WO2010010854A1 - 骨検査システムおよび下腿支持装置 - Google Patents

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WO2010010854A1
WO2010010854A1 PCT/JP2009/062989 JP2009062989W WO2010010854A1 WO 2010010854 A1 WO2010010854 A1 WO 2010010854A1 JP 2009062989 W JP2009062989 W JP 2009062989W WO 2010010854 A1 WO2010010854 A1 WO 2010010854A1
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lower leg
support
bone
base
distal
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PCT/JP2009/062989
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中村　耕三
大西　五三男
順太郎 松山
健治 飛田
酒井　亮一
宏治 小川
宮坂　好一
栄一 皆川
Original Assignee
国立大学法人東京大学
アロカ株式会社
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    • A61B8/4218—Details of probe positioning or probe attachment to the patient by using holders, e.g. positioning frames characterised by articulated arms

Definitions

  • the present invention relates to a bone inspection system for the lower leg, and particularly to a technique for positioning an inspection site when inspecting a bone using ultrasonic waves.
  • Patent Document 1 discloses a system in which the tibia of the lower leg in a living body is a measurement target. A load is applied to the tibia via the skin from outside the body, and the deformation of the tibia caused by this load is measured using ultrasound. Based on the obtained deformation, physical properties such as elasticity, viscoelasticity, and plasticity of the tibia are measured. Indicators are measured. These physical indicators are understood to represent the nature, integrity, degree of fusion, etc. of the tibia.
  • the displacement is very small. For this reason, it is necessary to position the measurement target part in an appropriate posture. Moreover, in order to reduce the burden on a subject, it is desired that the positioning can be performed easily.
  • the object of the present invention is to enable easy positioning of a measurement target part, particularly the lower leg.
  • a bone examination system includes a crus support device that supports a lower leg of a subject, a load mechanism that applies a load to a bone of the supported lower leg, and an ultrasonic wave that is transmitted to and received from the lower leg bone.
  • An ultrasonic unit that performs measurement based on the ultrasonic signal that has been measured, and the deformation of the bone due to the load is measured by the ultrasonic unit.
  • the crus support device is installed on a common base, a pivot base that is pivotally supported with respect to the main base, and individually supports the proximal side and the distal side of the lower leg.
  • the pivot base of the pivot base is in a position corresponding to the proximal side of the lower leg, and the distal side moves up and down by the pivot.
  • the lower leg By arranging the proximal support portion and the distal support portion on the common rotation base, the lower leg can be positioned by the rotation of the rotation base.
  • the axis of rotation is at a position corresponding to the proximal side of the lower leg, and the distal side is moved up and down by the rotation.
  • the posture of the lower leg is positioned so as to be orthogonal to the direction in which the load is applied in the longitudinal direction. Typically, the load direction is vertical, and the lower leg is positioned horizontally.
  • the present invention adjusts the posture of the lower leg in the longitudinal direction by the rotation of the rotation base, thereby making the adjustment element one and making the adjustment easy.
  • the axis of rotation is at a position corresponding to the proximal end side of the lower leg. This is because the proximal side of the lower leg, that is, the knee, the upper leg, and the torso are connected, so that moving the proximal side is not as easy as moving the distal side.
  • the position where the distal support part is installed on the rotation base can be changed. This is to cope with individual differences among subjects, typically differences in physique. As described above, since the movable range is narrow on the proximal side of the lower leg, it is assumed that the position of only the distal support portion can be changed for simplicity. However, in order to ensure a wide adjustment range, it is desirable that the position of the proximal support portion can be changed.
  • lower leg support sets including a rotation base, a proximal support part and a distal support part so that the left and right lower legs can be supported simultaneously. Both lower limbs can be inspected continuously, improving the efficiency of the inspection. Moreover, even if the actual inspection target is one leg, the other leg may be measured as a comparison target. In this case, it is preferable to provide two sets.
  • the load mechanism can be supported by the support so as to be able to turn.
  • the support is provided between the two sets of lower leg support sets.
  • the ultrasonic probe of the ultrasonic unit that transmits and receives ultrasonic waves can be supported on the support column.
  • the load mechanism may include a lever that swings and a weight that reciprocates linearly along the lever, and applies a load that periodically changes due to the reciprocating linear motion of the weight.
  • the lower leg can be easily and properly positioned. Alternatively, the burden on the subject can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a bone examination system 10 of the present embodiment.
  • the subject P sits on the chair 12 and the lower leg L is placed on the lower leg support device 14.
  • a load mechanism 16 is arranged to face the subject's lower leg L, and an ultrasonic probe 20 of the ultrasonic diagnostic apparatus 18 is arranged on both sides of a load point on the lower leg L by the load mechanism.
  • the crus support device 14 includes a main base 22 installed on the floor and a rotation base 24 that is rotatably supported with respect to the main base 22.
  • the rotation base 24 has an elongated plate shape extending substantially parallel to the crus L, and has a proximal support block 26 for supporting the crus at a predetermined position on the proximal side and a predetermined side on the distal side.
  • a distal support block 28 is provided for supporting in position.
  • These support blocks 26 and 28 can be installed at arbitrary positions on the rotation base 24 and can be adapted to individual differences of the subject P.
  • the rotation axis of the rotation base 24 is a direction extending left and right for the subject P, and is located on the proximal side of the lower leg.
  • a vertical mechanism 30 is provided at a position corresponding to the vicinity of the distal end of the rotation base 24 of the main base 22, whereby the rotation base 24 rotates by moving the distal end of the rotation base up and down. .
  • the ankle side that is, the distal side of the lower leg L moves up and down relative to the knee side, that is, the proximal side.
  • Bending load acts on the lower leg when the lower leg L is supported on the proximal side and the distal side and a load is applied near the center thereof.
  • the bending of the bone for example, the tibia
  • the position to support the lower leg is preferably the radial head on the proximal side and the extra-tibial condyle or internal condyle on the distal side.
  • the load point is preferably a position where the bone surface inside the front side of the tibia, that is, the inside of the so-called shin is flat.
  • This part of the tibia is directly below the skin and is a flat plane extending in the axial direction. It is preferable to align the plane so that it is substantially horizontal.
  • a physical index such as the elasticity of the target bone can be acquired by applying a load to the load point and measuring the displacement at this time using the ultrasonic diagnostic apparatus 18.
  • front / rear, left / right, and upper / lower will be described based on the case where the subject P takes the posture shown in FIG. That is, the right and left for the subject P will be described as the left and right direction, the vertical direction as the up and down direction, the direction orthogonal to these left and right and up and down directions, and the direction in which the lower limbs of the subject P substantially extend will be described as the front and back direction.
  • FIG. 2 and 3 are perspective views showing the crus support device 14.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing a state viewed from the opposite side of FIG. 2, and the lower limb in a supported state is also indicated by a one-dot chain line.
  • the main base 22 has a substantially rectangular top plate 32 supported by four legs, and a top plate slit 34 extending in the longitudinal direction is formed at the center of the top plate 32 in the short direction.
  • the rotation base 24 is located on both sides of the top plate slit 34 in parallel with the top plate slit 34.
  • the rotation base 24 is rotatably supported by the support shaft 36 on the proximal side of the placed lower leg.
  • a proximal support block 26 and a distal support block 28 are disposed on the rotation base 24.
  • Below the top plate 32 an up-and-down mechanism 30 that moves up and down the distal end of the rotation base 24 is provided corresponding to the two left and right rotation bases 24, respectively. Therefore, the left and right rotation bases 24
  • a column 38 is erected through the top plate slit 34.
  • the device for supporting the support column 38 is disposed under the top plate 32 and is not shown in FIGS. This device will be described later.
  • a probe holding arm 40 that holds the load mechanism 16 and the ultrasonic probe 20 is provided on the top of the column 38. As shown in the figure, in the crus support device 14 of the present embodiment, the two ultrasonic probes 20 are each supported by one probe holding arm, and their positions can be adjusted independently.
  • the load mechanism 16 includes a swing lever 42 and a weight 44 that moves on the swing lever 42 along the swing lever 42.
  • a pusher 126 see FIGS.
  • the swing lever 42 is mounted on a left / right adjustment guide 46, and the position of the load point in the left / right direction for the subject is adjusted by moving along the guide.
  • the load mechanism 16 will be described in detail later.
  • the upper part of the column 38 can be rotated around the axis of the column, and by this rotation, the components mounted on the column upper part such as the load mechanism 16 and the probe holding arm 40 rotate. By this turning, the measurement object can be easily changed from the right lower leg to the left lower leg and vice versa.
  • the column 38 is supported on the lower side of the top plate 32 so as to be movable up and down and movable in a direction along the top plate slit 34. The configuration for supporting the column 38 will be described in detail later.
  • FIG. 4-7 is a diagram showing a configuration of a crus support set including the rotation base 24, the proximal and distal support blocks 26, 28.
  • 4 is a perspective view
  • FIG. 5 is a side view
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line AA shown in FIG. 5
  • FIG. 7 is a front view.
  • a bearing holder 48 is fixed on the top plate 32 of the main base, and a support shaft 36 is supported by the bearing holder 48.
  • the rotation base 24 is also provided with a bearing holder 50, whereby the rotation base 24 is supported on the support shaft 36 so as to be rotatable.
  • the proximal support block 26 includes a magnet base 52 and a receiving portion 54.
  • the proximal support block 26 can be positioned at an arbitrary position on the plate-shaped rotation base 24.
  • the rotating base 24 is made of a ferromagnetic material, typically steel, so that the magnet base 52 can be attracted. Moreover, it is not necessary to form the whole with steel, and a steel plate may be stuck only on the upper surface on which the magnet base 52 is placed.
  • the main material of the receiving portion 54 is formed of a material having sufficient rigidity, for example, a light metal such as aluminum or a hard resin, but a soft pad such as silicon rubber is provided on the surface to soften the contact. You may make it stick.
  • the receiving portion 54 has a plate shape that is curved in an arc shape, and an angle for looking at the center of the arc is about 90 ° and a radius of curvature is 90 mm.
  • the proximal support block 26 supports the radial head on the proximal side of the lower leg, and the flat portion of the inner side surface of the tibia is positioned horizontally, so that the angle for looking at the center is determined.
  • the distal support block 28 has substantially the same configuration as the proximal support block 26. That is, a curved plate-shaped receiving portion 58 is provided on the magnet base 56. Similarly, the magnet base 56 can be fixed at any position on the rotating base 24. Although it is common that the receiving portion 58 is a circular arc with respect to the receiving portion 54 on the proximal side, the radius of the circular arc is slightly small as 60 mm. This is due to the difference in thickness between the proximal and distal ends of the human lower leg. In addition, the receiving part extends longer on the outer side of the lower leg when viewed from the front. Specifically, the inner portion has an angle for viewing the center of 40 ° and the outer portion is 60 °.
  • the distal end receiving portion 58 is provided at a slightly higher position (30 mm in this embodiment) than the proximal end receiving portion 54. This is also due to the thinner distal end of the lower leg.
  • FIG. 8 is a view showing an up-and-down mechanism 30 that moves the distal end of the rotation base 24 up and down and rotates it around the support shaft 36.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state viewed from the back side of the side visible in FIG.
  • two guide rods 62 extend in the vertical direction and are arranged in parallel to each other.
  • a linear bush 64 is guided by the guide rod 62, and the two linear bushes 64 are coupled to a common rod holder 66.
  • the rod holder 66 protrudes upward and holds a push-up rod 68 that contacts the lower surface of the rotation base 24.
  • a feed screw shaft 70 is disposed in parallel with the guide rod 62, and a feed screw nut 72 that meshes with the feed screw shaft 70 is fixed to the rod holder 66.
  • a worm wheel 74 is integrally provided on the feed screw shaft 70, and the worm wheel 74 meshes with a worm 78 coupled to a handle 76.
  • the handle 76 is turned, the feed screw shaft 70 is rotated via the worm 78 and the worm wheel 74.
  • the rod holder 66 and the push-up rod 68 integrated therewith move up and down.
  • FIG. 9-11 is a view showing the support column 38 and a mechanism for supporting, moving, and moving up and down.
  • 9 is a perspective view seen from above the top plate 32
  • FIG. 10 is a perspective view seen from the bottom side of the top plate
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the support structure of the column.
  • linear guide rails 80 are provided on the back surface of the top plate 32 on both sides of the top plate slit 34 and parallel to the slit 34.
  • the linear guide rail 80 is engaged with a slide block 82 that moves along the linear guide rail 80.
  • the cross section of the rail and the groove of the block shown in the figure are drawn in a square shape for the sake of brevity, but in actuality, it is a dovetail cross section and falls off in a direction perpendicular to the rail. There is nothing.
  • a column support mechanism 84 is disposed under the top plate 32 so as to be suspended from the slide block 82. The support column support mechanism 84 slides along the linear guide rail 80, whereby the support column 38 slides along the top plate slit 34.
  • the column support mechanism 84 includes a moving base 86 that moves along the linear guide rail 80 and a lifting base 88 that moves up and down with respect to the moving base.
  • the moving base 86 is provided with a linear guide rail 90 extending in the vertical direction, and a slide block 92 that engages with the linear guide rail 90 is fixed to the elevating base 88.
  • the linear guide rail 90 and the slide block 92 also have a dovetail shape in cross section, and the movement of the block in the direction along the rail is allowed but does not come off in the orthogonal direction.
  • the tension of the constant load spring 94 acts on the lifting base 88 to offset at least a part of the weight of the lifting base 88 and the weight of the column 38 and the load mechanism mounted on the column top.
  • the elevating base 88 includes a cross roller bearing 98 and a cross roller bearing holder 100 that holds the cross roller bearing 98.
  • the outer race 102 of the cross roller bearing 98 is fixed to the elevating base 88, and the column 38 is fixed to the inner race 104. As a result, the support column 38 can rotate around its axis with respect to the lifting base 88.
  • a feed screw bracket 108 to which a feed screw nut 106 is fixed is provided.
  • a feed screw shaft 110 is screwed to the feed screw nut 106, and the feed screw shaft 110 extends upward, passes through the cross roller bearing 98 and the column 38, and reaches the upper portion of the column 38.
  • An adjustment disk 112 is disposed on the upper portion of the support column 38 (see FIG. 9), and the upper end of the feed screw shaft 110 is fixed thereto.
  • the adjustment disk 112 is partially exposed from the slits provided on the four sides of the top box 114 of the support column. When the adjustment disk 112 is rotated with a finger placed on the exposed portion, the feed screw shaft 110 also rotates together.
  • the feed screw shaft 110 is screw-coupled to the feed screw nut 106, and by rotating the feed screw shaft 110, the screw shaft 110 itself moves up and down. As the screw shaft 110 moves up and down, the support column 38 and the lifting base 88 move up and down.
  • FIG. 12-14 is a diagram showing the structure of the load mechanism 16.
  • 12 is a perspective view
  • FIG. 13 is a cross-sectional view in the longitudinal direction
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG.
  • a left / right adjustment guide 46 is fixed to the top of the column 38.
  • the left / right adjustment guide 46 is provided with two linear guide rails 116 extending in the left / right direction so as to face each other.
  • slide blocks 118 are engaged with the linear guide rails 116, respectively.
  • the slide block 118 is fixed to a swing shaft holder 122 that supports the swing shaft 120.
  • the swing shaft holder 122 slides in the left-right direction along the linear guide rail 116 together with the swing shaft 120.
  • the rocking shaft holder 122 is provided with a fixing screw 124.
  • the screw 124 By turning the screw 124 and bringing the screw into contact with the left / right adjustment guide 46, the swing shaft holder 122 is fixed and the position in the left / right direction is determined.
  • the left / right adjustment guide 46 is provided with two arm gripping portions 125 for gripping the probe holding arm 40.
  • a rocking lever 42 is rotatably supported on the rocking shaft 120, and the rocking lever 42 moves in the left-right direction along with the slide of the rocking shaft holder 122.
  • a pressing member 126 is provided below the tip of the swing lever 42, and this is a portion that comes into contact with the subject's tibia via the skin.
  • the presser 126 includes a load cell 128, and a load applied to the tibia by the load cell is measured. By adjusting the left and right position of the swing shaft holder 122, the presser 126 is made to hit a predetermined position of the lower leg.
  • the weight 44 slides on the linear guide rail 130 provided on the swing lever 42.
  • a feed screw shaft 132 extending in the longitudinal direction is disposed in the swing lever 42.
  • a feed screw nut 134 that is screwed to the feed screw shaft 132 is fixed to the weight 44.
  • a drive motor 136 is coupled to the feed screw shaft 132, and the drive motor 136 drives the feed screw shaft 132, whereby the weight 44 slides.
  • the subject P is seated on the chair 12, and one or both are placed on the proximal and distal support blocks 26, 28 on the rotation base 24 with the lower leg.
  • the foot portion distal to the ankle
  • the vertical mechanism 30 is operated, specifically, the handle 76 is rotated to move the distal end of the rotation base 24 up and down.
  • the axis of rotation of the rotation base 24 is in the vicinity of the proximal side of the lower leg, and the part supporting the lower leg hardly moves. Adjustment is performed so that the planar portion inside the tibia is horizontal by the rotation of the foot and the rotation of the rotation base 24 by the vertical mechanism 30.
  • the position of the support 38 is adjusted so that a load is applied to a predetermined position in the axial direction of the tibia by adjusting the position in the front-rear direction (the direction in which the lower leg extends). This is done by holding and pushing the support 38 or a load mechanism on the support. Furthermore, height adjustment and left-right direction adjustment are performed. The height adjustment is performed by rotating the adjustment disk 112 so that the swing lever 42 is horizontal. The left-right adjustment is performed by moving the swing shaft holder 122 with respect to the left-right adjustment guide 46. Thereby, the presser 126 is adjusted so as to abut on the tibial bone.
  • the ultrasonic probe 20 is applied to both sides of the position of the presser 126 in the extending direction of the tibia.
  • the drive motor 136 is driven, the weight 44 is reciprocated along the axial direction of the swing lever 42, and a periodically changing load is applied.
  • the displacement of the tibia with respect to this load is measured by the ultrasonic diagnostic apparatus 18.
  • the support 38 When measuring the other lower leg, the support 38 is rotated to turn the load mechanism 16 and the like. The rotation of the column 38 is achieved by the cross roller bearing 98.
  • the measurement of the left and right lower leg is because both bones need to be inspected, such as fractures, as well as the evaluation of the bone to be inspected on the basis of one healthy subject It is. Even in such a case, according to the present embodiment, it is possible to easily and quickly respond.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. It is a front view of a leg support set. It is a figure which shows the up-and-down mechanism.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a load mechanism 16. 3 is a cross-sectional view of a load mechanism 16.
  • FIG. 14 is a sectional view of the load mechanism 16 taken along line BB shown in FIG.

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Abstract

被検者（Ｐ）の下腿（Ｌ）を、回動ベース（２４）上に設けられた近位支持ブロック（２６）と、遠位支持ブロック（２８）上に載置する。近位支持ブロックは腓骨頭を支持し、遠位支持ブロックは頸骨遠位端の外顆または内顆を支持する。回動ベースは、主ベース（２２）に対して、被検者の膝付近に位置する回動軸回りに回動可能に支持され、一方、足首付近に設けられた上下機構（３０）によりこの部分が上下させられる。上下機構により、下腿を載せた状態で回動ベース（２４）を回動させ、下腿を水平に位置決めする。

Description

骨検査システムおよび下腿支持装置
　本発明は、下腿を対象とする骨検査システムに関し、特に、超音波を用いて骨を検査する場合における検査部位の位置決め技術に関する。
　骨に荷重を加えたときの微小変位に基づき骨の性状を評価するシステムが提案されている。下記特許文献１には、生体における下腿の頸骨を測定対象とするシステムが開示されている。頸骨に対して、体外から皮膚を介して荷重を加え、この荷重による頸骨の変形を超音波を用いて測定し、得られた変形に基づいて、頸骨の弾性、粘弾性、塑性等の物理的指標が測定される。これらの物理的指標は、頸骨の性状、健全性、癒合度等を表すものと理解される。
特開２００７－３０１２８４号公報
　測定対象が骨であるため、その変位は微小なものである。このため、測定対象部位を適正な姿勢で位置決めする必要がある。また、被検者への負担を低減するために、前記の位置決めを簡易に行えることが望まれている。
　本発明は、測定対象部位、特に下腿の位置決めを容易に行えるようにすることを目的とする。
　本発明に係る骨検査システムは、被検者の下腿を支持する下腿支持装置と、支持された下腿の骨に荷重を加える荷重機構と、前記下腿の骨に対して超音波を送受し、受信した超音波信号に基づき測定を行う超音波ユニットと、を有し、前記荷重による骨の変形を超音波ユニットで測定する。前記下腿支持装置は、主ベースと、主ベースに対して回動可能に支持される回動ベースと、共通の回動ベースに設置され、下腿の近位側と遠位側とを個々に支持する近位支持部および遠位支持部と、を有し、回動ベースの回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下する。
　共通の回動ベースに近位支持部と遠位支持部を配置することで、この回動ベースの回動によって下腿の位置決めをすることができる。回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下するようにされている。下腿の姿勢は、その長手方向について、荷重の掛かる方向に対して直交するように位置決めされる。典型的には、荷重方向を鉛直とし、下腿は水平に位置決めされる。近位支持部と遠位支持部を独立して調整する場合、下腿の一方を位置を調整すると、これに起因して他方の位置も変化することがあり、調整を困難にしている。本発明は、回動ベースの回動により下腿の長手方向の姿勢を調整することで、調整要素を一つとし、調整を容易にしている。また、回動の軸線は、下腿の近位端側に対応する位置にある。これは、下腿の近位側、つまり膝には、上腿、さらには胴体が連なっているため、近位側を動かすことが、遠位側を動かすのに比べて容易ではないためである。
　遠位支持部は、回動ベースに設置される位置が変更できるようになっている。これは、被検者の個体差、典型的には体格の差に対応するためである。前述のように下腿の近位側は可動範囲が狭いので、簡易的には、遠位支持部のみ位置を変更可能とすることが想定される。しかし、調整範囲を広く確保するために、近位支持部についても位置を変更可能とすることが望ましい。
　回動ベースと近位支持部と遠位支持部を含む下腿支持セットを２セット設け、左右の下腿を同時に支持できるようにすることも可能である。両下肢について連続して検査を行うことができ、検査が効率化される。また、実際の検査対象は一方の下肢であっても、比較対象として他方の下肢を測定する場合もあり、この場合についても２セットを設けることは好適である。
　前記の荷重機構は、旋回可能に支柱に支持されるようにできる。支柱は、２セットの下腿支持セットの間に設けられる。荷重機構を旋回させることにより、荷重を加える対象を左右いずれかにすることができる。旋回動作により、左から右へ、または右から左への荷重を加える対象を容易に切り換えることができる。
　前記の支柱には、超音波ユニットの、超音波を送受する超音波プローブが支持されるようにできる。超音波プローブも荷重機構と共に旋回可能に支持することで、荷重機構および超音波プローブの対象の左右切換えを容易にできる。
　前記の荷重機構は、揺動するレバーと、このレバーに沿って往復直線運動する重りとを有し、重りの往復直線運動により周期的に変化する荷重を加えるものとすることができる。
　本発明によれば、下腿を、容易かつ適正に位置決めできる。または、被検者の負担を低減できる。
　以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の骨検査システム１０の概略構成を示す図である。被検者Ｐは、椅子１２に座り、その下腿Ｌが下腿支持装置１４に載せられている。被検者の下腿Ｌに対向して、荷重機構１６が配置されており、更に荷重機構による下腿Ｌに対する荷重点の両脇には、超音波診断装置１８の超音波プローブ２０が配置されている。下腿支持装置１４は、床上に設置される主ベース２２と、主ベース２２に対して回動可能に支持される回動ベース２４を含む。回動ベース２４は、下腿Ｌとほぼ平行に延びる細長い板形状を有し、その上面には、下腿を近位側の所定の位置で支持する近位支持ブロック２６と、遠位側の所定の位置で支持する遠位支持ブロック２８とが設置されている。これらの支持ブロック２６，２８は、回動ベース２４上の任意の位置に設置可能で、被検者Ｐの個体差に適応することができる。回動ベース２４の回動軸線は、被検者Ｐにとって左右に延びる方向であり、下腿の近位側に位置する。主ベース２２の、回動ベース２４の遠位端付近に対応する位置には、上下機構３０が設けられ、これにより回動ベースの遠位端を上下させて、回動ベース２４が回動する。回動ベース２４の回動によって、下腿Ｌの足首側つまり遠位側が、膝側つまり近位側に対して上下に移動する。
　下腿Ｌが近位側と遠位側で支持されその中央付近に荷重が加えられることにより、下腿に曲げ荷重が作用する。骨検査システム１０においては、この下腿に作用する曲げ荷重による骨、例えば頸骨の撓みを計測する。頸骨を測定対象とする場合に、下腿を支持する位置としては、近位側においては腓骨頭、遠位側においては頸骨外顆または内顆が好ましい。これらの部位は、骨の位置が、薄い皮膚を介して、外界から視覚的に、または触覚的に容易に特定可能であり、測定の基準とするのに好ましい。また、荷重点は、頸骨の正面側の内側、いわゆる向こう脛の内側の骨表面が平面となっている位置が好ましい。頸骨のこの部分は、皮膚の直下にあり、また軸方向に延びる平面となっている。この平面がほぼ水平となるように位置あわせされることが好ましい。荷重点に荷重を加え、このときの変位を超音波診断装置１８を用いて測定することで対象である骨の弾性等の物理的指標を取得できる。
　以下において、前後左右上下は、被検者Ｐが図１に示す姿勢をとったときを基に説明する。すなわち、被検者Ｐにとっての左右を左右方向、鉛直方向を上下方向、これらの左右、上下方向に直交し、被検者Ｐの下肢がほぼ延びている方向を前後方向として説明する。
　図２および図３は、下腿支持装置１４を示す斜視図である。図３は、図２の反対側から見た状態を示す図であり、また支持された状態の下肢も一点鎖線で示されている。主ベース２２は、４脚で支持された略長方形の天板３２を有し、天板３２の短手方向中央には、長手方向に延びる天板スリット３４が形成されている。天板スリット３４の両側には、これに平行に回動ベース２４が位置している。回動ベース２４は、載置された下腿の近位側において、支持軸３６に回動可能に支持されている。また、回動ベース２４上には、近位支持ブロック２６および遠位支持ブロック２８が配置されている。天板３２の下側には、回動ベース２４の遠位端を上下する上下機構３０が、左右２個の回動ベース２４にそれぞれ対応して設けられている。したがって、左右の回動ベース２４は、別個に調整が可能となっている。
　天板スリット３４を貫通して支柱３８が立設されている。支柱３８を支持する装置は、天板３２の下に配置されており、図２，３においては表れていない。この装置については、後で説明する。支柱３８の頂部には、荷重機構１６および超音波プローブ２０を保持するプローブ保持アーム４０が設けられている。図示するように、本実施形態の下腿支持装置１４においては、２個の超音波プローブ２０は、それぞれ１本のプローブ保持アームにより支持されており、独立してその位置が調整可能となっている。荷重機構１６は、揺動レバー４２と、この揺動レバー４２上をこれに沿って移動する重り４４を含む。揺動レバー４２の先端部には、下腿に当接して荷重を付与する押圧子１２６（図１２，１３参照）が設けられ、重り４４の移動によって、所定の荷重が付与される。また、この揺動レバー４２は、左右調整ガイド４６上に搭載されており、このガイドに沿って移動することにより、荷重点の、被検者にとっての左右方向の位置が調整される。荷重機構１６については、後に詳述する。
　支柱３８の上部は、支柱の軸回りに回動可能となっており、この回動によって、荷重機構１６およびプローブ保持アーム４０等の支柱上部に搭載された構成要素は旋回する。この旋回によって、測定対象を右下腿から左下腿へ、またその逆に簡易に変更することができる。支柱３８は、天板３２の下側にて、昇降可能に、また天板スリット３４に沿う方向に移動可能に支持されている。支柱３８を支持する構成については、後に詳述する。
　図４－７は、回動ベース２４、近位および遠位支持ブロック２６，２８を含む下腿支持セットの構成を示す図である。図４は斜視図、図５は側面図、図６は図５に示すＡ－Ａ線断面図、図７は正面図である。主ベースの天板３２上にベアリングホルダ４８が固定され、これに支持軸３６が支持されている。また、回動ベース２４にもベアリングホルダ５０が備えられ、これにより支持軸３６上に回動可能に回動ベース２４が支持される。近位支持ブロック２６は、マグネットベース５２と受け部５４を含む。マグネットベース５２により、板形状の回動ベース２４上の任意の位置に近位支持ブロック２６を位置決めできる。なお、マグネットベース５２が吸着できるように、回動ベース２４は強磁性材料製、典型的には鋼製である。また、全体を鋼にて形成する必要はなく、マグネットベース５２が置かれる上面のみに鋼板を貼ってもよい。受け部５４の主材は、十分な剛性を有する材料、例えばアルミニウム等の軽量な金属または硬質の樹脂で形成されるが、その表面には、当たりを和らげるために、シリコンゴム等の柔軟なパッドを貼るようにしてよい。受け部５４は、円弧状に湾曲した板形状であり、この円弧の中心を見込む角度は約９０°、曲率半径は９０ｍｍである。前述のように、近位支持ブロック２６は、下腿の近位側の腓骨頭を支持し、また頸骨内側側面の平面部分を水平に位置させるため、上記の中心を見込む角度が定められている。
　遠位支持ブロック２８も近位支持ブロック２６とほぼ同様の構成を有する。すなわち、マグネットベース５６上に、湾曲した板状の受け部５８を有している。マグネットベース５６によって回動ベース２４上の任意の位置に固定できることも同様である。近位側の受け部５４に対して、受け部５８は、円弧であることは共通であるが、円弧の半径は６０ｍｍと若干小さい。これは、ヒトの下腿の近位端、遠位端の太さが違うことに起因している。また、受け部は、正面から見て、下腿の外側にあたる方が長く延びている。具体的には、内側の部分は、中心を見込む角度が４０°、外側の部分が６０°となっている。これは、頸骨遠位端の外顆が受け部５８に当たるようにするためである。図７から分かるように、遠位端の受け部５８が近位端の受け部５４よりやや高い位置（この実施形態では３０ｍｍ）に設けられている。これも、下腿の遠位端がより細いことに起因している。
　図８は、回動ベース２４の遠位端を上下して、これを支持軸３６回りに回動させる上下機構３０を示す図である。図８は、図２で見えている側の裏側から見た状態を示す断面図である。上下機構ケース６０には２本のガイドロッド６２が上下方向に延びて、互いに平行に配置されている。ガイドロッド６２には、リニアブッシュ６４が案内され、２個のリニアブッシュ６４が共通のロッドホルダ６６に結合している。ロッドホルダ６６は、上部に突き出して、回動ベース２４の下面に当接する突き上げロッド６８を保持している。ガイドロッド６２に平行に、送りねじ軸７０が配置され、これに噛み合う送りねじナット７２がロッドホルダ６６に固定されている。送りねじ軸７０には、ウォームホイール７４が一体に設けられ、ウォームホイール７４は、ハンドル７６に結合されたウォーム７８と噛み合っている。ハンドル７６を回すと、ウォーム７８、ウォームホイール７４を介して送りねじ軸７０が回転される。これにより、ロッドホルダ６６およびこれと一体となった突き上げロッド６８が上下する。
　図９－１１は、支柱３８およびこれを支持し、移動、昇降させる機構を示す図である。図９は天板３２の上方から見た斜視図、図１０は天板の下側から見た斜視図、図１１は支柱の支持構造を示す断面図である。
　図１０に示すように、天板３２の裏面には、天板スリット３４の両側に、またスリット３４に平行にリニアガイドレール８０が設けられている。このリニアガイドレール８０には、これに沿って移動するスライドブロック８２が係合している。図示するレールの断面およびブロックの溝の断面形状は、簡略のために方形に描かれているが、実際には、アリ継ぎ状の断面形状になっており、レールに直交する方向に落ちて外れることはない。スライドブロック８２につり下げられるようにして、天板３２の下に支柱支持機構８４が配置されている。支柱支持機構８４は、リニアガイドレール８０に沿ってスライドし、これによって支柱３８が天板スリット３４に沿ってスライドする。
　支柱支持機構８４は、リニアガイドレール８０に沿って移動する移動ベース８６と、移動ベースに対し、更に昇降する昇降ベース８８を含む。移動ベース８６には、鉛直方向に延びるリニアガイドレール９０が設けられ、これに係合するスライドブロック９２が昇降ベース８８に固定されている。これらのリニアガイドレール９０およびスライドブロック９２も断面がアリ継ぎ形状をしており、ブロックの、レールに沿う方向の移動は許容されるが、直交する方向には外れない。また、昇降ベース８８には、定荷重ばね９４の張力が作用し、昇降ベース８８の自重、支柱３８および支柱頂部に装着されている荷重機構等の重量の少なくとも一部を相殺している。昇降ベース８８には、クロスローラベアリング９８およびこれを保持するクロスローラベアリングホルダ１００が備えられる。クロスローラベアリング９８のアウタレース１０２は昇降ベース８８に固定され、インナレース１０４に支柱３８が固定される。これにより、支柱３８は、昇降ベース８８に対して、その軸回りに回動可能となる。
　移動ベース８６の下端付近には送りねじナット１０６が固定された送りねじブラケット１０８が備えられている。送りねじナット１０６には、送りねじ軸１１０がねじ結合し、送りねじ軸１１０は、上方に向けて延び、クロスローラベアリング９８および支柱３８内を貫通し、支柱３８の上部に達している。支柱３８の上部には、調整ディスク１１２が配置されており（図９参照）、これに送りねじ軸１１０の上端が固定されている。調整ディスク１１２は、支柱の頂部箱１１４の４辺に設けられたスリットより一部が露出している。この露出している部分に指を当てて調整ディスク１１２を回すと、送りねじ軸１１０も一体となって回転する。送りねじ軸１１０は、送りねじナット１０６とねじ結合しており、送りねじ軸１１０を回転させることにより、ねじ軸１１０自体が昇降する。このねじ軸１１０の昇降とともに、支柱３８および昇降ベース８８が昇降する。
　図１２－１４は、荷重機構１６の構造を示す図である。図１２は斜視図、図１３は長手方向の断面図、図１４は図１３に示すＢ－Ｂ線による断面図である。支柱３８の頂部に左右調整ガイド４６が固定されている。左右調整ガイド４６には左右方向に延びる２本のリニアガイドレール１１６が互いに対向して設けられている。さらに、これらのリニアガイドレール１１６には、それぞれスライドブロック１１８が係合されている。スライドブロック１１８は、揺動軸１２０を支持する揺動軸ホルダ１２２に固定されている。これにより、揺動軸ホルダ１２２は、揺動軸１２０と共にリニアガイドレール１１６に沿って左右方向にスライドする。また、スライドを止めるために、揺動軸ホルダ１２２には固定ねじ１２４が設けられている。このねじ１２４を回して、左右調整ガイド４６にそのねじを当接させることにより、揺動軸ホルダ１２２が固定され、左右方向の位置が決定される。また、左右調整ガイド４６には、プローブ保持アーム４０を把持するアーム把持部１２５が２個設けられている。
　揺動軸１２０には揺動レバー４２が回動可能に支持されており、揺動レバー４２は揺動軸ホルダ１２２のスライドと共に左右方向に移動する。揺動レバー４２の先端下方には、押圧子１２６が備えられ、これが被検者の頸骨に皮膚を介して当接する部分となる。押圧子１２６には、ロードセル１２８が含まれ、このロードセルにより頸骨に加わる荷重が測定される。揺動軸ホルダ１２２の左右位置を調整することで、押圧子１２６が下腿の所定位置に当たるようにされる。
　重り４４は、揺動レバー４２に設けられたリニアガイドレール１３０上をスライドする。また、揺動レバー４２内には、その長手方向に延びる送りねじ軸１３２が配置されている。この送りねじ軸１３２にねじ結合する送りねじナット１３４が重り４４に対して固定されている。また、送りネジ軸１３２には、駆動モータ１３６が結合されており、駆動モータ１３６が送りねじ軸１３２を駆動し、これにより重り４４がスライドする。この重り４４のスライドにより、重りの発生する揺動軸１２０回りのモーメントが変化し、押圧子１２６に掛かる荷重が変化する。荷重を周期的に変化させ、これに応じた頸骨の変形を測定することで、骨の物理的特性の評価を行う。
　次に、検査の流れについて説明する。被検者Ｐを椅子１２に座らせ、一方、または両方を下腿を回動ベース２４上の近位および遠位支持ブロック２６，２８上に載せる。足（足首より遠位側の部分）をやや外側に開くように回動させ、腓骨頭、頸骨の遠位端外顆の部分がそれぞれ支持ブロック２６，２８に当たるようにする。次に、上下機構３０を操作して、具体的にはハンドル７６を回して、回動ベース２４の遠位端を上下させる。回動ベース２４の回動の軸線は、下腿の近位側付近にあり、下腿を支持している部分はほぼ移動しない。足の回動と、上下機構３０による回動ベース２４の回動により、頸骨内側の平面部分が水平となるように調整を行う。
　次に、支柱３８の前後方向（下腿の延びる方向）の位置の調整を行い、頸骨の軸方向の所定位置に荷重が加えられるように、位置決めを行う。これは、支柱３８または支柱上の荷重機構等を持って押して移動させて行う。さらに、高さ調整、左右方向調整を行う。高さ調整は、調整ディスク１１２を回転させて行い、揺動レバー４２が水平となるように調整する。左右方向調整は、左右調整ガイド４６に対して揺動軸ホルダ１２２を移動させて行う。これにより、押圧子１２６が頸骨上に当接するよう調節される。
　押圧子１２６の位置の、頸骨の延びる方向の両側それぞれに、超音波プローブ２０を当てる。駆動モータ１３６を駆動し、重り４４を揺動レバー４２の軸方向に沿って往復運動させ、周期的に変化する荷重を加える。この荷重に対する頸骨の変位を超音波診断装置１８により測定する。
　もう一方の下腿の測定を行う場合は、支柱３８を回転させて、荷重機構１６等を旋回させる。支柱３８の回転は、クロスローラベアリング９８により達せられる。左右の下腿を測定するのは、両方が骨折するなどして、それぞれ検査する必要がある場合はもちろん、健常な一方を基準として、もう一方の検査対象とする骨の評価をする場合があるためである。このような場合にも、本実施形態によれば、簡易に、また速やかに対応することができる。
骨検査システムの概略構成図である。 本実施形態の下肢支持装置１４を示す斜視図である。 下肢支持装置１４を示す斜視図である。 下腿支持セットを示す斜視図である。 下腿支持セットの側面図である。 図５に示すＡ－Ａ線断面図である。 下肢支持セットの正面図である。 上下機構３０を示す図である。 支柱およびその支持構造を示す概略斜視図である。 支柱およびその支持構造を示す概略斜視図である。 支柱の支持構造の概略断面図である。 荷重機構１６を示す斜視図である。 荷重機構１６の断面図である。 荷重機構１６の図１３に示すＢ－Ｂ線断面図である。
　１０　骨検査システム、１４　下腿支持装置、１６荷重機構、１８　超音波診断装置、２０　超音波プローブ、２２　主ベース、２４　回動ベース、２６　近位支持ブロック、２８　遠位支持ブロック、３０上下機構、３６　支持軸、３８　支柱、４２　揺動レバー、４４　重り、４６　左右調整ガイド、５２，５６　マグネットベース、８４　支柱支持機構、１１２　調整ディスク、１２６　押圧子。

Claims (11)

  1. 　被検者の下腿を支持する下腿支持装置と、
    　支持された下腿の骨に荷重を加える荷重機構と、
    　前記下腿の骨に対して超音波を送受し、受信した超音波信号に基づき測定を行う超音波ユニットと、
    を有し、前記荷重による骨の変形を超音波ユニットで測定する骨検査システムであって、
    　前記下腿支持装置は、
    　主ベースと、
    　主ベースに対して回動可能に支持される回動ベースと、
    　共通の回動ベースに設置され、下腿の近位側と遠位側とを個々に支持する近位支持部および遠位支持部と、
    を有し、
    　回動ベースの回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下する、
    骨検査システム。
  2. 　請求項１に記載の骨検査システムであって、遠位支持部は、回動ベースに設置される位置が変更可能である、骨検査システム。
  3. 　請求項１に記載の骨検査システムであって、近位支持部と遠位支持部は、それぞれ回動ベースに設置される位置が変更可能である、骨検査システム。
  4. 　請求項１に記載の骨検査システムであって、
    　被検者の左右の下腿に対応して、回動ベースと近位支持部と遠位支持部を含む下腿支持セットを二つ有する、
    骨検査システム。
  5. 　請求項４に記載の骨検査システムであって、さらに、前記二つの下腿支持セットの間に設けられ、前記荷重機構を旋回可能に支持する支柱を有し、この旋回によって前記荷重機構を被検者の左右の下腿に選択的に対向させることができる、骨検査システム。
  6. 　請求項５に記載の骨検査システムであって、前記超音波ユニットは、下腿の骨に対して超音波を送受する超音波プローブを有し、超音波プローブは前記支柱に支持され、前記旋回によって前記超音波プローブを被検者の左右の下腿に選択的に対向させることができる、骨検査システム。
  7. 　請求項５に記載の骨検査システムであって、
    　前記荷重機構は、揺動するレバーと、このレバーに沿って往復運動する重りとを有し、前記重りの往復運動により周期的に変化する荷重を加える、
    骨検査システム。
  8. 　被検者の下腿の骨に荷重を加え、この荷重による前記骨の変形を測定する骨検査システムの、被検者の下腿を支持する下腿支持装置であって、
    　主ベースと、
    　主ベースに対して回動可能に支持される回動ベースと、
    　共通の回動ベースに設置され、下腿の近位側と遠位側とを個々に支持する近位支持部および遠位支持部と、
    を有し、
    　回動ベースの回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下する、
    下腿支持装置。
  9. 　請求項８に記載の下腿支持装置であって、遠位支持部は、回動ベースに設置される位置が変更可能である、下腿支持装置。
  10. 　請求項８に記載の下腿支持装置であって、近位支持部と遠位支持部は、それぞれ回動ベースに設置される位置が変更可能である、下腿支持装置。
  11. 　請求項８に記載の下腿支持装置であって、
    　被検者の左右の下腿に対応して、回動ベースと近位支持部と遠位支持部を含む下腿支持セットを二つ有する、
    下腿支持装置。
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