(57)【要約】【課題】術者によるばらつきなく、関節部位の骨間での軟部組織による緊張力と骨間の距離とを容易且つ正確に把握することができ、その緊張力と骨間の距離との関係も容易且つ迅速に把握することができる、人工関節置換術用緊張測定装置を提供する。【解決手段】骨間距離検出手段は、骨間距離変更手段１１で変更された骨間の距離を検出する。骨間緊張力検出手段は、骨間の距離が変更されることで骨間において軟部組織によって生じた緊張力を検出する。記憶手段４８は、骨間の距離の値である距離データと、緊張力の値である緊張力データとを、検出タイミングで対応させて記憶する。表示制御手段５０は、記憶手段４８の記憶内容に基づいて、距離データと緊張力データとがディスプレイ１４に表示されるように制御する。【選択図】        図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工関節置換術において用いられ、人工関節が適用される関節部位の骨間で軟部組織によって生じる緊張力と当該緊張力が生じているときにおける骨間の距離とを測定する、人工関節置換術用緊張測定装置であって、
少なくとも一部が骨間に配置され、骨間の距離を変更可能な骨間距離変更手段と、
前記骨間距離変更手段で変更された骨間の距離を検出する骨間距離検出手段と、
前記骨間距離変更手段で骨間の距離が変更されることで骨間において軟部組織によって生じた緊張力を検出する骨間緊張力検出手段と、
前記骨間距離検出手段で検出された骨間の距離の値である距離データと、前記骨間緊張力検出手段で検出された前記緊張力の値である緊張力データとを、検出タイミングで対応させて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された内容に基づいて、前記距離データと前記緊張力データとがディスプレイに表示されるように制御する表示制御手段と、
を備えていることを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の人工関節置換術用緊張測定装置であって、
前記表示制御手段は、縦軸及び横軸のうちの一方を前記距離データに対応させ、縦軸及び横軸のうちの他方を前記距離データに検出タイミングが対応する前記緊張力データに対応させた状態で、前記距離データ及び前記緊張力データがディスプレイに２次元グラフとして表示されるように制御することを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の人工関節置換術用緊張測定装置であって、
入力手段が操作されることによって入力された信号に基づいて、前記距離データと前記緊張力データとが検出されたときの状態を術者が判定するための判定データを発生させる判定データ発生手段を更に備え、
前記記憶手段は、前記判定データを記憶するとともに、当該判定データに対応させて、前記距離データと前記緊張力データとを記憶し、
前記表示制御手段は、前記記憶手段に記憶された内容に基づいて、前記距離データと前記緊張力データとが前記判定データに対応して区別された状態でディスプレイに表示されるように制御することを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の人工関節置換術用緊張測定装置であって、
前記判定データが、人工関節が適用される関節部位において対向する骨と骨との相対位置関係である骨の姿勢の状態であって前記距離データと前記緊張力データとが検出されたときの骨の姿勢の状態を術者が判定するためのデータであることを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の人工関節置換術用緊張測定装置であって、
前記骨間距離変更手段は、互いに対して相対変位が可能に連結されるとともに先端部分が骨間に配置される一対の変位部材を有し、
前記骨間距離検出手段は、前記一対の変位部材における一方の部材に対する他方の部材の相対位置を検知する相対位置検知センサと、前記相対位置検知センサの検知結果に基づいて骨間の距離を演算する骨間距離演算手段と、を有し、
前記骨間緊張力検出手段は、前記一対の変位部材に設けられて前記相対位置を維持可能な相対位置維持機構と、前記一対の変位部材から前記相対位置維持機構に作用する荷重を検知する荷重検知センサと、前記荷重検知センサの検知結果に基づいて前記緊張力を演算する骨間緊張力演算手段と、を有することを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の人工関節置換術用緊張測定装置であって、
前記一対の変位部材は、一方の部材に対して他方の部材が揺動することで相対変位が可能なように中途部分同士において連結された一対のレバー部材として設けられ、
前記相対位置検知センサは、前記一対のレバー部材における一方の部材に対する他方の部材の揺動方向における相対角度を前記相対位置として検知し、
前記相対位置維持機構は、前記相対角度を維持可能であることを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の人工関節置換術用緊張測定装置であって、
人工関節が適用される関節部位における対向する骨と骨とのうちの一方に係合するように配置されて又は両方にそれぞれ係合するように一対配置されて人工関節の配置合わせの際に用いられるトライアル部材に取り付けられるとともに、前記骨間距離変更手段に取り付けられるアダプタ部材を更に備え、
前記アダプタ部材として、前記トライアル部材に対する取付角度が異なる複数のアダプタ部材が設けられていることを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定装置。
【請求項８】
請求項３に記載の人工関節置換術用緊張測定装置であって、
人工関節が適用される関節部位における対向する骨と骨とのうちの一方に係合するように配置されて又は両方にそれぞれ係合するように一対配置されて人工関節の配置合わせの際に用いられるトライアル部材に取り付けられるとともに、前記骨間距離変更手段に取り付けられるアダプタ部材を更に備え、
前記アダプタ部材として、前記トライアル部材に対する取付角度が異なる複数のアダプタ部材が設けられ、
前記判定データは、複数の前記アダプタ部材のうちの前記トライアル部材に取り付けられた前記アダプタ部材の前記取付角度の状態であって前記距離データと前記緊張力データとが検出されたときの前記取付角度の状態を術者が判定するためのデータであることを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の人工関節置換術用緊張測定装置であって、
人工股関節置換術において用いられ、人工股関節が適用される関節部位の骨盤と大腿骨との間で軟部組織によって生じる緊張力と当該緊張力が生じているときにおける骨盤と大腿骨との間の距離を測定することを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定装置。
【請求項１０】
人工関節置換術において、人工関節が適用される関節部位の骨間で軟部組織によって生じる緊張力と当該緊張力が生じているときにおける骨間の距離とを測定する、人工関節置換術用緊張測定方法であって、
骨間の距離を変更可能な骨間距離変更手段の少なくとも一部が骨間に配置される骨間距離変更手段配置ステップと、
前記骨間距離変更手段で変更された骨間の距離を検出する骨間距離検出ステップと、
前記骨間距離変更手段で骨間の距離が変更されることで骨間において軟部組織によって生じた緊張力を検出する骨間緊張力検出ステップと、
前記骨間距離検出ステップで検出された骨間の距離の値である距離データと、前記骨間緊張力検出ステップで検出された前記緊張力の値である緊張力データとを、検出タイミングで対応させて記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップにて記憶された内容に基づいて、前記距離データと前記緊張力データとがディスプレイに表示されるように制御する表示制御ステップと、
を備えていることを特徴とする、人工関節置換術用緊張測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工関節置換術において用いられて人工股関節が適用される関節部位の骨間で軟部組織によって生じる緊張力と当該緊張力が生じているときにおける骨間の距離とを測定する人工関節置換術用緊張測定装置、及びこの人工関節置換術用緊張測定装置の作動方法である人工関節置換術用緊張測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人工股関節置換術等のように、関節に異常が認められた患者に対してその関節を人工関節に置換する手術である人工関節置換術が行われている。このような人工関節置換術においては、人工関節を構成する骨コンポーネントを設置するに際して、適切なサイズの骨コンポーネントを適切な状態で配置することをトライアル部材を用いて検討する、人工関節の配置合わせの作業が行われる。この作業では、術者により、人工関節が適用される関節部位に配置されるトライアル部材が何度も取り替えられながらかかる人工関節の配置合わせの検討が行われ、関節部位の骨間での軟部組織（骨組織を除く線維組織、脂肪組織、血管等の結合組織）による緊張状態の決定や脱臼の確認が行われる。適切なサイズの骨コンポーネントが選択されておらず、軟部組織の緊張が不足している場合、人工関節の性能が損なわれることになり、脱臼が生じ易くなってしまう。一方、軟部組織の緊張が過多の場合、人工関節の早期摩耗や、痛みの発生、関節の可動域の制限といった問題を生じてしまうことになる。このため、人工関節置換術においては、人工関節が適用される関節部位の骨間での軟部組織によって生じる緊張力が適切に設定されることが重要となる。そして、人工股関節置換術では、上述のような術者による検討を経て、上記の緊張力とこの緊張力が生じているときにおける骨間の距離とが決定されることが多い。
【０００３】
しかし、上述のように、トライアル部材を何度も取り替えながら上記の緊張力や骨間の距離を検討する場合、多くの作業時間を要することになり、更に低侵襲化を図るという観点からは望ましいとはいえない。また、術者が手の操作による感触によって軟部組織の緊張状態を評価するため、正確な感触を知るには術者のその分野における経験が必要となる。このため、術者による評価のばらつきが大きくなり易く、そのことに伴う不正確さを招き易いという問題がある。これに対して、特許文献１においては、人工関節が適用される骨間（大腿骨と骨盤との間）で軟部組織によって生じる緊張力とこの緊張力が生じているときにおける骨間の距離とを測定可能な人工関節置換術用緊張測定装置として、人工股関節置換術において用いられる均衡化装置が開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された装置は、第１アームが設けられたフレームと、ラック及びピニオンで構成される駆動機構によって第１アームに対して相対移動可能な第２アームとを備えている。第１アーム及び第２アームにはそれぞれフォーク状部が設けられ、これらのフォーク状部が、大腿骨に係合するトライアル部材と骨盤の臼蓋に係合するトライアル部材との間に挿入される。また、特許文献１の装置には、上記のフレームに連結され、術者によるハンドル操作によって作動するトルクレンチが設けられた力付与器が備えられている。そして、特許文献１の装置では、上記のようにフォーク状部がトライアル部材の間に挿入された状態で上記の力付与器を術者が操作して第１アームに対して第２アームが相対移動することで、大腿骨と骨盤との間の距離が変更され、この骨間で軟部組織によって生じる緊張力も変化するように構成されている。また、特許文献１の装置では、フレームに設けられた目盛と第２アームに設けられた指標とからなる距離指示器によって、変更された骨間の距離を把握可能に構成されている。そして、トルクレンチに設けられた目盛盤と指針とからなる力指示器によって、骨間で軟部組織によって生じている緊張力を把握可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８１９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された装置を用いることで、術者は、人工股関節が適用される股関節部位の骨間で軟部組織によって生じる緊張力とこの緊張力が生じているときの骨間の距離とを定量的に把握することができる。このため、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことを抑制することができる。しかしながら、軟部組織による緊張力を把握するためにはフレームに設けられた目盛を読み取る必要があり、骨間の距離を把握するためにはトルクレンチの目盛盤を読み取る必要がある。このため、人工関節置換術中において、上記の緊張力と骨間の距離とついての細かい目盛等をそれぞれ読み取るという煩雑な作業を要することになる。また、術者が特許文献１の装置を更に操作して骨間の距離を変更した場合、上記の緊張力と骨間の距離とについての測定結果が、測定タイミングごとに散発的に得られることになる。このため、術者は、上記の緊張力と骨間の距離との関係について術中に把握することが難しいという問題がある。尚、各測定タイミングの測定結果を随時記録しながら緊張力と骨間の距離との関係を把握することも考えられるが、この場合、煩雑で手間と時間を要する記録作業が必要となってしまう。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことを抑制できるとともに、関節部位の骨間での軟部組織による緊張力と骨間の距離とを容易且つ正確に把握することができ、更に、その緊張力と骨間の距離との関係も容易且つ迅速に把握することができる、人工関節置換術用緊張測定装置を提供することを目的とする。また、その人工関節置換術用緊張測定装置の作動方法である人工関節置換術用緊張測定方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための第１発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、人工関節置換術において用いられ、人工関節が適用される関節部位の骨間で軟部組織によって生じる緊張力と当該緊張力が生じているときにおける骨間の距離とを測定する、人工関節置換術用緊張測定装置に関する。そして、第１発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、少なくとも一部が骨間に配置され、骨間の距離を変更可能な骨間距離変更手段と、前記骨間距離変更手段で変更された骨間の距離を検出する骨間距離検出手段と、前記骨間距離変更手段で骨間の距離が変更されることで骨間において軟部組織によって生じた緊張力を検出する骨間緊張力検出手段と、前記骨間距離検出手段で検出された骨間の距離の値である距離データと、前記骨間緊張力検出手段で検出された前記緊張力の値である緊張力データとを、検出タイミングで対応させて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された内容に基づいて、前記距離データと前記緊張力データとがディスプレイに表示されるように制御する表示制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によると、骨間距離変更手段で人工関節が適用される関節部位の骨間の距離が変更され、この骨間の距離と骨間での軟部組織による緊張力とが検出される。検出された距離データ及び緊張力データは、検出タイミングで対応して記憶されてその記憶内容に基づいてディスプレイに表示される。このため、術者は関節部位の骨間での軟部組織による緊張力及び骨間の距離のデータ（緊張力データ及び距離データ）を定量的に把握でき、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことが抑制されることになる。そして、術者は、特許文献１に開示された装置を用いる場合のように緊張力と骨間の距離とについての細かい目盛等をそれぞれ読み取るという煩雑な作業を要することなく、ディスプレイの表示を確認するだけで関節部位の骨間での軟部組織による緊張力と骨間の距離とを容易且つ正確に把握することができる。また、術者が骨間距離変更手段を操作して骨間の距離を順次変更する場合、上記の緊張力と骨間の距離とについての測定結果が、すぐに自動的に且つ連続的にディスプレイに表示されることになる。このため、術者は、術中において、上記の緊張力と骨間の距離との関係について容易且つ迅速に把握することができる。そして、特許文献１に開示の装置を用いる場合のように各測定タイミングの測定結果を随時記録しながら緊張力と骨間の距離との関係を把握するという煩雑で手間と時間を要する記録作業も全く不要となる。
【００１０】
従って、本発明によると、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことを抑制できるとともに、関節部位の骨間での軟部組織による緊張力と骨間の距離とを容易且つ正確に把握することができ、更に、その緊張力と骨間の距離との関係も容易且つ迅速に把握することができる、人工関節置換術用緊張測定装置を提供することができる。
【００１１】
第２発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、第１発明の人工関節置換術用緊張測定装置において、前記表示制御手段は、縦軸及び横軸のうちの一方を前記距離データに対応させ、縦軸及び横軸のうちの他方を前記距離データに検出タイミングが対応する前記緊張力データに対応させた状態で、前記距離データ及び前記緊張力データがディスプレイに２次元グラフとして表示されるように制御することを特徴とする。
【００１２】
この発明によると、距離データが縦軸及び横軸の一方に対応し、距離データに対応する緊張力データが縦軸及び横軸の他方に対応した２次元グラフとして、これらの距離データ及び緊張力データがディスプレイに表示される。このため、術者は、骨間の距離の変化に伴う緊張力の連続的な変化の様子を簡単に且つ明瞭に把握でき、骨間の距離と緊張力との関係をさらに容易且つ正確に把握することができる。
【００１３】
第３発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、第１発明又は第２発明の人工関節置換術用緊張測定装置において、入力手段が操作されることによって入力された信号に基づいて、前記距離データと前記緊張力データとが検出されたときの状態を術者が判定するための判定データを発生させる判定データ発生手段を更に備え、前記記憶手段は、前記判定データを記憶するとともに、当該判定データに対応させて、前記距離データと前記緊張力データとを記憶し、前記表示制御手段は、前記記憶手段に記憶された内容に基づいて、前記距離データと前記緊張力データとが前記判定データに対応して区別された状態でディスプレイに表示されるように制御することを特徴とする。
【００１４】
この発明によると、術者が距離データ及び緊張力データを検出するときの状態を変更して比較しながらデータの確認を行いたい場合、術者又は他の作業者が入力手段の操作を行う。これにより、距離データ及び緊張力データが検出されたときの状態を術者が判定するための判定データが発生し、距離データ及び緊張力データとともに記憶される。そして、距離データ及び緊張力データが、この判定データに対応して区別された状態でディスプレイに表示される。このため、術者は、ディスプレイを確認することで、距離データ及び緊張力データを検出するときの状態を変更することによる影響を比較しながら容易且つ正確に把握することができる。
【００１５】
第４発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、第３発明の人工関節置換術用緊張測定装置において、前記判定データが、人工関節が適用される関節部位において対向する骨と骨との相対位置関係である骨の姿勢の状態であって前記距離データと前記緊張力データとが検出されたときの骨の姿勢の状態を術者が判定するためのデータであることを特徴とする。
【００１６】
この発明によると、術者が、距離データ及び緊張力データが検出されたときの骨の姿勢の状態を変更して比較しながらデータの確認を行いたい場合、例えば、関節を伸ばした状態や曲げた状態に変更して比較しながらデータの確認を行いたい場合、術者等が入力手段の操作を行う。これにより、距離データ及び緊張力データが検出されたときの骨の姿勢の状態を術者が判定するための判定データが発生し、距離データ及び緊張力データとともに記憶される。そして、距離データ及び緊張力データが、骨の姿勢の状態に対応して区別された状態でディスプレイに表示される。このため、術者は、ディスプレイを確認することで、距離データ及び緊張力データを検出するときの骨の姿勢の状態を関節を伸ばした状態や曲げた状態などに変更することによる影響を比較しながら容易且つ正確に把握することができる。
【００１７】
第５発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、第１発明乃至第４発明のいずれかの人工関節置換術用緊張測定装置において、前記骨間距離変更手段は、互いに対して相対変位が可能に連結されるとともに先端部分が骨間に配置される一対の変位部材を有し、前記骨間距離検出手段は、前記一対の変位部材における一方の部材に対する他方の部材の相対位置を検知する相対位置検知センサと、前記相対位置検知センサの検知結果に基づいて骨間の距離を演算する骨間距離演算手段と、を有し、前記骨間緊張力検出手段は、前記一対の変位部材に設けられて前記相対位置を維持可能な相対位置維持機構と、前記一対の変位部材から前記相対位置維持機構に作用する荷重を検知する荷重検知センサと、前記荷重検知センサの検知結果に基づいて前記緊張力を演算する骨間緊張力演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
この発明によると、骨間距離変更手段における一対の変位部材の一方の部材に対する他方の部材の相対位置が検知され、この検知結果に基づいた演算により距離データが得られることになる。このため、一対の変位部材における相対位置を距離データに相関する物理量として検知することで、骨間の距離の値である距離データを容易に検出することができる。また、一対の変位部材に設けられた相対位置維持機構によって上記の相対位置が維持され、このときに一対の変位部材から相対位置維持機構に作用する荷重が検知され、この検知結果に基づいた演算により緊張力データが得られることになる。このため、相対位置維持機構に作用する荷重を緊張力データに相関する物理量として検知することで、緊張力の値である緊張力データを容易に検出することができる。
【００１９】
第６発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、第５発明の人工関節置換術用緊張測定装置において、前記一対の変位部材は、一方の部材に対して他方の部材が揺動することで相対変位が可能なように中途部分同士において連結された一対のレバー部材として設けられ、前記相対位置検知センサは、前記一対のレバー部材における一方の部材に対する他方の部材の揺動方向における相対角度を前記相対位置として検知し、前記相対位置維持機構は、前記相対角度を維持可能であることを特徴とする。
【００２０】
この発明によると、一対の変位部材が中途部分同士で連結されて揺動する一対のレバー部材として設けられ、一対のレバー部材における所定の相対角度として相対位置が検知される。また、相対位置維持機構により上記の相対角度が維持され、相対位置維持機構に作用する荷重が検知される。このため、揺動自在に連結された一対のレバー部材を用いた簡素な構成によって、距離データ及び緊張力データを容易に検出することができる。
【００２１】
第７発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、第１発明乃至第６発明のいずれかの人工関節置換術用緊張測定装置において、人工関節が適用される関節部位における対向する骨と骨とのうちの一方に係合するように配置されて又は両方にそれぞれ係合するように一対配置されて人工関節の配置合わせの際に用いられるトライアル部材に取り付けられるとともに、前記骨間距離変更手段に取り付けられるアダプタ部材を更に備え、前記アダプタ部材として、前記トライアル部材に対する取付角度が異なる複数のアダプタ部材が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によると、人工関節を構成する骨コンポーネントを設置するに際して適切なサイズの骨コンポーネントを適切な状態で配置することを検討する人工関節の配置合わせの作業において用いられるトライアル部材に取り付けられるアダプタ部材が、骨間距離変更手段に取り付けられる。そして、このアダプタ部材として、トライアル部材に対する取付角度が異なるものが複数設けられる。このため、術者は、人工関節の配置合わせの検討において、上記取付角度の異なるアダプタ部材を簡単に取り替えて距離データ及び緊張力データを収集することができる。これにより、配置合わせの際に、人工関節が適用される関節部位の状態に適切に対応した骨コンポーネントの配置や形状、サイズを検討することが、より容易になる。
【００２３】
第８発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、第３発明の人工関節置換術用緊張測定装置において、人工関節が適用される関節部位における対向する骨と骨とのうちの一方に係合するように配置されて又は両方にそれぞれ係合するように一対配置されて人工関節の配置合わせの際に用いられるトライアル部材に取り付けられるとともに、前記骨間距離変更手段に取り付けられるアダプタ部材を更に備え、前記アダプタ部材として、前記トライアル部材に対する取付角度が異なる複数のアダプタ部材が設けられ、前記判定データは、複数の前記アダプタ部材のうちの前記トライアル部材に取り付けられた前記アダプタ部材の前記取付角度の状態であって前記距離データと前記緊張力データとが検出されたときの前記取付角度の状態を術者が判定するためのデータであることを特徴とする。
【００２４】
この発明によると、第７発明と同様に、術者は、人工関節の配置合わせの検討において、トライアル部材に対する取付角度の異なるアダプタ部材を簡単に取り替えて距離データ及び緊張力データを収集することができる。これにより、配置合わせの際に、人工関節が適用される関節部位の状態に適切に対応した骨コンポーネントの配置や形状、サイズを検討することが、より容易になる。そして、本発明によると、術者が、距離データ及び緊張力データが検出されたときのアダプタ部材の取付角度の状態を変更して比較しながらデータの確認を行いたい場合、術者等が入力手段の操作を行う。これにより、距離データ及び緊張力データが検出されたときのアダプタ部材の取付角度の状態を術者が判定するための判定データが発生し、距離データ及び緊張力データとともに記憶される。そして、距離データ及び緊張力データが、アダプタ部材の取付角度の状態に対応して区別された状態でディスプレイに表示される。このため、術者は、ディスプレイを確認することで、距離データ及び緊張力データを検出するときのアダプタ部材の取付角度の状態を変更することによる影響を比較しながら容易且つ正確に把握することができる。
【００２５】
第９発明に係る人工関節置換術用緊張測定装置は、第１発明乃至第８発明のいずれかの人工関節置換術用緊張測定装置において、人工股関節置換術において用いられ、人工股関節が適用される関節部位の骨盤と大腿骨との間で軟部組織によって生じる緊張力と当該緊張力が生じているときにおける骨盤と大腿骨との間の距離を測定することを特徴とする。
【００２６】
この発明によると、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことを抑制できるとともに、股関節部位の骨盤と大腿骨との間での軟部組織による緊張力とこれらの骨間の距離とを容易且つ正確に把握することができ、更に、その緊張力と骨間の距離との関係も容易且つ迅速に把握することができる、人工股関節置換術用の緊張測定装置を提供することができる。
【００２７】
また、前述の目的を達成するための第１０発明に係る人工関節置換術用緊張測定方法は、人工関節置換術において、人工関節が適用される関節部位の骨間で軟部組織によって生じる緊張力と当該緊張力が生じているときにおける骨間の距離とを測定する、人工関節置換術用緊張測定方法であって、第１発明の人工関節置換術用緊張測定装置の作動方法として構成される。そして、第１０発明に係る人工関節置換術用緊張測定方法は、骨間の距離を変更可能な骨間距離変更手段の少なくとも一部が骨間に配置される骨間距離変更手段配置ステップと、前記骨間距離変更手段で変更された骨間の距離を検出する骨間距離検出ステップと、前記骨間距離変更手段で骨間の距離が変更されることで骨間において軟部組織によって生じた緊張力を検出する骨間緊張力検出ステップと、前記骨間距離検出ステップで検出された骨間の距離の値である距離データと、前記骨間緊張力検出ステップで検出された前記緊張力の値である緊張力データとを、検出タイミングで対応させて記憶する記憶ステップと、前記記憶ステップにて記憶された内容に基づいて、前記距離データと前記緊張力データとがディスプレイに表示されるように制御する表示制御ステップと、を備えていることを特徴とする。
【００２８】
この発明によると、第１発明の人工関節置換術用緊張測定装置の作動方法である、人工関節置換術用緊張測定方法が構成されることになる。よって、この発明によると、骨間距離変更手段で人工関節が適用される関節部位の骨間の距離が変更され、この骨間の距離と骨間での軟部組織による緊張力とが検出される。検出された距離データ及び緊張力データは、検出タイミングで対応して記憶されてその記憶内容に基づいてディスプレイに表示される。このため、術者は関節部位の骨間での軟部組織による緊張力及び骨間の距離のデータを定量的に把握でき、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことが抑制されることになる。そして、術者は、ディスプレイの表示を確認するだけで関節部位の骨間での軟部組織による緊張力と骨間の距離とを容易且つ正確に把握することができる。また、術者が骨間距離変更手段を操作して骨間の距離を順次変更する場合、上記の緊張力と骨間の距離とについての測定結果が、すぐに自動的に且つ連続的にディスプレイに表示されることになる。このため、術者は、術中において、上記の緊張力と骨間の距離との関係について容易且つ迅速に把握することができる。
【００２９】
従って、この人工関節置換術用緊張測定方法の発明によると、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことを抑制できるとともに、関節部位の骨間での軟部組織による緊張力と骨間の距離とを容易且つ正確に把握することができ、更に、その緊張力と骨間の距離との関係も容易且つ迅速に把握することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことを抑制できるとともに、関節部位の骨間での軟部組織による緊張力と骨間の距離とを容易且つ正確に把握することができ、更に、その緊張力と骨間の距離との関係も容易且つ迅速に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る人工関節置換術用緊張測定装置の全体構成の概略を説明する概略図である。
【図２】人工股関節を示す断面図であり、大腿骨及び骨盤の断面の一部とともに示す図である。
【図３】図１に示す人工関節置換術用緊張測定装置における骨間距離変更器の斜視図である。
【図４】図３に示す骨間距離変更器の背面図である。
【図５】人工股関節置換術において術者によって操作されている図３に示す骨間距離変更器の状態を骨盤及び大腿骨等とともに示した図である。
【図６】図１に示す人工関節置換術用緊張測定装置におけるシェルアダプタについて、シェル部材とともに示す斜視図である。
【図７】図１に示す人工関節置換術用緊張測定装置におけるネックアダプタについて、トライアルステム部材とともに示す正面図である。
【図８】図７に示すネックアダプタを複数示す正面図である。
【図９】図１に示す人工関節置換術用緊張測定装置について制御装置及び演算装置の構成を機能ブロック図で示した図である。
【図１０】図９に示す人工関節置換術用緊張測定装置におけるディスプレイの画面に表示された画像の例を示したものである。
【図１１】図９に示す人工関節置換術用緊張測定装置におけるディスプレイの画面に表示された画像の例を示したものである。
【図１２】図９に示す人工関節置換術用緊張測定装置におけるディスプレイの画面に表示された画像の例を示したものである。
【図１３】図１に示す人工関節置換術用緊張測定装置の作動方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明は、人工関節置換術において用いられて人工関節が適用される関節部位の骨間で軟部組織によって生じる緊張力と当該緊張力が生じているときにおける骨間の距離とを測定する人工関節置換術用緊張測定装置、及びこの人工関節置換術用緊張測定装置の作動方法である人工関節置換術用緊張測定方法として広く適用することができるものである。尚、以下の説明では、本発明が人工股関節置換術に適用される場合を例にとって説明するが、この例に限らず、人工股関節置換術以外の人工関節置換術（例えば、人工膝関節置換術や人工肘関節置換術など）において本発明を適用することもできる。
【００３３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る人工関節置換術用緊張測定装置１（以下、単に「緊張測定装置１」ともいう）の全体構成の概略を説明する概略図である。図１に示す緊張測定装置１は、人工股関節置換術において用いられる。一方、図２は、人工股関節を示す断面図であり、大腿骨１００及び骨盤１０１の断面の一部とともに示している図である。人工股関節置換術においては、股関節部位に対して、図２に示す人工股関節が適用される。
【００３４】
ここで、人工股関節について説明する。人工股関節は、その骨コンポーネントとして、ステム部材１０２、シェル部材１０３、ライナー部材１０４、骨頭ボール部材１０５を備えて構成されている。ステム部材１０２は、大腿骨１００の髄腔部１００ａに一端側が埋植される棒状に形成される。そして、ボール状に形成された骨頭ボール部材１０５が、ステム部材１０２の他端側に取り付けられる。一方、半球殻状に形成されたシェル部材１０３は、骨盤１０１の臼蓋１０１ａに配置され、シェル部材１０３の内側に、シェル部材１０３よりも小径の半球殻状に形成されたライナー部材１０４が配置される。そして、ライナー部材１０４の内面に対して骨頭ボール部材１０５が摺接するように配置されることで、人工股関節が構成されることになる。
【００３５】
人工股関節置換術では、股関節を上述した人工股関節に置換する手術が行われるが、このとき、術者は、骨コンポーネント（１０２、１０３、１０４、１０５）を設置するに際して、適切なサイズの骨コンポーネントを適切な状態で配置することをトライアル部材を用いて検討する人工関節の配置合わせの作業をまず行う。この配置合わせの作業においては、人工股関節が適用される関節部位の骨盤１０１と大腿骨１００との間で軟部組織（骨組織を除く線維組織、脂肪組織、血管等の結合組織）によって生じる緊張力が適切に決定される必要がある（図２では、軟部組織の図示を省略）。このため、適切な緊張力を生じさせる骨盤１０１と大腿骨１００との間の距離が決定される必要があり、この距離を規定する寸法となるステム部材１０２の頸部１０２ａの長さ寸法がとくに重要となる。そして、術者は、図１に示す緊張測定装置１を用いることで、骨盤１０１及び大腿骨１００の間の軟部組織による緊張力とこの緊張力が生じているときにおける骨盤１０１及び大腿骨１００の間の距離とを測定し、この測定結果に基づいて、適切な長さの頸部１０２ａを有するステム部材１０２及び適切な内面テーパを有する骨頭ボール部材１０５を決定することになる。
【００３６】
次に、緊張測定装置１について詳しく説明する。図１に示すように、緊張測定装置１は、骨間距離変更器（骨間距離変更手段）１１と、制御装置１２と、演算装置１３と、ディスプレイ１４と、キーボード或いはマウス等のポインティングデバイスで構成される入力手段１５と、相対位置検知センサ２４と、相対位置維持機構２８と、ロードセル３３と、シェルアダプタ３５と、ネックアダプタ３６と、を備えて構成されている。また、図３は骨間距離変更器１１の斜視図を示したものであり、図４は図３とは反対側から見た骨間距離変更器１の背面図を示したものである。図３及び図４に示すように、骨間距離変更器１１は、一対のレバー部材２１と、連結軸３４と、を備えて構成されている。
【００３７】
一対のレバー部材２１は、それぞれ湾曲する部分を有するように形成されるとともに線対称の配置状態で連結された一対の細長い部材（２２、２３）として設けられている。この一対のレバー部材２１は、一方の部材２２に対して他方の部材２３が揺動することで互いに対して相対変位が可能なように中途部分同士において連結されている。そして、連結軸３４は、一方の部材２２と他方の部材２３とが連結されているそれらの中途部分に配置されている。尚、連結軸３４は、他方の部材２３に形成された孔（図示せず）に対して回転自在な状態で貫通するとともに、その両端側においてそれぞれ一方の部材２２に固定されている。このため、一方の部材２２と他方の部材２３とが連結軸３４を中心として互いに揺動可能に構成されている。
【００３８】
図５は、人工股関節置換術において術者によって操作されている骨間距離変更器１１の状態を骨盤１０１及び大腿骨１００等とともに示した図である。図５では、軟部組織の図示は省略している。この図５に示すように、骨盤１０１と大腿骨１００との間の距離の測定の際には、一対のレバー部材２１は、その先端部分、即ち、一方の部材２２の先端部分２２ａと他方の部材２３の先端部分２３ａとが、骨盤１０１と大腿骨１００との間に配置されることになる。尚、本実施形態では、この一対のレバー部材２１が、互いに対して相対変位が可能に連結されるとともに先端部分（２２ａ、２３ａ）が骨（１００、１０１）間に配置される一対の変位部材を構成している。そして、骨間距離変更器１１が、その一部（２２ａ、２３ａ）が骨（１００、１０１）間に配置されて骨（１００、１０１）間の距離を変更可能な本実施形態の骨間距離変更手段を構成している。
【００３９】
図３及び図４に示す相対位置検知センサ２４は、大径のスパーギア２５と、小径のピニオンギア２６と、ポテンショメータ２７と、を備えて構成されている。スパーギア２５は、連結軸３４が配置される位置である一対のレバー部材２１の揺動中心位置を中心として配置されており、連結軸３４における一方の部材２２から突出した端部に固定されている。ピニオンギア２６は、その軸方向がスパーギア２５の軸方向（即ち、連結軸３４の軸方向）と平行に配置され、スパーギア２５と噛み合うように配置されている。また、ピニオンギア２６の軸は、スパーギア２５と噛み合う側とは反対側の端部においてポテンショメータ２７に取り付けられている。ポテンショメータ２７は、ピニオンギア２６の軸の回転角度を検知するロータリーポテンショメータとして構成され、一方の部材２２に取り付けられている。このように、相対位置検知センサ２４は、連結軸３４に固定されたスパーギア２５とスパーギア２５に噛み合うピニオンギア２６とピニオンギア２６の回転角度を検知するポテンショメータ２７とを備えているため、一対のレバー部材２１における一方の部材２２に対する他方の部材２３の揺動方向における相対角度を検知できるように構成されている。尚、本実施形態では、上記の相対角度が、一対の変位部材２１における一方の部材２２に対する他方の部材２３の相対位置として検知されることになる。
【００４０】
図３及び図４に示す相対位置維持機構２８は、一対のレバー部材２１に設けられており、ハンドル２９と、スクリュー軸３０と、取付部材（３１、３２）と、を備えて構成されている。取付部材３１は一方の部材２２に対して揺動可能に取り付けられ、取付部材３２は他方の部材２３に対して揺動可能に取り付けられている。そして、スクリュー軸３０は、一端側が取付部材３２を貫通し、取付部材３１に取り付けられたロードセル３３に対して他端側が連結されている。また、スクリュー軸３０における取付部材３２を貫通する一端側の端部には、取付部材３２に対して回転自在に保持されたハンドル２９がその中心位置において螺合して取り付けられている。術者が、例えば一方の手で骨間距離変更器１１を把持した状態で他方の手でハンドル２９の回転操作を行うことで、ハンドル２９がスクリュー軸３０に対して回転する。これにより、取付部材（３１、３２）の間でスクリュー軸３０及びロードセル３３を介して連結された一方の部材２２と他方の部材２３との相対位置が変更されることになる。そして、ハンドル２９の回転操作を停止すると、ハンドル２９、スクリュー軸３０及び取付部材（３１、３２）を備えて構成される相対位置維持機構２８によって、一方の部材２２に対する他方の部材２３の相対位置である前述の相対角度が維持されることになる。
【００４１】
図３及び図４に示すロードセル３３は、例えば歪ゲージ式のロードセルとして構成されており、取付部材３１に取り付けられている。そして、前述のように、スクリュー軸３０におけるハンドル２９が取り付けられた側とは反対側の端部がロードセル３３に連結されており、ハンドル２９の回転操作に伴って一方の部材２２と他方の部材２３との相対位置が変更されることによってスクリュー軸３０に作用する荷重がこのロードセル３３によって検知されるように構成されている。即ち、本実施形態では、ロードセル３３が、一対のレバー部材２１から相対位置維持機構２８に作用する荷重を検知する荷重検知センサを構成している。
【００４２】
図６は、シェルアダプタ３５について、シェル部材１０３とともに示す斜視図である。尚、図６では、シェルアダプタ３５をシェル部材１０３に取り付けるための手術用器具であって、ソケット部１０７ａとハンドル部１０７ｂとが設けられたＴレンチ１０７の斜視図もあわせて示している。図１、図５及び図６に示すシェルアダプタ３５は、ブロック状の部材として設けられ、大腿骨１００と骨盤１０１との間の距離を測定するために一対のレバー部材２１の先端部分（２２ａ、２３ａ）が骨（１００、１０１）間に挿入された際に、シェル部材１０３と先端部分２２ａとの間に配置される。シェルアダプタ３５には、一方の端部にネジ部３５ａが設けられ、他方の端部に嵌合部３５ｂが設けられている。ネジ部３５ａは、雄ネジ部分として形成され、半球殻状のシェル部材１０３の内側の中心部分においてネジ穴として形成された雌ネジ部分に対して、図６中に破線の矢印で示す方向において螺合可能に形成されている。嵌合部３５ｂは、半球面状の部分として形成されており、一対のレバー部材２１における一方の部材２２の先端部分２２ａにおいて開口形成された半球状の内面を有する嵌合穴２２ｂ（図３参照）に嵌合可能に形成されている。
【００４３】
シェルアダプタ３５のシェル部材１０３と先端部分２２ａとの間への配置に際しては、まず、シェル部材１０３が臼蓋１０１ａに取り付けられる。そして、シェルアダプタ３５の嵌合部３５ｂが図６中破線の矢印で示す方向においてＴレンチ１０７のソケット部１０７ａの穴に嵌め込まれた状態でネジ部３５ｂがシェル部材１０３の上記の雌ネジ部分に合わせられる。この状態で、術者がＴレンチ１０７のハンドル部１０７ｂを回転操作することで、ネジ部３５ａがシェル部材１０３の雌ネジ部分と螺合し、シェルアダプタ３５がシェル部材１０３に取り付けられることになる。そして、一対のレバー部材２１の先端部分（２２ａ、２３ａ）が骨（１００、１０１）間に挿入され、一方の部材２２の先端部分２２ａがその嵌合穴２２ｂにおいて嵌合部３５ｂに嵌合するように配置される。これにより、シェルアダプタ３５が骨間距離変更器１１に取り付けられ、一対のレバー部材２１の揺動動作に伴ってシェルアダプタ３５及びシェル部材１０３を介して骨盤１０１が一対のレバー部材２１によって付勢されることになる。
【００４４】
図７は、ネックアダプタ３６について、トライアルステム部材１０６とともに示す正面図である。トライアルステム部材１０６は、人工股関節が適用される股関節部位における対向する大腿骨１００と骨盤１０１とのうちの一方の大腿骨１００に係合するように配置されて人工股関節の配置合わせの際に用いられるトライアル部材である。このトライアルステム部材１０６は、人工股関節の配置合わせの際に、図５に示すように、大腿骨１００の髄腔部１００ａに挿入される。そして、トライアルステム部材１０６には、髄腔部１００ａに埋入される部分である本体部１０６ａから突出するように形成されてネックアダプタ３６が取り付けられる部分である取付突起部１０６ｂが設けられている。
【００４５】
図１、図５及び図７に示すネックアダプタ３６は、ブロック状の部材として設けられ、大腿骨１００と骨盤１０１との間の距離を測定するために一対のレバー部材２１の先端部分（２２ａ、２３ａ）が骨（１００、１０１）間に挿入された際に、トライアルステム部材１０６と先端部分２３ａとの間に配置される。このネックアダプタ３６は、トライアルステム部材１０６に取り付けられるとともに骨間距離変更器１１に取り付けられる本実施形態におけるアダプタ部材を構成している。ネックアダプタ３６には、嵌合部３７、取付穴部３８及び突起３９が設けられている。
【００４６】
ネックアダプタ３６の嵌合部３７は、縁部分に面取りが施された円柱状の端部として形成されており、一対のレバー部材２１における他方の部材２３の先端部分２３ａにおいて開口形成された円形断面の穴（図示せず）に嵌合可能に形成されている。取付穴部３８は、ネックアダプタ３６において嵌合部とは反対側の端部に開口する穴として設けられており、トライアルステム部材１０６の取付突起部１０６ｂが図７中破線の矢印で示す方向において嵌合可能に形成されている。このように取付穴部３８が取付突起部１０６ｂと嵌合することで、ネックアダプタ３６がトライアルステム部材１０６に対して取り付けられることになる。尚、嵌合部３７の円柱中心線方向に対し、取付穴部３８及び取付突起部１０６ｂの嵌合方向である取付穴部３８の中心線方向は傾いており、この傾きによって、ネックアダプタ３６のトライアルステム部材１０６に対する取付角度が規定されることになる。また、ネックアダプタ３６における取付穴部３８が開口する端部には、突起３９が設けられている。この突起３９は、トライアルステム部材１０６の本体部１０６ａにおける取付突起部１０６ｂが突出する端部に形成された穴１０６ｃに嵌合可能に形成されている。取付突起部１０６ｂの端部に形成された穴１０６ｃと突起３９とが嵌合することでトライアルステム部材１０６に対するネックアダプタ３６の取付突起部１０６ｂを中心とした回転方向のずれを防止できるように（回転止めとなるように）構成されている。
【００４７】
ネックアダプタ３６のトライアルステム部材１０６と先端部分２３ａとの間への配置に際しては、術者によって、まず、トライアルステム部材１０６が大腿骨１００の髄腔部１００ａに挿入される（図５参照）。次に、取付穴部３８と取付突起部１０６ｂとが嵌合するとともに突起３９と本体部１０６ａの端部の穴とが嵌合するように、ネックアダプタ３６がトライアルステム部材１０６に対して取り付けられる。そして、一対のレバー部材２１の先端部分（２２ａ、２３ａ）が骨（１００、１０１）間に挿入され、他方の部材２３の先端部分２３ａがその円形断面の穴（図示せず）において嵌合部３７に嵌合するように配置される。これにより、ネックダプタ３６が骨間距離変更器１１に取り付けられ、一対のレバー部材２１の揺動動作に伴ってネックダプタ３６及びトライアルステム部材１０６を介して大腿骨１００が一対のレバー部材２１によって付勢されることになる。
【００４８】
また、緊張測定装置１においては、図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ネックアダプタ３６として、トライアルステム部材１０６に対する前述の取付角度（嵌合部３７の中心線Ｌ１の方向に対する取付穴部３８の中心線Ｌ２の方向）が異なる複数（本実施形態では３個）のネックアダプタ（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ）が備えられている。尚、嵌合部３７の中心線Ｌ１と取付穴部３８の中心線Ｌ２とのなす角度（鋭角の方の角度）である取付角度として、図８（ａ）に示すネックアダプタ３６ａの取付角度はα°、図８（ｂ）に示すネックアダプタ３６ｂの取付角度はβ°、図８（ｃ）に示すネックアダプタ３６ｃの取付角度はγ°にそれぞれ設定された場合を示している。緊張測定装置１を使用する際、術者は、複数のネックアダプタ３６（３６ａ〜３６ｃ）のうち任意の１つを選択してトライアルステム部材１０６に取り付けることができ、また適宜、トライアルステム部材１０６取り付けたネックアダプタ３６を取り外して他のネックアダプタ３６に取り替えることもできる。尚、上記の取付角度（α°、β°、γ°）の具体的な値や組み合わせ、ネックアダプタ３６の個数については、任意に設定することができる。
【００４９】
次に、演算装置１３及び制御装置１２について説明する。演算装置１３及び制御装置１２は、骨間距離変更器１１が図５に示すように配置されている状態で用いられる。図５に示す状態では、大腿骨１００に配置されたトライアルステム部材１０６にネックアダプタ３６が取り付けられ、臼蓋１０１ａに配置されたシェル部材１０３にシェルアダプタ３５が取り付けられている。そして、骨間距離変更器１１における先端部分（２２ａ、２３ａ）が骨（１００、１０１）間に配置されるとともに、先端部分２２ａがシェルアダプタ３５に、先端部分２３ａがネックアダプタ３６にそれぞれ取り付けられている。この状態において、電源が投入された演算装置１３及び制御装置１２が作動することになる。
【００５０】
演算装置１３は、図１に示すように、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）表示部４０、演算回路４１、インターフェイス回路（Ｉ／Ｆ回路）４２等を備えて構成されており、相対位置検知センサ２４のポテンショメータ２７及びロードセル３３に接続されている。この制御装置１３においては、ポテンショメータ２７及びロードセル３３で検知された電圧信号としての検知結果が入力され、この検知結果がインターフェイス回路４２においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、演算回路４１にて後述する演算処理が行われる。また、演算回路４１で処理された演算結果は、ＬＥＤ表示部４０において所定のＬＥＤが点灯（発光）することによってリアルタイムに表示される。図９は、緊張測定装置１について制御装置１２及び演算装置１３の構成を機能ブロック図で示した図である。図９に示すように、演算装置１３内には、上記の演算回路４１によって、骨間距離演算部（骨間距離演算手段）４６と、骨間緊張力演算部（骨間緊張力演算手段）４７とが構築されている。
【００５１】
図９に示す骨間距離演算部４６は、相対位置検知センサ２４のポテンショメータ２７の検知結果に基づいて、大腿骨１００と骨盤１０１との間で軟部組織による緊張力が生じているときの骨（１００、１０１）間の距離Ｄ（図５中において両端矢印で示す距離であり、以下単に「骨間の距離Ｄ」ともいう）を演算する。本実施形態では、骨間の距離Ｄが、半球状の内面を有する臼蓋１０１ａの半球中心位置（半球殻状のシェル部材１０３の球殻の中心位置）と、大腿骨１００の骨盤１０１に対向する端部の中心位置（トライアルステム部材１０６の本体部１０６ｂのネックアダプタ３６が取り付けられる端部の中心位置）との間の距離として、骨間距離演算部４６によって演算される場合を例示している。尚、骨間の距離Ｄとしては、上記の例示した距離に限らず、種々変更して設定することができる。例えば、シェルアダプタ３５における半球面状の部分として形成された嵌合部３５ｂの表面を球表面の一部として持つ球の中心位置と、大腿骨１００の骨盤１０１に対向する端部の中心位置との間の距離が、骨間の距離Ｄとして設定されてもよい。
【００５２】
骨間距離演算部４６では、ポテンショメータ２７で検知されたピニオンギア２６の軸の回転角度に基づいて、ピニオンギア２６及びスパーギア２５のそれぞれの歯数やピッチ円の半径寸法、連結軸３４の中心位置と先端部分（２２ａ、２３ａ）の中心位置との距離寸法、先端部分（２２ａ、２３ａ）の厚み寸法、シェルアダプタ３５及びネックアダプタ３６の寸法などの値を用い、骨間の距離Ｄが演算される。そして、演算装置１３の作動中においては骨間距離演算部４６では上述した骨間の距離Ｄの演算が常時行われる。このため、骨間距離変更器１１が術者によって操作されて一対のレバー部材２１が揺動して先端部分２２ａと先端部分２３ａとの間の隙間が変更されると、この骨間距離変更器１１で変更された骨間の距離Ｄも常時検出されることになる。尚、相対位置検知センサ２４と骨間距離演算部４６とによって、骨間距離変更器１１で変更された骨間の距離Ｄを検出する本実施形態の骨間距離検出手段が構成されている。この骨間距離検出手段によって骨間の距離Ｄが検出され、骨間の距離Ｄの測定結果が得られることになる。
【００５３】
図９に示す骨間緊張力演算部４７は、ロードセル３３の検知結果に基づいて、大腿骨１００と骨盤１０１との間で軟部組織によって生じる緊張力（以下単に「緊張力」ともいう）を演算する。この骨間緊張力演算部４７では、ロードセル３３で検知された相対位置維持機構２８に作用する荷重に基づいて、取付部材３１及び取付部材３２のそれぞれの揺動中心位置と連結軸３４の中心位置と先端部分（２２ａ、２３ａ）の中心位置との関係で特定される距離寸法などの値を用い、緊張力が演算される。そして、演算装置１３の作動中においては骨間緊張力演算部４７では上述した緊張力の演算が常時行われる。このため、骨間距離変更器１１が術者によって操作されて骨間の距離Ｄが変更されると、それにより変化した緊張力も常時検出されることになる。尚、本実施形態では、相対位置維持機構２８とロードセル３３と骨間緊張力演算部４７とによって、骨間距離変更器１１で骨間の距離Ｄが変更されることで骨（１００、１０１）間において軟部組織によって生じた緊張力を検出する本実施形態の骨間緊張力検出手段が構成されている。この骨間緊張力検出手段によって緊張力が検出され、緊張力の測定結果が得られることになる。
【００５４】
制御装置１２は、例えば汎用のパーソナルコンピュータ等を用いて構成することができ、図１に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４３、メモリ４４、インターフェイス回路（Ｉ／Ｆ回路）４５等を備えて構成され、演算装置１３とディスプレイ１４と入力手段１５とに接続されている。この制御装置１２においては、演算装置１３で処理された骨間の距離Ｄ及び緊張力についての演算結果の信号と入力手段１５の操作で入力された信号とがインターフェイス回路４５を介して入力され、メモリ４４に記憶され、ＣＰＵ４３にて処理される。そして、ＣＰＵ４３での処理結果としての映像信号がインターフェイス回路４５を介してディスプレイ１４に出力され、ディスプレイの画面に所定の画像が表示される。また、メモリ４４には、ディスプレイ１４への表示を制御する制御装置１２としての処理を行うためのプログラムが記憶されており、ＣＰＵ４３により読み出されて実行される。そして、図９に示すように、制御装置１２内には、上記のＣＰＵ４３とメモリ４４とメモリ４４に記憶されたプログラムとによって、記憶部（記憶手段）４８と、判定データ発生部（判定データ発生手段）４９と、表示制御部（表示制御手段）５０とが構築されている。
【００５５】
図９に示す記憶部４８は、メモリ４４によって構成されている。そして、この記憶部４８は、前述の骨間距離検出手段で検出された骨間の距離Ｄの値である距離データと、前述の骨間緊張力検出手段で検出された緊張力の値である緊張力データとを、検出タイミングで対応させて記憶する。
【００５６】
図９に示す表示制御部５０は、所定のプログラムを読み出して実行するＣＰＵ４３によって構成され、記憶部４８に記憶された内容（検出タイミングで対応させて記憶された距離データや緊張力データ等）に基づいて、上記の距離データと緊張力データとがディスプレイ１４に表示されるように制御する。図１０は、表示制御部５０の制御に基づいてディスプレイ１４の画面に表示された画像の例を示したものである。図１０の画像例に示すように、表示制御部５０は、横軸を距離データに対応させ、縦軸を距離データに検出タイミングが対応する緊張力データに対応させた状態で、距離データ及び緊張力データがディスプレイ１４に２次元グラフとして表示されるように制御する。尚、図１０では、縦軸及び横軸の具体的な数値の図示については省略している。図１０に例示するように、緊張測定装置１では、骨間距離変更器１１と骨間距離検出手段と骨間緊張力検出手段とによって測定された距離データ及び緊張力データが制御装置１２での制御に基づいてディスプレイ１４の画面にそれらの相関関係を示す画像として表示されることになる。
【００５７】
図９に示す判定データ発生部４９は、術者や他の作業者によって入力手段１５が操作されることによって（キーボード操作やマウス操作等が行われることによって）入力された信号に基づいて、距離データと緊張力データとが検出されたときの状態を術者が判定するための判定データを発生させる。この判定データは、記憶部４８において記憶される。そして、記憶部４８では、その判定データに対応させて、距離データと緊張力データとを記憶する。また、表示制御部５０では、記憶部４８に記憶された内容に基づいて、距離データと緊張力データとが判定データに対応して区別された状態でディスプレイ１４に表示されるように制御する。
【００５８】
図１０の画像例は術者等（術者や他の作業者）が判定データを発生させるための入力手段１５の操作を行っていない場合の例を示したものである。これに対し、図１１及び図１２の画像例は、術者等による入力手段１５の操作が行われて判定データが発生し、距離データと緊張力データとが判定データに対応して区別された状態でディスプレイ１４に表示された例を示したものである。そして、図１１は、距離データと緊張力データとが検出されるときの状態を術者が任意に３パターンに変更した場合に、各状態の判定データに対応して区別されて距離データ及び緊張力データが表示された画像例を示している。この図１１の例では、術者等による入力手段１５の操作に基づいて３つの状態（状態Ａ、状態Ｂ、状態Ｃ）に対応する判定データがそれぞれ発生し、各状態ごとに距離データと緊張力データとの相関を示す線画像が線の種類を変えることで区別して表示されている。即ち、状態Ａに対応する距離データ及び緊張力データは実線で、状態Ｂに対応する距離データ及び緊張力データは一点鎖線で、状態Ｃに対応する距離データ及び緊張力データは破線で表示されている。尚、線の色を変えることで各状態に対応するデータが区別されて表示されるものであってもよい。
【００５９】
上述の図１１の画像例では、各状態（Ａ、Ｂ、Ｃ）としてどのような状態を対応させるかについては、術者が任意に想定することができる。例えば、判定データを、人工股関節が適用される股関節部位において対向する大腿骨１００と骨盤１０１との相対位置関係である骨の姿勢であって距離データと緊張力データとが検出されたときに骨の姿勢の状態を術者が判定するためのデータとして設定することもできる。具体的には、骨盤１０１に対向する大腿骨１００の向きを変更した状態（例えば、股関節において足を真っ直ぐに伸ばした状態や角度を種々変更して曲げた状態）や、大腿骨１００を骨盤１０１に対して種々回転方向の角度を変更して捩れの位置に配置した状態などに対応する種々の判定データに設定することができる。
【００６０】
図１２は、判定データが、複数のネックアダプタ３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ）のうちトライアルステム部材１０６に取り付けられたネックアダプタ３６の取付角度の状態であって距離データと緊張力データとが検出されたときの取付角度の状態を術者が判定するためのデータである場合の画像例である。この場合、制御装置１２の判定データ発生部４９及び入力手段１５は、術者等がネックアダプタ３６の取付角度（α°、β°、γ°）を選択する入力操作を行うことができ、その入力操作に基づいて判定データを発生させるように構成される。従って、術者は、トライアルステム部材１０６に取り付けられているネックアダプタ３６（３６ａ〜３６ｃのいずれか）の取付角度（α°、β°、γ°のうちのいずれか）を選択する入力操作を行うことになる。また、術者がトライアルステム部材１０６に取り付けたネックアダプタ３６を取付角度の異なる他のネックアダプタ３６に取り替えた場合、再度、取付角度を選択する上記の入力操作が術者等によって行われる。この図１２の例では、術者等による入力手段１５の操作に基づいて選択操作された取付角度に対応する判定データがそれぞれ発生し、各取付角度の状態ごとに距離データと緊張力データとの相関を示す線画像が線の種類を変えることで区別して表示されている。即ち、α°の取付角度に対応する距離データ及び緊張力データは実線で、β°の取付角度に対応する距離データ及び緊張力データは一点鎖線で、γ°の取付角度に対応する距離データ及び緊張力データは破線で表示されている。
【００６１】
次に、本発明の実施形態に係る人工関節置換術用緊張測定方法である緊張測定装置１の作動方法（以下、単に「緊張測定方法」ともいう）について説明する。この緊張測定方法は、人工股関節置換術において用いられ、人工股関節が適用される股関節部位の大腿骨１００と骨盤１０１との間で軟部組織によって生じる前述した緊張力とこの緊張力が生じているときにおける骨間の距離Ｄとを測定する方法として用いられる。図１３は、緊張測定方法を示すフローチャートである。図１３に示すように、緊張測定方法は、骨間距離変更手段配置ステップＳ１０１と、骨間距離検出ステップＳ１０２と、骨間緊張力検出ステップＳ１０３と、記憶ステップＳ１０４と、表示制御ステップＳ１０５と、を備えて構成されている。
【００６２】
緊張測定方法を実施する際、即ち、緊張測定装置１を作動させる際には、まず、大腿骨１００にトライアルステム部材１０６が配置されるとともに、骨盤１０１の臼蓋１０１ａにシェル部材１０３が配置される。次いで、トライアルステム部材１０６に対して術者が所望する取付角度のネックアダプタ３６が取り付けられ、シェル部材１０３に対してシェルアダプタ３５が取り付けられる。そして、骨間距離変更手段配置ステップＳ１０１において、骨間の距離Ｄを変更可能な骨間距離変更器１１における一対のレバー部材２１の先端部分（２２ａ、２３ａ）が骨間（１００、１０１）に配置される。このとき、先端部分２２ａの嵌合穴２２ｂにシェルアダプタ３５の嵌合部３５ｂが取り付けられ、先端部分２３ａにおける円形断面の穴にネックアダプタ３６の嵌合部３７が取り付けられる。
【００６３】
骨間距離変更手段配置ステップＳ１０１が終了すると、骨間距離検出ステップＳ１０２において、前述したように、相対位置検知センサ２４及び演算装置１３の骨間距離演算部４６で構成される骨間距離検出手段の作動によって、骨間距離変更器１１によって変更された骨間の距離Ｄが検出される。そして、骨間緊張力検出ステップＳ１０３において、前述したように、相対位置維持機構２８とロードセル３３と演算装置１３の骨間緊張力演算部４７とで構成される骨間緊張力検出手段の作動によって、骨間距離変更器１１で骨間の距離Ｄが変更されることで骨間（１００、１０１）において軟部組織によって生じた緊張力が検出される。
【００６４】
骨間距離検出ステップＳ１０２で骨間の距離Ｄが検出され、骨間緊張力検出ステップＳ１０３で緊張力が検出されると、続いて、制御装置１２の作動によって、記憶ステップＳ１０４が行われる。記憶ステップＳ１０４においては、骨間の距離Ｄの値である距離データと緊張力の値である緊張力データとが、検出タイミングで対応して記憶される。尚、術者等による入力手段１５の操作に伴う判定データ発生部４９の作動があった場合には、判定データに対応して距離データ及び緊張力データが記憶される。そして、更に、制御装置１２の作動によって、表示制御ステップＳ１０５が行われる。表示制御ステップＳ０１５においては、記憶ステップＳ１０４にて記憶された内容に基づいて、距離データと緊張力データとをディスプレイ１４の画面に図１０の画像例等のように表示するための制御が行われる。尚、このとき、判定データ発生部４９の作動が行われていた場合には、距離データと緊張力データとが判定データに対応して区別された状態でディスプレイ１４の画面に図１１又は図１２の画像例等のように表示されることになる。
【００６５】
上記のステップＳ１０２からステップＳ１０５までが行われると、緊張測定装置１の作動を終了させるための終了操作が術者等によって行われているかどうかが制御装置１２において判断される（ステップＳ１０６）。終了操作が行われていなければ（Ｓ１０６、Ｎｏ）、ステップＳ１０２からステップＳ１０５までの処理が繰り返されることになる。一方、終了操作が行われていれば（Ｓ１０６、Ｙｅｓ）、緊張測定装置１の作動方法である緊張測定方法が終了することになる。尚、ステップＳ１０２からステップＳ１０５までの処理は、所定の演算周期時間又は制御周期時間ごとに繰り返し行われる。
【００６６】
以上説明した緊張測定装置１及びその作動方法である緊張測定方法によると、骨間距離変更器１１で人工股関節が適用される股関節部位の骨（１００、１０１）間の距離Ｄが変更され、この骨間の距離Ｄと骨（１００、１０１）間での軟部組織による緊張力とが検出される。検出された距離データ及び緊張力データは、検出タイミングで対応して記憶されてその記憶内容に基づいてディスプレイ１４に表示される。このため、術者は関節部位の骨（１００、１０１）間での軟部組織による緊張力及び骨間の距離のデータ（緊張力データ及び距離データ）を定量的に把握でき、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことが抑制されることになる。そして、術者は、ディスプレイ１４の表示を確認するだけで骨（１００、１０１）間での軟部組織による緊張力と骨間の距離Ｄとを容易且つ正確に把握することができる。また、術者が骨間距離変更器１１を操作して骨間の距離Ｄを順次変更する場合、緊張力と骨間の距離Ｄとについての測定結果が、すぐに自動的に且つ連続的にディスプレイ１４に表示されることになる。このため、術者は、術中において、緊張力と骨間の距離Ｄとの関係について容易且つ迅速に把握することができる。
【００６７】
従って、本実施形態によると、術者による評価のばらつきが生じることに伴う不正確さを招くことを抑制できるとともに、股関節部位の骨（１００、１０１）間での軟部組織による緊張力と骨間の距離Ｄとを容易且つ正確に把握することができ、更に、その緊張力と骨間の距離Ｄとの関係も容易且つ迅速に把握することができる。
【００６８】
また、緊張測定装置１によると、距離データが横軸に対応し、距離データに対応する緊張力データが縦軸に対応した２次元グラフとして、これらの距離データ及び緊張力データがディスプレイ１４に表示される。このため、術者は、骨間の距離Ｄの変化に伴う緊張力の連続的な変化の様子を簡単に且つ明瞭に把握でき、骨間の距離Ｄと緊張力との関係をさらに容易且つ正確に把握することができる。
【００６９】
また、緊張測定装置１によると、術者が距離データ及び緊張力データを検出するときの状態を変更して比較しながらデータの確認を行いたい場合、術者等が入力手段１５の操作を行う。これにより、距離データ及び緊張力データが検出されたときの状態を術者が判定するための判定データが発生し、距離データ及び緊張力データとともに記憶される。そして、距離データ及び緊張力データが、この判定データに対応して区別された状態でディスプレイ１４に表示される。このため、術者は、ディスプレイ１４を確認することで、距離データ及び緊張力データを検出するときの状態を変更することによる影響を比較しながら容易且つ正確に把握することができる。
【００７０】
また、緊張測定装置１によると、術者が、距離データ及び緊張力データが検出されたときの骨の姿勢の状態を変更して比較しながらデータの確認を行いたい場合、例えば、関節を伸ばした状態や曲げた状態に変更して比較しながらデータの確認を行いたい場合、術者等が入力手段１５の操作を行う。これにより、距離データ及び緊張力データが検出されたときの骨の姿勢の状態を術者が判定するための判定データが発生し、距離データ及び緊張力データとともに記憶される。そして、距離データ及び緊張力データが、骨の姿勢の状態に対応して区別された状態でディスプレイ１４に表示される。このため、術者は、ディスプレイ１４を確認することで、距離データ及び緊張力データを検出するときの骨の姿勢の状態を関節を伸ばした状態や曲げた状態などに変更することによる影響を比較しながら容易且つ正確に把握することができる。
【００７１】
また、緊張測定装置１によると、骨間距離変更器１１における一対の変位部材２１の一方の部材２２に対する他方の部材２３の相対位置が検知され、この検知結果に基づいた演算により距離データが得られることになる。このため、一対の変位部材２１における相対位置を距離データに相関する物理量として検知することで、骨間の距離Ｄの値である距離データを容易に検出することができる。また、一対の変位部材２１に設けられた相対位置維持機構２８によって上記の相対位置が維持され、このときに一対の変位部材２１から相対位置維持機構２８に作用する荷重が検知され、この検知結果に基づいた演算により緊張力データが得られることになる。このため、相対位置維持機構２８に作用する荷重を緊張力データに相関する物理量として検知することで、緊張力の値である緊張力データを容易に検出することができる。
【００７２】
また、緊張測定装置１によると、一対の変位部材２１が中途部分同士で連結されて揺動する一対のレバー部材２１として設けられ、一対のレバー部材２１における所定の相対角度として相対位置が検知される。また、相対位置維持機構２８により上記の相対角度が維持され、相対位置維持機構２８に作用する荷重が検知される。このため、揺動自在に連結された一対のレバー部材２１を用いた簡素な構成によって、距離データ及び緊張力データを容易に検出することができる。
【００７３】
また、緊張測定装置１によると、人工股関節を構成する骨コンポーネント（１０２〜１０５）を設置するに際して適切なサイズの骨コンポーネント（とくにステム部材１０２）を適切な状態で配置することを検討する人工股関節の配置合わせの作業において用いられるトライアルステム部材１０６に取り付けられるネックアダプタ３６が、骨間距離変更器１１に取り付けられる。そして、このネックアダプタとして、トライアルステム部材１０６に対する取付角度が異なるものが複数設けられる。このため、術者は、人工股関節の配置合わせの検討において、上記取付角度の異なるネックアダプタ３６を簡単に取り替えて距離データ及び緊張力データを収集することができる。これにより、配置合わせの際に、人工股関節が適用される股関節部位の状態に適切に対応した骨コンポーネント（とくにステム部材１０２）の配置や形状、サイズを検討することが、より容易になる。
【００７４】
また、緊張測定装置１によると、術者が、距離データ及び緊張力データが検出されたときのネックアダプタ３６の取付角度の状態を変更して比較しながらデータの確認を行いたい場合、術者等が入力手段１５の操作を行う。これにより、距離データ及び緊張力データが検出されたときのネックアダプタ３６の取付角度の状態を術者が判定するための判定データが発生し、距離データ及び緊張力データとともに記憶される。そして、距離データ及び緊張力データが、ネックアダプタ３６の取付角度の状態に対応して区別された状態でディスプレイ１４に表示される。このため、術者は、ディスプレイ１４を確認することで、距離データ及び緊張力データを検出するときのネックアダプタ３６の取付角度の状態を変更することによる影響を比較しながら容易且つ正確に把握することができる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００７６】
（１）本実施形態では、人工股関節置換術において用いられる人工関節置換術用緊張測定装置と人工関節置換術用緊張測定方法とを例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、人工股関節置換術以外の人工関節置換術においても本発明を適用することができる。
【００７７】
（２）本実施形態では、横軸に距離データを縦軸に緊張力データを対応させた２次元グラフとして距離データ及び緊張力データがディスプレイに表示される場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、横軸に緊張力データを縦軸に距離データを対応させて２次元グラフとして表示してもよい。また、距離データ及び緊張力データを縦軸に対応させ、横軸を時間軸とした時系列データとして表示してもよい。また、距離データと緊張力データとを異なるグラフとして並列に表示してもよい。
【００７８】
（３）本実施形態では、判定データが骨の姿勢の状態やアダプタ部材の取付角度の状態に対応している場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、判定データとして、上記以外の種々の状態が選択され又は設定されるものであってもよい。
【００７９】
（４）本実施形態では、人工関節が適用される関節部位における対向する骨と骨とのうちの一方にトライアル部材が係合するように配置される場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。即ち、人工関節が適用される関節部位における対向する骨と骨とのうちの両方にトライアル部材が係合するように一対配置される場合であっても、本発明を適用することができる。
【００８０】
（５）本実施形態では、骨間距離変更手段が直接に術者の手によって操作される骨間距離変更器である場合を例にとって説明したが、この通りでなくもよい。骨間距離変更手段は、シリンダやロッド、ポンプ等の機器を適宜備え、油圧や水圧などの流体圧によって作動するアクチュエータとして構成されているものであってもよい。即ち、流体圧によって作動するアクチュエータが操作されることで、骨間の距離が変更される骨間距離変更手段であってもよい。
【００８１】
（６）本実施形態では、中途部分同士において揺動自在に連結された一対のレバー部材を一対の変位部材として有する骨間距離変更手段を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、一対の変位部材が直線方向に沿って接近又は離間するように相対変位が可能に連結された骨間距離変更手段であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、人工関節置換術において用いられて人工股関節が適用される関節部位の骨間で軟部組織によって生じる緊張力と当該緊張力が生じているときにおける骨間の距離とを測定する人工関節置換術用緊張測定装置、及びこの人工関節置換術用緊張測定装置の作動方法である人工関節置換術用緊張測定方法として、広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【００８３】
１              人工関節置換術用緊張測定装置
１１            骨間距離変更器（骨間距離変更手段）
１４            ディスプレイ
２４            相対位置検知センサ（骨間距離検出手段）
２８            相対位置維持機構（骨間緊張力検出手段）
３３            ロードセル（荷重検知センサ、骨間緊張力検出手段）
４６            骨間距離演算部（骨間距離検出手段）
４７            骨間緊張力演算部（骨間緊張力検出手段）
４８            記憶部（記憶手段）
５０            表示制御部（表示制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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