明光源１３は消
灯或いは低照度となり、その後にメモリ２４Ｌ−２４Ｒ
に１垂直走査期間の測定時間のみビデオ信号ｖＳのデー
タの受は取りを許して遂時に信号間隔差を演算する。そ
れ以降においては、ＣＰＵ１９はデータバスコントロー
／Ｉ／　１８　Ｌ・１８Ｒ、チップセレクトコントロー
ル２２Ｌ・２２Ｒ、アドレスバスコントロール２３Ｌ・
２３Ｈにコントロール信号ｖｃを出力し、メモリ２４Ｌ
−２４ＲをＲＥＡＤモードにしてビデオ信号ｖＳのデー
タ受は取りを中止し、その内容を第９図（Ｃ）のＶＯ２
のタイミングで読み出す、そして、その内容を演算処理
して、座高測定値と共にプリンタ１２に被検者Ｓのデー
タとして出力し。

それぞれ測定結果表示器９．１０に表示する。そしてＣ
ＰＵ１９から照明光源制御接点１４に点灯或いは高照度
切換信号が出力され、照明光源１３は点灯或いは高照度
となり、明室状態に戻る。

このような−巡の動作が終了すると、再びビデオ信号ｖ
Ｓからデータ測定の動作を開始し、以後は被検者ごとに
フットスイッチ１１を押して測定を行う。

上述の実施例では、座高測定と同時に脊柱異常を診断す
る場合について説明したが、座高針に本装置を設置する
のではなく、身長計に設置してもよい、ただし、身長計
よりも座高針の方が被検者の背中に固定し易く、かつ被
検者による上下高低差が少なく測定に便利である。また
、脊柱異常のみを診断する場合には、座高計或いは身長
計に併置せず、本装置だけを使用することもでまること
は当然である。

また、座高針又は身長計に併置した場合に、測定開始用
フットスイッチ１１の代りに座高針等の支柱に被検者の
頭部が接すると作動するスイッチを設け、このスイッチ
に脊柱異常検出を開始する機能を持たせるようにしても
よい、更に、光源としてはレーザーの他に、発光ダイオ
ードやその他の任意の光源を用いることができる。

また、被検者の背中の左右に照射する光ビームについて
は、その入射角を左右相等しくしなくともよく、また仮
想脊柱線に対し相等しい距離にある位置に照射しなくと
もよい、これらはオフセット量として予め記憶させてお
けば、後の演算過程で補正可能である。また、Ｘ方向の
間隔差ＩＸＩＩ−ＩＫ２＋を求める場合、基準線として
仮想脊柱線でなく、仮想脊柱線と所定間隔だけ隔たった
平行線を用いることもできる。なお、被検者の背中の左
右に照射する光ビームは各１木ずつでなくともよく、複
数本例えば左側・右側の背中に対して各２木の平行なス
リットビームとして照射しても支陣はない、更に、光ビ
ームは静止したスリットビームの代りに、ビデオ信号に
同期して走査する走査ビームであってもよい、また、被
検者の背中に照射されるスリットビームのスリット方向
長さを、座高等の高低に応じて変化させることもでき、
これは例えばズームレンズを光路中に設けることにより
達成される。更に、仮想脊柱線方向の映像範囲を座高等
の高低に応じて変化させることもできる。

また、ビデオカメラ４の画像から検出範囲のみを表示さ
せ、非検出範囲を電気的にカットし、ビデオモニタ８上
には検出範囲のみが映出するようにすることもでき、こ
れにより測定に際しノイズの混入が防止される。

更に、本実施例では位置検出手段としてビデオカメラ４
を用いたが、ビデオカメラ４の代りに撮像素子、例えば
ＣＣＤ’（電荷結合素子）を用いて、このＣＣＤの出力
から位置ｘ１．　ｘ２を検出し、最終的に臨床上有用な
ΔＹを算出してもよい、この際に、第１Ｏ図（ａ）　、
　（ｂ）に示すように一次元ＣＣＤ　２６をモータ２７
等の機械的な方法で仮想脊柱線方向に移動させることに
より、被検者Ｓの背中の全スリット城を受光させること
ができる。

また、ＣＣＤ２６を移動させる代りに、第１１図（ａ）
　、　（ｂ）に示すようにレンズ５と像面との間にミラ
ー２８を設け、このミラー２８を回転させることにより
、−次元Ｃ０Ｄ２６の受光域に対応する被検者Ｓの背中
のスリット域を走査して測定を行うようにしてもよい、
なお、ＣＣ０２６は二次元素子であっても支障はなく、
かくすればＣ０Ｄ２８の移動或いはミラー２８の回転を
行わずに済むことになる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る脊柱異常検出装置は、
測定開始スイッチと連動させて照明光源の点滅或いは高
照度と低照度との切換えを行なうことにより、測定毎に
測定室内の照明スイッチを手動でオンオフすることなく
、多数の被検者に対して容易にかつ能率的に正確な脊柱
異常診断を行うことを可能とし、測定時間の短縮ができ
る利点を有している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る脊柱異常検出装置の実施例を示すも
のであり、第１図（ａ）は座高計及び脊柱異常測定光学
系の構成図、（ｂ）は全体の側面図。 第２図は被検者の背中の映像の正面図、第３図は任意間
隔の走査線上の左右の光照射位置の説明図、第４図はｎ
番目、Ｎ＋ｍ番目の走査線のビデオ信号の説明図、第５
図は脊柱異常が無い場合の間隔差分布の説明図、第６図
は脊柱異常がある場合の間隔差分布の説明図、第７図は
信号処理部のブロック回路構成図、第８図は水平走査期
間内に゛着目したタイミング信号の説明図、第９図は垂
直走査期間内に着目したビデオ信号の説明図、第１０図
（ａ）は−次元センサを機械的に上下走査する場合の側
面図、（ｂ）は正面図、第１１図（ａ）、（ｂ）は−次
元センサを光学的に上下走査する場合の説明図である。 符・号１は座高計、１ａは支柱、１ｂはスライダ、ｌｃ
は座卓、２Ｌ・２Ｒはレーザー光源。 ３Ｌ・３Ｒはシリンドリカルレンズ、４はビデオカメラ
、５はレンズ、６はフィルタ、７は信号処理部、８はビ
デオモニタ、９は座高測定結果表示器、ｌＯは測高測定
結果表示器、１１はフットスイッチ、１２はプリンタ、
１３は照明光源、２６はＣＣＤ、２８はミラーである。 特許出願人　　キャノン株式会社 （ｂ） 第２図　　　　　　　　第３図 纂４図 第５図　　　　　　　第６Ｉ！１ 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検者の背中の左右に光束を投影して脊柱異常を検
   出する脊柱異常検出手段と、該脊柱異常検出手段の作動
   と連動して作動する照明光制御手段とを有することを特
   徴とする脊柱異常検出装置。 ２、前記照明光制御手段は前記脊柱異常検出手段の作動
   時には、照明光源を消灯又は低照度とし、前記脊柱異常
   検出手段が作動していない時には前記照明光源を点灯又
   は高照度とするようにした特許請求の範囲第１項に記載
   の脊柱異常検出装置。 ３、前記照明光源は前記脊柱異常検出手段の投影光束の
   波長域をカットするフィルタを備えた特許請求の範囲第
   ２項に記載の脊柱異常検出装置。 ４、前記脊柱異常検出手段は、被検者の背中の左右に少
   なくとも１本ずつの光ビームを斜め方向から照射する手
   段と、前記光ビーム照射位置を検出する位置検出手段と
   、前記光ビームの曲がり具合を計算し脊柱異常を検出す
   る信号処理手段とから構成した特許請求の範囲第１項に
   記載の脊柱異常検出装置。 ５、前記位置検出手段の前面に前記光ビームの波長域の
   光のみを透過させるバンドパスフィルタを配するように
   した特許請求の範囲第４項に記載の脊柱異常検出装置。 ６、前記位置検出手段にビデオカメラを用いた特許請求
   の範囲第４項に記載の脊柱異常検出装置。 ７、前記位置検出手段にＣＣＤ等の撮像素子を用いた特
   許請求の範囲第４項に記載の脊柱異常検出装置。 ８、前記位置検出手段に姿勢固定手段を設けた特許請求
   の範囲第４項に記載の脊柱異常検出装置。 ９、前記姿勢固定手段は座高測定手段又は身長測定手段
   を兼用するようにした特許請求の範囲第８項に記載の脊
   柱異常検出装置。 １０、前記姿勢固定手段を前記座高測定手段の支柱及び
   該支柱を固定する座卓とにより構成した特許請求の範囲
   第９項に記載の脊柱異常検出装置。 １１、前記姿勢固定手段を前記身長測定手段の支柱及び
   支柱を固定する足形を設けた踏台とにより構成した特許
   請求の範囲第９項に記載の脊柱異常検出装置。