(57)【要約】  インプラント設置強度評価方法は、インプラントを振動させるステップと、振動させるステップで振動させたインプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定するステップと、インプラントの振動数および振動強度の時系列データに基づいて、インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出するステップとを有する。
2019054442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプラントを振動させるステップと、
前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定するステップと、
前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出するステップと
を有するインプラント設置強度評価方法。
【請求項２】
前記設置強度の指標を示す情報に基づいて、前記インプラントの設置強度の評価結果を取得するステップ
を有する、請求項１に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項３】
前記導出するステップでは、前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、周波数と振動数および振動強度との関係を求め、求めた周波数と振動数および振動強度との関係から、所定の振動数および振動強度に対応する周波数を求め、求めた前記周波数に関連付けられるインプラントの設置強度の指標を示す情報を、周波数とインプラントの設置強度の指標を表す情報との関連付けから求める、請求項１又は請求項２に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項４】
少なくとも一つのステップがコンピューターによって制御、実行される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項５】
前記インプラントの設置強度の指標を示す情報は、前記インプラントを骨に埋入したときのその骨に生じる抵抗を表す埋入トルクである、請求項３又は請求項４に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項６】
前記インプラントの設置強度の指標を示す情報は、骨に取り付けられた、人工関節カップに設置棒を取り付け、前記設置棒を引っ張った場合に骨から人工関節カップが外れるときに働く力である引き倒し力である、請求項３又は請求項４に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項７】
前記振動させるステップが、前記インプラントへレーザービームを照射することによって、前記インプラントを振動させる、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項８】
前記振動させるステップでは、前記インプラントへ水流を加えることによって、前記インプラントを振動させる、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項９】
前記振動させるステップでは、前記インプラントに力を加えることによって、前記インプラントを振動させる、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項１０】
前記測定するステップは、前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを、加速度センサーで測定する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項１１】
前記測定するステップは、前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の前記時系列データを、生じる音に基づいて測定する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項１２】
前記振動させるステップでは、前記インプラントへ第一のレーザービームを照射することによって、前記インプラントを振動させ、
前記測定するステップでは、前記インプラントへ第二のレーザービームを照射し、前記インプラントが反射した前記第二のレーザービームに基づいて、前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項１３】
前記振動させるステップでは、前記インプラントへ水流を加えることによって、前記インプラントを振動させ、
前記測定するステップでは、前記インプラントへ水流を加えることによって生じる音に基づいて、前記インプラントの振動強度の時系列データを測定する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法。
【請求項１４】
インプラントを振動させるステップと、
前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定するステップと、
前記インプラントの前記振動数および振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出するステップとを有し、
前記振動させるステップおよび前記測定するステップの双方もしくはどちらか一方は、レーザービームを利用し、非接触に実行する、インプラント設置強度評価装置が実行する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載インプラント設置強度評価方法。
【請求項１５】
インプラントを振動させる振動誘起部と、
前記振動誘起部が振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出する導出部と
を備える請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法によってデータを取得するインプラント設置強度評価装置。
【請求項１６】
インプラントを振動させる振動誘起部と、
前記振動誘起部が振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出する導出部とを備え、
前記振動誘起部および前記測定部の双方もしくはどちらか一方は、レーザービームを利用し、非接触に実行する、請求項１から請求項１２、及び請求項１４のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法によってデータを取得するインプラント設置強度評価装置。
【請求項１７】
コンピューターに、
インプラントを振動させるステップと、
前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定するステップと、
前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出するステップと
を実行させ、
前記振動させるステップおよび前記測定するステップの双方もしくはどちらか一方は、レーザービームを利用し、非接触に実行する、請求項１から請求項１２、及び請求項１４のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法によってデータ取得のためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インプラント設置強度評価方法、インプラント設置強度評価装置、およびプログラムに関する。
本願は、２０１７年９月１４日に、日本に出願された特願２０１７−１７７１０９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
人工関節などのインプラントを人骨に設置するインプラント治療施術において、インプラントの設置強度は、施術医の感覚で判断する部分が大きい。インプラントの設置強度が十分でない場合、将来的にインプラントの緩みや逸脱につながる。
インプラントの設置強度は、研究段階において、施術外で、埋込トルクや引き抜き力による破壊検査によって、評価されることが多い。【０００３】
他方、歯科インプラント治療施術中に適応可能な評価技術として、磁気を用いた共鳴周波数を計測する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、レントゲンなどの画像診断もインプラント施術中および施術後に併用されている。画像診断は、インプラント設置位置の確認に主に使用される。画像診断とコンピューター解析技術とを組み合わせたインプラントの固定強度を評価する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２７６２７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３５９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁石を用いた磁気共鳴周波数計測は、インプラントへの磁石の着脱が容易な口腔内を対象とする歯科領域に適応可能な手法である。このため、磁石を用いた磁気共鳴周波数計測は、体内深部での外科施術が必要となる整形外科領域への適応が難しい。
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、インプラントの設置強度を評価することができるインプラント設置強度評価方法、インプラント設置強度評価装置、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様は、インプラントを振動させるステップと、前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定するステップと、前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出するステップとを有する、インプラント設置強度評価方法である。
（２）本発明の一態様は、上記（１）に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記設置強度の指標を示す情報に基づいて、前記インプラントの設置強度の評価結果を取得するステップを有する、インプラント設置強度評価方法である。
（３）本発明の一態様は、上記（１）又は上記（２）に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記導出するステップでは、前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、周波数と振動数および振動強度との関係を求め、求めた周波数と振動数および振動強度との関係から、所定の振動数および振動強度に対応する周波数を求め、求めた前記周波数に関連付けられるインプラントの設置強度の指標を示す情報を、周波数とインプラントの設置強度の指標を表す情報との関連付けから求める、インプラント設置強度評価方法である。
（４）本発明の一態様は、上記（１）から上記（３）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法において、少なくとも一つの前記ステップがコンピューターによって制御、実行される、インプラント設置強度評価方法である。
（５）本発明の一態様は、上記（３）又は上記（４）に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報は、前記インプラントを骨に埋入したときのその骨に生じる抵抗を表す埋入トルクである、インプラント設置強度評価方法である。
（６）本発明の一態様は、上記（３）又は上記（４）に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報は、骨に取り付けられた、人工関節カップに設置棒を取り付け、前記設置棒を引っ張った場合に骨から人工関節カップが外れるときに働く力である引き倒し力である、インプラント設置強度評価方法である。
（７）本発明の一態様は、上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記振動させるステップが、前記インプラントへレーザービームを照射することによって、前記インプラントを振動させる、インプラント設置強度評価方法である。
（８）本発明の一態様は、上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記振動させるステップでは、前記インプラントへ水流を加えることによって、前記インプラントを振動させる、インプラント設置強度評価方法である。
（９）本発明の一態様は、上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記振動させるステップでは、前記インプラントに力を加えることによって、前記インプラントを振動させる、インプラント設置強度評価方法である。
（１０）本発明の一態様は、上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記測定するステップは、前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の前記時系列データを、加速度センサーで測定する、インプラント設置強度評価方法である。
（１１）本発明の一態様は、上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記測定するステップは、前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の前記時系列データを、生じる音に基づいて測定する、インプラント設置強度評価方法である。
（１２）本発明の一態様は、上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記振動させるステップでは、前記インプラントへ第一のレーザービームを照射することによって、前記インプラントを振動させ、前記測定するステップでは、前記インプラントへ第二のレーザービームを照射し、前記インプラントが反射した前記第二のレーザービームに基づいて、前記インプラントの振動数および強度の時系列データを測定する、インプラント設置強度評価方法である。
（１３）本発明の一態様は、上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法において、前記振動させるステップでは、前記インプラントへ水流を加えることによって、前記インプラントを振動させ、前記測定するステップでは、前記インプラントへ水流を加えることによって生じる音に基づいて、前記インプラントの振動数および強度の時系列データを測定する、インプラント設置強度評価方法である。
（１４）本発明の一態様は、インプラントを振動させるステップと、前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定するステップと、前記インプラントの前記振動数および振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出するステップとを有し、前記振動させるステップおよび前記測定するステップの双方もしくはどちらか一方は、レーザービームを利用し、非接触に実行する、インプラント設置強度評価装置が実行する上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載インプラント設置強度評価方法である。
（１５）本発明の一態様は、インプラントを振動させる振動誘起部と、前記振動誘起部が振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定する測定部と、前記測定部が測定した前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出する導出部とを備える、上記（１）から上記（１４）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法によってデータを取得するインプラント設置強度評価装置である。
（１６）本発明の一態様は、インプラントを振動させる振動誘起部と、前記振動誘起部が振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定する測定部と、前記測定部が測定した前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出する導出部とを備え、前記振動誘起部および前記測定部の双方もしくはどちらか一方は、レーザービームを利用し、非接触に実行する、請求項１から請求項１２、及び請求項１４のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法によってデータを取得するインプラント設置強度評価装置である。
（１７）本発明の一態様は、コンピューターに、インプラントを振動させるステップと、前記振動させるステップで振動させた前記インプラントの振動数および振動強度の時系列データを測定するステップと、前記インプラントの前記振動数および前記振動強度の時系列データに基づいて、前記インプラントの設置強度の指標を示す情報を導出するステップとを実行させ、前記振動させるステップおよび前記測定するステップの双方もしくはどちらか一方は、レーザービームを利用し、非接触に実行する、上記（１）から上記（１２）、及び上記（１４）のいずれか一項に記載のインプラント設置強度評価方法によってデータを取得するためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、インプラントの設置強度を評価することができるインプラント設置強度評価方法、インプラント設置強度評価装置、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態のインプラント設置強度評価システムの一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態の被評価体の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態のインプラント設置強度評価装置の一例を示すブロック図である。
【図４】導出テーブルの一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態のインプラント設置強度評価装置の動作の一例を示す図である。
【図６】振動評価システムの一例（例１）を示す図である。
【図７Ａ】振動評価結果の一例（例１）を示す図である。
【図７Ｂ】振動評価結果の一例（例１）を示す図である。
【図８】ピーク周波数と埋入トルクとの関連付けの一例を示す図である。
【図９】ピーク周波数と磁気ＲＦＡによる測定値との関連付けの一例を示す図である。
【図１０】振動評価システムの一例（例２）を示す図である。
【図１１】ピーク周波数と埋入トルクとの関連付けの一例を示す図である。
【図１２Ａ】振動評価システムの一例（例３−１）を示す図である。
【図１２Ｂ】振動評価システムの一例（例３−１）の部分拡大図である。
【図１２Ｃ】振動評価システムの一例（例３−２）を示す図である。
【図１２Ｄ】振動評価システムの一例（例３−２）の部分拡大図である。
【図１３】振動評価結果の一例（例３）を示す図である。
【図１４】第２の実施形態の被評価体の一例を示す図である。
【図１５】第２の実施形態のインプラント設置強度評価装置の一例を示す図である。
【図１６】導出テーブルの一例を示す図である。
【図１７】第２の実施形態のインプラント設置強度評価装置の動作の一例を示す図である。
【図１８】振動評価システムの一例（例４）を示す図である。
【図１９】振動評価結果の一例（例４）を示す図である。
【図２０】ピーク周波数と引き倒し力との関連付けの一例を示す図である。
【図２１】重心周波数と引き倒し力との関連付けの一例を示す図である。
【図２２】変形例のインプラント設置強度評価システムの一例（例５）を示す図である。
【図２３】変形例のインプラント設置強度評価システムの一例（例６）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本実施形態のインプラント設置強度評価方法、インプラント設置強度評価装置、及びプログラムを、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
また、本願でいう「インプラント」とは、骨などの硬組織に固定して用いる部材を指し、その形状および材質により限定されない。例えば、ボルト状、プレート状、カップ状、球状等の形状のものを包含し、チタン、ステンレス、セラミックス等の従来公知の材質を適宜選択することができる。
実施形態のインプラント設置強度評価システムには、例えばパルスレーザーを適用可能である。当該パルスレーザーに用いるレーザー媒質は特に限定されず、従来公知の固体レーザー媒質、液体レーザー媒質、気体レーザー媒質等を適宜採用すればよい。また、実施形態のインプラント設置強度評価システムには、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧのような固体レーザー媒質、炭酸ガスのような気体レーザー媒質、色素レーザーのような液体レーザー媒質を採用可能であり、レーザーとしてＮｄ：ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー、色素レーザー等が適用可能である。
【００１０】
（第１の実施形態）
（インプラント設置強度評価システム）
図１は、第１の実施形態のインプラント設置強度評価システムの一例を示す図である。インプラント設置強度評価システムは、レーザービームを、インプラントなどの被評価体５０に照射することによって、振動させる。第１の実施形態では、被評価体５０の一例として、人工骨を想定する。
インプラント設置強度評価システムは、振動させた被評価体５０の各振動周波数に対する振動数および振動強度の時系列データを取得し、取得した各振動周波数に対する振動数および振動強度の時系列データに基づいて、振動数および振動強度の周波数スペクトルを導出する。インプラント設置強度評価システムは、導出した周波数スペクトルを解析することによって、被評価体５０の設置強度の指標を示す情報を取得する。
第１の実施形態では、被評価体５０の設置強度の指標を示す情報の一例として、埋入トルクを適用した場合について説明を続ける。インプラント設置強度評価システムは、取得した被評価体５０の埋入トルクに基づいて、被評価体５０の設置強度が適切か否かを示す評価結果を取得する。
【００１１】
インプラント設置強度評価システムは、インプラント設置強度評価装置１００ａと、第１のレーザーシステム２００と、第２のレーザーシステム２５０と、照射ヘッド３００とを備える。インプラント設置強度評価装置１００ａと第２のレーザーシステム２５０との間は、有線２０２によって接続される。第１のレーザーシステム２００と、照射ヘッド３００との間は、光ファイバー２０４によって接続される。第２のレーザーシステム２５０と、照射ヘッド３００との間は、光ファイバー２０６によって接続される。
【００１２】
第１のレーザーシステム２００は、被評価体５０に振動を誘起するためのレーザービームＡを生成し、生成したレーザービームＡを、光ファイバー２０４へ出力する。具体的には、第１のレーザーシステム２００の一例は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーである。第１のレーザーシステム２００が生成するレーザービームＡの照射エネルギーは例えば１ｍＪ−５０ｍＪの範囲内で適宜設定すればよく、典型的には１０ｍＪ−３０ｍＪとすればよい。
【００１３】
照射ヘッド３００は、被評価体５０へ、第１のレーザーシステム２００が出力したレーザービームＡを照射する。これによって、被評価体５０は振動する。また、照射ヘッド３００は、被評価体５０が振動している状態で、被評価体５０へ、第２のレーザーシステム２５０が出力したレーザービームＢ１を照射する。被評価体５０は、照射ヘッド３００が照射したレーザービームＢ１を反射し、反射したレーザービームＢ２は、照射ヘッド３００から、光ファイバー２０６を伝送し、第２のレーザーシステム２５０へ出力される。
【００１４】
第２のレーザーシステム２５０は、被評価体５０に生じた振動を検出する。第２のレーザーシステム２５０は、被評価体５０に誘起された振動を検出するためのレーザービームＢ１を生成し、生成したレーザービームＢ１を、光ファイバー２０６へ出力する。第２のレーザーシステム２５０は、被評価体５０が反射したレーザービームＢ２を、光ファイバー２０６から取得し、取得したレーザービームＢ２を、振動数および振動強度へ変換する。第２のレーザーシステム２５０は、レーザービームＢ２を変換することによって得られた振動数および振動強度を示す情報を、インプラント設置強度評価装置１００ａへ出力する。具体的には、第２のレーザーシステム２５０の一例は、レーザードップラー振動計である。
【００１５】
インプラント設置強度評価装置１００ａは、第２のレーザーシステム２５０が出力した振動数および振動強度を示す情報を取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得した振動数および振動強度を示す情報に基づいて、振動数および振動強度の時系列データをフーリエ変換することによって、周波数スペクトルを取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得した周波数スペクトルから、振動数および振動強度がピークとなる周波数（以下「ピーク周波数」という。）を取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得したピーク周波数に基づいて、埋入トルクを取得する。
ここで、埋入トルクとは、インプラントを骨に埋入したときのその骨に生じる抵抗を表す。埋入トルクが低すぎると初期固定が弱くなり、埋入トルクが高すぎるとインプラントの周囲に無血管性骨壊死を引き起こすおそれがある。このため、埋入トルクをモニタすることによって、インプラントの設置強度が適切であるか否かを評価することができる。
【００１６】
（被評価体）
被評価体５０の一例について説明する。
図２は、第１の実施形態の被評価体の一例を示す図である。ここでは、被評価体５０の一例として、整形外科用のインプラント２０を示す。インプラント２０は、インプラント材料で形成され、被評価体５０として用いられる本体２１を備えている。
本体２１の外形は、一般的な本体と同様であり、埋入の対象となる骨２４の内部に埋め込まれるネジ部２２と、ネジ部２２に接続された頭部２３とを備えている。頭部２３には、脊椎固定のためのロッドが挿通される横穴２３ａが形成されている。
【００１７】
インプラント２０を用いて上述の評価方法を実行する場合は、タップでネジ溝を形成した埋め込み用の穴を測定穴とし、この埋め込み用穴にインプラント２０を仮設置する。仮設置は、想定している埋め込み深さまでネジ部２２を埋め込んで行ってもよいし、想定している埋め込み深さより浅い位置までの埋め込みとしてもよい。
【００１８】
第１のレーザーシステム２００が生成したレーザービームＡは、照射ヘッド３００から、インプラント２０の根元２３ｂまたは頭部２３へ照射される。さらに、第２のレーザーシステム２５０が生成したレーザービームＢ１は、照射ヘッド３００から、インプラント２０の根元２３ｂまたは頭部２３へ照射される。
特に限定するものではないが、ここではレーザービームＡとレーザービームＢ１とをインプラントＢ１の根元２３ｂに照射する場合を例に説明する。なお、レーザービームＡが照射されるインプラント２０の領域（例えば根元２３ｂの領域）と、レーザービームＢ１が照射されるインプラント２０の領域（例えば根元２３ｂの領域）とは、一致してもよいし、一致しなくてもよい。
【００１９】
（インプラント設置強度評価装置）
図３は、第１の実施形態のインプラント設置強度評価装置の一例を示すブロック図である。
インプラント設置強度評価装置１００ａは、通信Ｉ／Ｆ１０５と、記憶部１１０と、操作部１２０と、情報処理部１３０ａと、表示部１４０と、前記各構成要素を図３に示されているように電気的に接続するためのアドレスバスやデータバスなどのバスライン１５０とを備える。
通信Ｉ／Ｆ１０５は、第２のレーザーシステム２５０との間のＩ／Ｆである。通信Ｉ／Ｆ１０５には、第２のレーザーシステム２５０が出力した振動数および振動強度を示す情報が入力される。通信Ｉ／Ｆ１０５は、振動数および振動強度を示す情報を取得し、取得した振動数および振動強度を示す情報を、情報処理部１３０ａへ出力する。
記憶部１１０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、またはこれらのうち複数が組み合わされたハイブリッド型記憶装置などにより実現される。記憶部１１０には、情報処理部１３０ａにより実行されるプログラム１１２と、導出テーブル１１４ａとが記憶される。
【００２０】
（導出テーブル）
図４は、導出テーブルの一例を示す図である。導出テーブル１１４ａは、ピーク周波数と、埋入トルクとを関連付けたテーブルである。ピーク周波数は、レーザービームＡによって被評価体５０を振動させた場合に、その被評価体５０の振動数および振動強度の周波数スペクトルから取得されるピーク周波数である。埋入トルクは、振動させた被評価体５０のピーク周波数に関連付けられる埋入トルクである。被評価体５０のピーク周波数と、埋入トルクとの関連付けについては、後述する。図４に示される例では、ピーク周波数「ａ１」と埋入トルク「ｂ１」とが関連付けて記憶されている。
【００２１】
図３に戻り、説明を続ける。操作部１２０は、例えば、タッチパネルなどによって構成され、表示部１４０に表示される画面に対するタッチ操作を検出し、タッチ操作の検出結果を、情報処理部１３０ａへ出力する。タッチ操作には、インプラントの評価を開始する操作などが含まれる。操作部１２０は、インプラントの評価を開始する操作を検出した場合、インプラントの評価を開始することを示す情報を、情報処理部１３０ａへ出力する。
【００２２】
情報処理部１３０ａの全部または一部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサが記憶部１１０に格納されたプログラム１１２を実行することにより実現される機能部（以下、ソフトウェア機能部と称する）である。なお、情報処理部１３０ａの全部または一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
【００２３】
情報処理部１３０ａは、例えば、取得部１３２と、導出部１３４ａと、評価部１３６ａとを備える。
取得部１３２は、操作部１２０が出力するインプラントの評価を開始することを示す情報を取得する。取得部１３２は、通信Ｉ／Ｆ１０５が出力する被評価体５０の振動数および振動強度を示す情報を取得する。取得部１３２は、取得した被評価体５０の振動数および振動強度を示す情報を、導出部１３４ａへ出力する。
導出部１３４ａは、取得部１３２が出力した被評価体５０の振動数および振動強度を示す情報に基づいて、被評価体５０の各振動周波数に対する振動強度の周波数スペクトルを導出する。導出部１３４ａは、導出した周波数スペクトルにおいて、振動強度がピークとなるピーク周波数を取得する。具体的には、導出部１３４ａは、２ｋＨｚ−１０ｋＨｚの範囲で、振動強度がピークとなるピーク周波数を取得する。又は、導出部１３４ａは、ｘを周波数として、周波数スペクトルを表す関数をｆ（ｘ）とする。導出部１３４ａは、ｘ＝１ｋＨｚ−２０ｋＨｚ、より好ましくは、高周波数の振動強度の成分は不変であるためｘ＝２ｋＨｚ−１０ｋＨｚの周波数の範囲を指定する。
導出部１３４ａは、関数ｆ（ｘ）をｘで微分したｄｆ（ｘ）／ｄｘ＝０と、関数ｆ（ｘ）をｘで二回微分したｄ２ｆ（ｘ）／ｄｘ２＜０とを満たすｘとを求める。導出部１３４ａは、ｘを値の小さい方から順に、ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，２，・・・）とする。導出部１３４ａは、ｆ（ｎ）＞ｍａｘｆ（ｘ）×Ｃ（ｍａｘｆ（ｘ）は、ｆ（ｘ）の最大値を示し、Ｃは閾値を決定するための任意の定数を示す）を満たす最小のｆ（ｎ）を取得する。
【００２４】
導出部１３４ａは、取得したピーク周波数に関連付けられる埋入トルクを、記憶部１１０に記憶された導出テーブル１１４ａに含まれるピーク周波数と埋入トルクとの関連付けから取得する。導出部１３４ａ、取得した埋入トルクを示す情報を、評価部１３６ａへ出力する。
評価部１３６ａは、導出部１３４ａが出力した埋入トルクを示す情報を取得する。評価部１３６ａは、取得した埋入トルクが、予め設定される範囲であるか否かを判定する。評価部１３６ａは、取得した埋入トルクが、予め設定される範囲に含まれる場合には、埋入トルクが適切であるとする評価結果を取得する。評価部１３６ａは、取得した埋入トルクが、予め設定される範囲に含まれない場合には、埋入トルクが不適切であるとする評価結果を取得する。評価部１３６ａは、埋入トルクの評価結果を、表示部１４０へ出力する。
表示部１４０は、評価部１３６ａが出力した埋入トルクの評価結果を取得する。表示部１４０は、取得した埋入トルクの評価結果を表示する。
【００２５】
（インプラント設置強度評価装置の動作）
図５は、第１の実施形態のインプラント設置強度評価装置の動作の一例を示す図である。
（ステップＳ１０１）  第１のレーザーシステム２００は、被評価体５０を振動させる。具体的には、第１のレーザーシステム２００は、レーザービームＡを生成し、生成したレーザービームＡを、光ファイバー２０４へ出力する。ユーザは、照射ヘッド３００から照射されるレーザービームＡが被評価体５０へ照射されるように、照射ヘッド３００を、固定する。照射ヘッド３００は、第１のレーザーシステム２００が出力したレーザービームＡを、被評価体５０へ照射する。これによって、被評価体５０は、レーザービームＡによって振動が誘起され、振動する。
【００２６】
（ステップＳ１０２）  第２のレーザーシステム２５０は、被評価体５０に生じた振動を測定する。具体的には、第２のレーザーシステム２５０は、被評価体５０に誘起された振動を検出するためのレーザービームＢ１を生成し、生成したレーザービームＢ１を、光ファイバー２０６へ出力する。ユーザは、照射ヘッド３００から照射されるレーザービームＢが被評価体５０へ照射されるように、照射ヘッド３００を、固定する。
照射ヘッド３００は、第２のレーザーシステム２５０が出力したレーザービームＢ１を、被評価体５０へ照射する。第２のレーザーシステム２５０は、被評価体５０がレーザービームＢ１を反射したレーザービームＢ２を、光ファイバー２０６から取得し、取得したレーザービームＢ２に基づいて、振動数および振動強度を取得する。第２のレーザーシステム２５０は、振動数および振動強度を示す情報を、インプラント設置強度評価装置１００ａへ出力する。
【００２７】
（ステップＳ１０３）  インプラント設置強度評価装置１００ａの取得部１３２は、第２のレーザーシステム２５０が出力した振動数および振動強度を示す情報を取得する。取得部１３２は、取得した振動数および振動強度を示す情報を、導出部１３４ａへ出力する。
導出部１３４ａは、取得部１３２が出力した振動数および振動強度を示す情報に基づいて、振動数および振動強度の周波数スペクトルを求める。導出部１３４ａは、周波数スペクトルから、振動強度がピークとなるピーク周波数を取得する。
（ステップＳ１０４ａ）  インプラント設置強度評価装置１００ａの導出部１３４ａは、取得したピーク周波数に関連付けられる埋入トルクを、記憶部１１０に記憶された導出テーブル１１４ａに含まれるピーク周波数と埋入トルクとの関連付けから取得する。導出部１３４ａは、取得した埋入トルクを示す情報を、評価部１３６ａへ出力する。
【００２８】
（ステップＳ１０５ａ）  インプラント設置強度評価装置１００ａの評価部１３６ａは、導出部１３４ａが出力した埋入トルクを示す情報を取得する。評価部１３６ａは、取得した埋入トルクを示す情報に基づいて、埋入トルクが、予め設定される範囲に含まれる場合には、埋入トルクが適切とする判定結果を取得する。この場合、被評価体５０の設置強度が適切と評価される。評価部１３６ａは、取得した埋入トルクが、予め設定される範囲に含まれない場合には、埋入トルクが不適切とする判定結果を取得する。この場合、被評価体５０の設置強度が不適切と評価される。評価部１３６ａは、被評価体５０の設置強度の評価結果を、表示部１４０へ出力する。
（ステップＳ１０６）  インプラント設置強度評価装置１００ａの表示部１４０は、評価部１３６ａが出力した被評価体５０の設置強度の評価結果を取得する。表示部１４０は、取得した被評価体５０の設置強度の評価結果を表示する。
【００２９】
図５に示されるインプラント設置強度評価装置の動作によれば、インプラント設置強度評価装置１００ａは、振動させた被評価体５０の振動数および振動強度の周波数スペクトルから、ピーク周波数を取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得したピーク周波数に関連付けられる埋入トルクを、ピーク周波数と埋入トルクとの関連付けから、取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得した埋入トルクから、被評価体５０の設置強度が適切か否かを示す評価結果を取得する。
【００３０】
（ピーク周波数と、埋入トルクとの関連付けの導出例）
ここで、ピーク周波数と、埋入トルクとの関連付けの導出例について説明する。
図６は、振動評価システムの一例（例１）を示す図である。インプラント設置強度評価装置１００ａが、被評価体５０の設置強度が適切か否かを評価する処理に先立って、ピーク周波数と、埋入トルクとが関連付けられる。そして、ピーク周波数と、埋入トルクとの関連付けが、導出テーブル１１４ａに記憶される。
図６に示される振動評価システムでは、異なる埋入トルクで人工骨に固定された複数のインプラントの各々にレーザービームを照射することによって、インプラントを振動させる。そして、振動評価システムは、振動させたインプラントの周波数スペクトルを求め、求めた周波数スペクトルからピーク周波数を取得する。そして、振動評価システムは、取得したピーク周波数と、埋入トルクとを関連付ける。
【００３１】
振動評価システムは、第１のレーザーシステム４７０と、第２のレーザーシステム４１０と、第１の反射体４２０と、加速度センサー４４０と、インプラント４５０と、人工骨４６０とを備える。
人工骨４６０にインプラント４５０が、埋め込まれている。
第１のレーザーシステム４７０は、インプラント４５０に振動を誘起するためのレーザービームを生成し、生成したレーザービームを、インプラント４５０の根元へ照射する。レーザービームを、インプラント４５０の根元へ照射することによって、インプラント４５０は振動する。具体的には、第１のレーザーシステム４７０の一例は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーである。第１のレーザーシステム４７０が生成するレーザービームの照射エネルギーは例えば１０ｍＪ−３０ｍＪの範囲内で適宜設定すればよく、典型的には１５ｍＪ−２５ｍＪとすればよい。また、レーザー繰り返し周波数は、５Ｈｚ−１５Ｈｚである。スペクトル平均回数は、１００回−１５０回である。
【００３２】
第２のレーザーシステム４１０は、インプラント４５０に誘起された振動を検出するためのレーザービームを生成し、生成したレーザービームを出力する。第２のレーザーシステム４１０が出力したレーザービームは、第１の反射体４２０で反射し、第１の反射体４２０で反射したレーザービームは、インプラント４５０の根元へ照射される。第１の反射体４２０は、第２のレーザーシステム４１０が出力したレーザービームが、インプラント４５０の根元へ照射されるように、その向きが調整されている。なお、第１の反射体４２０と、インプラントの根元との距離は、１ｍ程度である。
インプラント４５０は、第２のレーザーシステム４１０が照射したレーザービームを反射する。インプラント４５０が反射したレーザービームは、第１の反射体４２０で反射し、第１の反射体４２０で反射したレーザービームは、第２のレーザーシステム４１０へ入力される。図６に示される振動評価システムでは、主に、インプラント４５０が、人工骨４６０へ埋め込まれる方向に対して、９０度の方向の振動が検出される。第２のレーザーシステム４１０の一例は、レーザードップラー振動計であり、出力が０．５ｍＷ−１．５ｍＷである。
加速度センサー４４０は、インプラント４５０の頭部に取り付けられ、インプラント４５０に誘起された振動を検出する。
【００３３】
図７Ａと図７Ｂとは、振動評価結果の一例（例１）を示す図である。図７Ａは、加速度センサー４４０によって、インプラント４５０に誘起された振動を測定した結果を示す。図７Ａにおいて、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は強度（Ｖ）である。
図７Ｂは、第２のレーザーシステム４１０によって、インプラント４５０に誘起された振動を測定した結果を示す。図７Ｂにおいて、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）である。
図７Ａと、図７Ｂとによれば、加速度センサー４４０で測定した振動数および振動強度の周波数スペクトルと、第２のレーザーシステム４１０で測定した振動数および振動強度の周波数スペクトルとは類似する。したがって、インプラント４５０の振動数および振動強度を求めるのに、第２のレーザーシステム４１０を使用できることが分かる。
【００３４】
図８は、埋入トルクとピーク周波数との関連付けの一例を示す図である。図８において、横軸は埋入トルク（Ｎｍ）であり、縦軸はピーク周波数（Ｈｚ）である。図８には、被評価体５０の例として、人工骨４６０にインプラント４５０を設置して計測した場合と、未凍結生鮮屍体骨（以下「献体骨」という）にインプラント４５０を設置して計測した場合とについて示す。図８によれば、最も生体に近い献体骨を使用した場合でも、人工骨４６０を使用した場合と同様に、埋入トルクとピーク周波数とは相関関係を有することが分かる。したがって、ピーク周波数から、インプラント４５０の埋入トルクを推定できる。
図９は、磁気ＲＦＡによる測定値（ＩＳＱ(Implant Stability Quotient)）とピーク周波数との関連付けの一例を示す図である。図９において、横軸は磁気共振周波数計測(Resonance Frequency Analysis: RFA)で測定した磁気ＲＦＡによる測定値（ＩＳＱ）であり、縦軸はピーク周波数（Ｈｚ）である。ここで、磁気ＲＦＡは体内の深部に設置する整形外科インプラントでは適応が難しいが、歯科インプラントでは既に臨床導入されている手法である。単位ＩＳＱは、磁気ＲＦＡを歯科領域で臨床導入する際に使用されている値の一例であり、この値が高いものほどインプラントの設置強度が高いことを意味する。図９には、被評価体５０の例として、人工骨４６０にインプラント４５０を設置して計測した場合と、献体骨にインプラント４５０を設置して計測した場合とについて示す。図９によれば、磁気ＲＦＡによる測定値とピーク周波数とは相関関係を有することが分かる。したがって、ピーク周波数から、インプラント４５０の磁気ＲＦＡによる測定値を推定できる。
【００３５】
図１０は、振動評価システムの一例（例２）を示す図である。
振動評価システムは、第１のレーザーシステム４７０と、第２のレーザーシステム４１０と、第１の反射体４２０と、加速度センサー４４０と、インプラント４５０と、人工骨４６０と、第２の反射体４８０とを備える。第２の反射体４８０を備える点が、図６に示した振動評価システムと異なる。
図６と同様に、振動評価システムは、異なる埋入トルクで人工骨に固定された複数のインプラントの各々にレーザービームＡを照射することによって、インプラントを振動させる。そして、振動評価システムは、振動させたインプラントの振動数および振動強度の周波数スペクトルを求め、求めた周波数スペクトルからピーク周波数を取得する。そして、振動評価システムは、取得したピーク周波数と、埋入トルクとを関連付ける。
人工骨４６０にインプラント４５０が、埋め込まれている。第１のレーザーシステム４７０は、インプラント４５０に振動を誘起するためのレーザービームＡを生成し、生成したレーザービームＡを、インプラント４５０の根元へ照射する。レーザービームＡを、インプラント４５０の根元へ照射することによって、インプラント４５０は振動する。具体的には、第１のレーザーシステム４７０の一例は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーである。第１のレーザーシステム４７０が生成するレーザービームＡの照射エネルギーは１０ｍＪ−３０ｍＪの範囲内で適宜設定すればよく、典型的には１５ｍＪ−２５ｍＪとすればよい。また、レーザー繰り返し周波数は、５Ｈｚ−１５Ｈｚである。スペクトル平均回数は、１００回−１５０回である。
【００３６】
第２のレーザーシステム４１０は、インプラント４５０に誘起された振動を検出するためのレーザービームＢ１を生成し、生成したレーザービームＢ１を出力する。第２のレーザーシステム４１０が出力したレーザービームＢ１は、第１の反射体４２０で反射し、第１の反射体４２０で反射したレーザービームＢ１は、第２の反射体４８０で反射し、第２の反射体４８０で反射したレーザービームＢ１は、インプラント４５０の頭部へ照射される。
第１の反射体４２０は、第２のレーザーシステム４１０が出力したレーザービームＢ１が、第２の反射体４８０へ反射されるように、その向きが調整されている。第２の反射体４８０は、第１の反射体４２０が反射したレーザービームＢ１が、インプラント４５０の頭部へ反射されるように、その向きが調整されている。なお、第１の反射体４２０と、第２の反射体４８０との距離は、１ｍ程度である。
インプラント４５０は、第２の反射体４８０が照射したレーザービームＢ１を反射する。インプラント４５０が反射したレーザービームＢ２は、第２の反射体４８０で反射し、第２の反射体４８０で反射したレーザービームＢ２は、第１の反射体４２０で反射し、第１の反射体４２０で反射したレーザービームＢ２は、第２のレーザーシステム４１０へ入力される。図１０に示される振動評価システムでは、主に、インプラント４５０が、人工骨４６０へ埋め込まれる方向の振動が検出される。第２のレーザーシステム４１０の一例は、レーザードップラー振動計であり、出力が０．５ｍＷ−１．５ｍＷである。
【００３７】
加速度センサー４４０は、インプラント４５０の頭部に取り付けられ、インプラント４５０に誘起された振動を検出する。
この場合においても、図７Ａと図７Ｂと同様に、加速度センサー４４０で測定した振動の周波数スペクトルと、第２のレーザーシステム４１０で測定した振動の周波数スペクトルとは類似する。したがって、インプラント４５０の振動数および振動強度を求めるのに、第２のレーザーシステム４１０を使用できることが分かる。
振動評価システムは、振動の周波数スペクトルに基づいて、振動強度がピークとなるピーク周波数を取得し、取得したピーク周波数と、埋入トルクとを関連付ける。
【００３８】
図１１は、埋入トルクとピーク周波数との関連付けの一例を示す図である。図１１において、横軸は埋入トルク（Ｎｍ）であり、縦軸はピーク周波数（Ｈｚ）である。図１１には、加速度センサー４４０で測定した振動の周波数スペクトルから取得したピーク周波数と、第２のレーザーシステム４１０（レーザー振動計）で測定した振動の周波数スペクトルから取得したピーク周波数に加え、磁気共振周波数計測で測定した磁気ＲＦＡによる測定値（ＩＳＱ）が示される。図１１によれば、測定手法によらず、埋入トルクと、ピーク周波数とは、相関関係を有することが分かる。したがって、ピーク周波数から、インプラント４５０の埋入トルクを推定できる。
【００３９】
図１２Ａは、振動評価システムの一例（例３−１）を示す図である。
図１２Ｂは、振動評価システムの一例（例３−１）の部分拡大図である。
図１２Ｃは、振動評価システムの一例（例３−２）を示す図である。
図１２Ｄは、振動評価システムの一例（例３−２）の部分拡大図である。
振動評価システムは、第１のレーザーシステム４７０と、加速度センサー４４０と、インプラント４５０と、人工骨４６０と、プローブ５１０とを備える。加速度センサー４４０を設置したプローブ５１０を、インプラント４５０に接触させて、インプラント４５０の振動を計測する点が、図１０に示した振動評価システムと異なる。
図１２Ａでは、プローブ５１０の一端が、インプラント４５０の根元部分に接触する。図１２Ｃでは、プローブ５１０の一端が、インプラント４５０の頭部に接触する。
プローブ５１０の一例は、ステンレス棒であり、その一端が、インプラント４５０に接触している。また、プローブ５１０には、その一端が、インプラント４５０に接触しないように、プローブ５１０よりも、その長さが短いことによって、僅かに先端が奥まった光ファイバー２０８が備わっている。
光ファイバー２０８は、第１のレーザーシステム４７０が出力する光を伝送する。光ファイバー２０８からレーザー光を、インプラント４５０に照射することによって、インプラント４５０を振動させる。光ファイバー２０８から出力されるレーザー光によって誘起されたインプラント４５０の振動は、プローブ５１０を伝達し、加速度センサー４４０で、検出される。
光ファイバー２０８から出力されるレーザー光は、出力直後より回折広がりが生じることで急速にエネルギー密度が低下することから、インプラント４５０により近いことが望まれる。一例として、プローブ５１０の先端より０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下ほど奥まった距離をとることが望ましく、図１２Ｂと図１２Ｄに示される拡大図は、プローブ５１０の先端と、光ファイバー２０８の先端との距離ａとして、約１ｍｍの距離をとった場合の実施例である。しかしながら、光ファイバー２０８の先端にマイクロレンズなどの集光光学素子が装着される場合はこの限りではなく、集光光学素子の焦点距離が最適な奥まった距離（例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下など）となる。
図１３は、振動評価結果の一例（例３）を示す図である。図１３において、横軸は時間（ｓ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。
図１３によれば、加速度センサー４４０で検出されたインプラント４５０の振動は、電圧の変化で表される。加速度センサー４４０で検出された信号をフーリエ変換することによって、振動スペクトルが得られる。
図１２に示した振動評価システムの一例においては、プローブ５１０がステンレス棒である場合について説明したが、この例に限られない。例えば、プローブ５１０の材質は、金属材料、樹脂材料などいずれの材料でもよい。また、プローブ５１０の断面は、円形に限らず、矩形であってもよい。また、プローブ５１０の形状は、直線に限らず、曲げられた曲線であってもよい。また、加速度センサー４４０の設置位置は、プローブ５１０の側面に限らず、端部であってもよい。
【００４０】
また、インプラント４５０の振動を検出する方法は、加速度センサー４４０による検出に限られない。例えば、インプラント４５０に誘起された振動を検出するためのレーザービームを生成する第２のレーザーシステム４１０が用意され、用意された第２のレーザーシステム４１０が出力したレーザービームが、プローブ５１０に照射される。プローブ５１０に照射されたレーザービームは、プローブ５１０で反射し、プローブ５１０で反射したレーザービームは、第２のレーザーシステム４１０へ入力される。第２のレーザーシステム４１０の一例は、レーザードップラー振動計である。
また、プローブ５１０が伝達するインプラント４５０の振動は、レーザービームが照射されることによって誘起される振動に限定されない。
【００４１】
前述した第１の実施形態では、インプラント設置強度評価装置１００ａと第２のレーザーシステム２５０との間が、有線２０２によって接続される場合について説明したが、この限りでない。例えば、インプラント設置強度評価装置１００ａと第２のレーザーシステム２５０との間が、無線によって接続されてもよい。
前述した第１の実施形態では、インプラント設置強度評価装置１００ａと、第１のレーザーシステム２００と、第２のレーザーシステム２５０とが異なる装置である場合について、説明したが、この例に限られない。例えば、第１のレーザーシステム２００と、第２のレーザーシステム２５０とが、インプラント設置強度評価装置１００ａに含まれてもよい。
前述した第１の実施形態では、被評価体５０の設置強度の指標を示す情報の一例として、埋入トルクを適用した場合について説明をしたが、この限りでない。例えば、被評価体５０の設置強度の指標を示す情報として、埋入トルク以外の情報が使用されてもよいし、埋入トルクと埋入トルク以外の情報とを組み合わせた情報が使用されてもよい。
【００４２】
前述した第１の実施形態では、周波数スペクトルから、振動強度がピークとなるピーク周波数を取得する場合について説明したが、この限りでない。例えば、周波数スペクトルから、所定の振動強度に対応する周波数を取得してもよい。
前述した第１の実施形態では、インプラント設置強度評価装置１００ａが、埋入トルクが、予め設定される範囲に含まれるか否かを判定し、含まれる場合には埋入トルクが適切とし、含まれない場合には埋入トルクが不適切とする場合について説明したが、この例に限られない。例えば、埋入トルクの値によって、三以上に分類され、分類された埋入トルクについて、その状態が示されてもよい。
前述した第１の実施形態では、整形外科用のインプラントを人骨に設置した場合に、そのインプラントの設置強度を評価する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、歯科領域において、人工歯根を顎骨に埋め込んだ場合に、その人工歯根の設置強度を評価する場合にも適用できる。
【００４３】
少なくとも第１の実施形態のインプラント設置強度評価システムによれば、インプラント設置強度評価システムは、レーザービームＡを、被評価体に照射することによって、その被評価体を振動させる。このように構成することによって、非接触で、被評価体を振動させることができる。仮に、ＲＦＡで、磁力を用いて、インプラントを振動させることで、共振周波数を取得する場合には、インプラントに磁石を有する治具を設置する必要がある。このため、体内の深部に設置されることがある整形外科インプラントへの応用は難しい。
インプラント設置強度評価システムは、振動している被評価体へ、レーザービームＢ１を照射し、そのレーザービームＢ１が被評価体で反射したレーザービームＢ２に基づいて、被評価体の振動の周波数スペクトルを導出する。このように構成することによって、加速度センサーなどの装置を、被評価体に取り付けることなく非接触で、被評価体の振動の周波数スペクトルを導出できる。
インプラント設置強度評価システムは、導出した周波数スペクトルから、ピーク周波数を取得し、取得したピーク周波数に関連付けられる埋入トルクを取得する。このように構成することによって、被評価体と、その被評価体を固定している土台（骨）との間の隙間や、その土台の強度とを反映した埋入トルクを取得できる。そして、埋入トルクに基づいて、被評価体５０の設置強度が適切か否かを示す評価結果を取得できる。
【００４４】
近年、骨粗しょう症患者が増加し、四肢脊椎骨折に対するインプラント手術が急増しているが、四肢や、脊椎では、インプラントの設置強度が低下する。その結果、インプラントの弛みを生じることで手術の目的を果たせず、再手術を要する事態となることが問題となっている。
しかし、インプラントの設置強度の評価項目は、近年においても、未だ引き抜き力や埋入トルクなどの古典的な手法にとどまり、これらの手法は、実際に体内でインプラントにかかる力を反映しているとは言えず、計測結果と、弛みの発生率とは相関しない。また、これらの手法は、侵襲的であり、一度しか実行できず、検者内、検者間のばらつきが大きい。
第１の実施形態のインプラント設置強度評価システムは、無侵襲的であり、繰り返し可能であり、検者内、検者間のばらつきを小さくできる。第１の実施形態のインプラント設置強度評価システムは、インプラントに磁石を有する治具を設置する必要がないため、手術中に、インプラントの設置強度を評価できる。いままで、インプラントの選択や、設置強度は、手術者の判断に頼るしかなかったが、そのインプラントの選択や、設置強度に客観性をもたらすことができる。このため、手術者の技量によらず、手術の成功率を向上させることができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
（インプラント設置強度評価システム）
第２の実施形態のインプラント設置強度評価システムの一例は、図１を適用できる。
インプラント設置強度評価システムは、レーザービームを、インプラントなどの被評価体５０に照射することによって、振動させる。第２の実施形態では、被評価体５０の一例として、人工関節を想定する。
インプラント設置強度評価システムは、振動させた被評価体５０の各振動周波数に対する振動の時系列データを取得し、取得した各振動周波数に対する振動の時系列データに基づいて、振動の周波数スペクトルを導出する。インプラント設置強度評価システムは、導出した周波数スペクトルを解析することによって、被評価体５０の設置強度の指標を示す情報を取得する。第２の実施形態では、被評価体５０の設置強度の指標を示す情報の一例として、引き倒し力を適用した場合について説明を続ける。インプラント設置強度評価システムは、導出した被評価体５０の引き倒し力に基づいて、被評価体５０の設置強度が適切か否かを示す評価結果を取得する。
【００４６】
インプラント設置強度評価システムは、インプラント設置強度評価装置１００ｂと、第１のレーザーシステム２００と、第２のレーザーシステム２５０と、照射ヘッド３００とを備える。第１の実施形態のインプラント設置強度評価システムと、インプラント設置強度評価装置１００ａの代わりに、インプラント設置強度評価装置１００ｂと備える点で異なる。
インプラント設置強度評価装置１００ｂは、第２のレーザーシステム２５０が出力した振動数および振動強度を示す情報を取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得した振動数および振動強度を示す情報に基づいて、振動数および振動強度の時系列データをフーリエ変換することによって、周波数と、振動強度とを関連付けた周波数スペクトルを取得する。
インプラント設置強度評価装置１００ｂは、取得した周波数スペクトルから、振動数がピークとなるピーク周波数を取得する。インプラント設置強度評価装置１００ｂは、取得したピーク周波数に基づいて、引き倒し力を取得する。ここで、引き倒し力とは、骨（人工骨および人骨）に取り付けられた、人工関節カップに設置棒を取り付け、その設置棒を引っ張った場合に骨から人工関節カップが外れるときに働く力である。ここでは、引き倒し力は、骨と人工関節カップとの隙間や、その土台の強度とを反映したものである。引き倒し力が低すぎると初期固定が弱くなり、引き倒し力が高すぎると人工関節カップの周囲に無血管性骨壊死を引き起こすおそれがある。このため、引き倒し力をモニタすることによって、インプラントの設置強度が適切であるか否かを評価することができる。
【００４７】
（被評価体）
被評価体５０の一例について説明する。
図１４は、第２の実施形態の被評価体の一例を示す図である。ここでは、被評価体５０の一例として、人工関節カップ５００を示す。人工関節カップ５００は、チタンまたはチタン合金などの金属または金属合金を含んでもよい。人工関節カップ５００は、外側表面５０２を有する。外側表面５０２は、適切に収納された時に手術部位の形状に近似し得るように凸状となっている。外側表面５０２は、手術部位への人工関節カップ５００の結合を向上させる多孔質材料でコーティングされる。多孔質材料コーティングは、チタンまたはチタン合金を含んでもよい。
人工関節カップ５００はまた、適切な手術用または骨セメントを使用して、手術部位に固められてもよい。人工関節カップ５００の内側表面５０４は、凹状であり、外側表面５０２と同じ材料で作製されてもよい。
【００４８】
人工関節カップ５００は、さらに、ねじなどの一つ以上の設置棒が人工関節カップ５００を通して骨盤骨内に前進することができる穴５０６を備える。骨盤骨内で足場を得ることにより、各設置棒は、骨盤内の所望の位置において人工関節カップ５００の固定を補助することができる。
第１のレーザーシステム２００が生成したレーザービームＡは、照射ヘッド３００から、人工関節カップ５００の内側表面５０４の所定の位置へ照射される。さらに、第２のレーザーシステム２５０が生成したレーザービームＢ１は、照射ヘッド３００から、人工関節カップ５００の内側表面５０４の所定の位置へ照射される。
【００４９】
（インプラント設置強度評価装置）
図１５は、第２の実施形態のインプラント設置強度評価装置１００ｂの一例を示す図である。
インプラント設置強度評価装置１００ｂは、通信Ｉ／Ｆ１０５と、記憶部１１０と、操作部１２０と、情報処理部１３０ｂと、表示部１４０と、前記各構成要素を図１１に示されているように電気的に接続するためのアドレスバスやデータバスなどのバスライン１５０とを備える。
記憶部１１０は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、またはこれらのうち複数が組み合わされたハイブリッド型記憶装置などにより実現される。記憶部１１０には、情報処理部１３０ｂにより実行されるプログラム１１２と、導出テーブル１１４ｂとが記憶される。
【００５０】
（導出テーブル）
図１６は、導出テーブルの一例を示す図である。導出テーブル１１４ｂは、ピーク周波数と、引き倒し力とを関連付けたテーブルである。ピーク周波数は、レーザービームによって被評価体５０を振動させた場合に、その被評価体５０の振動の周波数スペクトルから取得されるピーク周波数である。引き倒し力は、振動させた被評価体５０のピーク周波数に関連付けられる引き倒し力である。被評価体５０のピーク周波数と、引き倒し力との関連付けについては、後述する。図１６に示される例では、ピーク周波数「ａ１」と引き倒し力「ｃ１」とが関連付けて記憶されている。
【００５１】
図１５に戻り、説明を続ける。情報処理部１３０ｂの全部または一部は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサが記憶部１１０に格納されたプログラム１１２を実行することにより実現されるソフトウェア機能部である。なお、情報処理部１３０ｂの全部または一部は、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ、またはＦＰＧＡなどのハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
情報処理部１３０ｂは、例えば、取得部１３２と、導出部１３４ｂと、評価部１３６ｂとを備える。
【００５２】
導出部１３４ｂは、取得部１３２が出力した被評価体５０の振動数および振動強度を示す情報に基づいて、被評価体５０の各振動周波数に対する振動の周波数スペクトルを導出する。導出部１３４ｂは、導出した周波数スペクトルにおいて、振動強度がピークとなるピーク周波数を取得する。具体的には、導出部１３４ｂは、ｘを周波数として、周波数スペクトルを表す関数をｆ（ｘ）とする。導出部１３４ｂは、ｘ＝１ｋＨｚ−２０ｋＨｚ、より好ましくは、高周波数の振動数の成分は不変であるためｘ＝２ｋＨｚ−１０ｋＨｚの周波数の範囲を指定する。
導出部１３４ｂは、関数ｆ（ｘ）をｘで微分したｄｆ（ｘ）／ｄｘ＝０と、関数ｆ（ｘ）をｘで二回微分したｄ２ｆ（ｘ）／ｄｘ２＜０とを満たすｘとを求める。導出部１３４ｂは、ｘを値の小さい方から順に、ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，２，・・・）とする。導出部１３４ｂは、ｆ（ｎ）＞ｍａｘｆ（ｘ）×Ｃ（ｍａｘｆ（ｘ）は、ｆ（ｘ）の最大値を示し、Ｃは閾値を決定するための任意の定数を示す）を満たす最小のｆ（ｎ）を取得する。
導出部１３４ｂは、取得したピーク周波数に関連付けられる引き倒し力を、記憶部１１０に記憶された導出テーブル１１４ｂに含まれるピーク周波数と引き倒し力との関連付けから取得する。導出部１３４ｂ、取得した引き倒し力を示す情報を、評価部１３６ｂへ出力する。
【００５３】
評価部１３６ｂは、導出部１３４ｂが出力した引き倒し力を示す情報を取得する。評価部１３６ｂは、取得した引き倒し力が、予め設定される範囲であるか否かを判定する。評価部１３６ｂは、取得した引き倒し力が、予め設定される範囲に含まれる場合には、引き倒し力が適切であるとする評価結果を取得する。評価部１３６ｂは、取得した引き倒し力が、予め設定される範囲に含まれない場合には、引き倒し力が不適切であるとする評価結果を取得する。評価部１３６ｂは、引き倒し力の評価結果を、表示部１４０へ出力する。
表示部１４０は、評価部１３６ｂが出力した引き倒し力の評価結果を取得する。表示部１４０は、取得した引き倒し力の評価結果を表示する。
【００５４】
（インプラント設置強度評価装置の動作）
図１７は、第２の実施形態のインプラント設置強度評価装置の動作の一例を示す図である。ステップＳ１０１−Ｓ１０３と、ステップＳ１０６は、図５を参照して、説明したので、ここでの説明は省略する。
（ステップＳ１０４ｂ）  インプラント設置強度評価装置１００ｂの導出部１３４ｂは、取得したピーク周波数に関連付けられる引き倒し力を、記憶部１１０に記憶された導出テーブル１１４ｂから取得する。導出部１３４ｂは、取得した引き倒し力を示す情報を、評価部１３６ｂへ出力する。
【００５５】
（ステップＳ１０５ｂ）  インプラント設置強度評価装置１００ｂの評価部１３６ｂは、導出部１３４ｂが出力した引き倒し力を示す情報を取得する。評価部１３６ｂは、取得した引き倒し力を示す情報に基づいて、引き倒し力が、予め設定される範囲に含まれる場合には、引き倒し力が適切とする判定結果を取得する。この場合、被評価体５０の設置強度が適切と評価される。評価部１３６ｂは、取得した引き倒し力が、予め設定される範囲に含まれない場合には、引き倒し力が不適切とする判定結果を取得する。この場合、被評価体５０の設置強度が不適切と評価される。評価部１３６ｂは、被評価体５０の設置強度の評価結果を、表示部１４０へ出力する。
【００５６】
図１７に示されるインプラント設置強度評価装置の動作によれば、インプラント設置強度評価装置１００ｂは、振動させた被評価体５０の振動の周波数スペクトルから、ピーク周波数を取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得したピーク周波数に関連付けられる引き倒し力を、ピーク周波数と引き倒し力との関連付けから、取得する。インプラント設置強度評価装置１００ｂは、取得した引き倒し力から、被評価体５０の設置強度が適切か否かを示す評価結果を取得する。
【００５７】
（ピーク周波数と、引き倒し力との関連付けの導出例）
ここで、ピーク周波数と、引き倒し力との関連付けの導出例について説明する。
図１８は、振動評価システムの一例（例４）を示す図である。インプラント設置強度評価装置１００ｂが、被評価体５０の設置強度が適切か否かを評価する処理に先立って、ピーク周波数と、引き倒し力とが関連付けられる。そして、ピーク周波数と、引き倒し力との関連付けが、導出テーブル１１４ｂに記憶される。
図１８に示される振動評価システムでは、異なる力で設置棒が固定された人工関節カップ５００の各々にレーザービームを照射することによって、人工関節カップを振動させる。そして、振動評価システムは、振動させた人工関節カップの振動の周波数スペクトルを求め、求めた周波数スペクトルからピーク周波数を取得する。そして、振動評価システムは、取得したピーク周波数と、引き倒し力とを関連付ける。
振動評価システムは、第１のレーザーシステム４７０と、第２のレーザーシステム４１０と、第１の反射体４２０と、第２の反射体４８０と、第３の反射体４９５と、人工関節カップ５００とを備える。
【００５８】
人工関節カップ５００の底のボルト穴に設置棒が取り付けられている。
第１のレーザーシステム４７０は、人工関節カップ５００に振動を誘起するためのレーザービームＡを生成し、生成したレーザービームＡを出力する。第１のレーザーシステム４７０が出力したレーザービームＡは、第３の反射体４９５で反射し、第３の反射体４９５で反射したレーザービームＡは、人工関節カップ５００へ照射される。レーザービームＡを、人工関節カップ５００へ照射することによって、人工関節カップ５００は振動する。
第３の反射体４９５は、第１のレーザーシステム４７０が出力したレーザービームＡが、人工関節カップ５００の内側表面５０４の所定の位置へ照射されるように、その向きが調整されている。具体的には、第１のレーザーシステム４７０の一例は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーである。第１のレーザーシステム４７０が生成するレーザービームの照射エネルギーは例えば２０ｍＪ−８０ｍＪの範囲内で適宜設定すればよく、典型的には４０ｍＪ−６０ｍＪとすればよい。また、レーザー繰り返し周波数は、５Ｈｚ−１５Ｈｚである。
【００５９】
第２のレーザーシステム４１０は、人工関節カップ５００に誘起された振動を検出するためのレーザービームＢ１を生成し、生成したレーザービームＢ１を出力する。第２のレーザーシステム４１０が出力したレーザービームＢ１は、第１の反射体４２０で反射し、第１の反射体４２０で反射したレーザービームＢ１は、第２の反射体４８０で反射し、第２の反射体４８０で反射したレーザービームは、人工関節カップ５００の内側表面５０４の所定の位置へ照射される。
第１の反射体４２０は、第２のレーザーシステム４１０が出力したレーザービームＢ１が、第２の反射体４８０へ照射されるように、その向きが調整されている。また、第２の反射体４８０は、第１の反射体４２０が反射したレーザービームＢ１が、人工関節カップ５００の内側表面５０４の所定の位置へ照射されるように、その向きが調整されている。なお、第１の反射体４２０と、第２の反射体４８０との距離は、１ｍ程度である。
人工関節カップ５００は、第２の反射体４８０が反射したレーザービームＢ１を反射する。人工関節カップ５００が反射したレーザービームＢ２は、第２の反射体４８０で反射され、第２の反射体４８０で反射したレーザービームＢ２は、第１の反射体４２０で反射され、第１の反射体４２０で反射されたレーザービームＢ２は、第２のレーザーシステム４１０へ入力される。
【００６０】
図１９は、振動評価結果の一例（例４）を示す図である。
図１９において、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は振幅（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）である。図１９は、引き倒し力が、１．９７Ｎｍ、２．２５Ｎｍ、２．５８Ｎｍ、３．３７Ｎｍ、４．８０Ｎｍ、４．９２Ｎｍ、５．８６Ｎｍ、６．４７Ｎｍ、７．２０Ｎｍ、および８．７８Ｎｍの各々について、周波数と振幅との関係を示す。引き倒し力に限らず、類似する波形が得られている。また、図１９において、「□」はピークを示す。
【００６１】
図２０は、引き倒し力とピーク周波数との関連付けの一例を示す図である。図２０において、横軸は引き倒し力（Ｎｍ）であり、縦軸はピーク周波数（Ｈｚ）である。図２０には、第２のレーザーシステム４１０（レーザー振動計）で測定した振動の周波数スペクトルから取得したピーク周波数が示される。図２０によれば、引き倒し力と、振動周波数がピークとなるピーク周波数とは、相関関係を有することが分かる。したがって、ピーク周波数を取得することによって、人工関節カップのボルト穴に取り付けられた設置棒の引き倒し力を取得できる。
【００６２】
図２１は、引き倒し力と重心周波数との関連付けの一例を示す図である。図２１において、横軸は引き倒し力（ｋｇ）であり、縦軸は重心周波数（Ｈｚ）である。図２１には、骨（人工骨および人骨）に取り付けられた人工関節カップに設置棒を取り付け、その設置棒を引っ張った場合に人工骨から人工関節カップが外れるときに働く引き倒し力と重心周波数との関係と、献体骨に取り付けられた人工関節カップに設置棒を取り付け、その設置棒を引っ張った場合に献体骨から人工関節カップが外れるときに働く引き倒し力と重心周波数との関係とについて示す。図２１によれば、最も生体に近い献体骨を使用した場合でも、人工骨を使用した場合と同様に、引き倒し力と重心周波数とは相関関係を有することが分かる。したがって、重心周波数から、人工関節カップの引き倒し力を推定できる。
人工関節カップに限らず、インプラント４５０についても、周波数ピークではなく重心周波数を用いて、引き倒し力や埋入トルク、磁気ＲＦＡによる測定値（ＩＳＱ）の推定が実施されてもよい。
【００６３】
前述した第２の実施形態では、インプラント設置強度評価装置１００ｂと第２のレーザーシステム２５０との間が、有線２０２によって接続される場合について説明したが、この限りでない。例えば、インプラント設置強度評価装置１００ｂと第２のレーザーシステム２５０との間が、無線によって接続されてもよい。
前述した第２の実施形態では、インプラント設置強度評価装置１００ｂと、第１のレーザーシステム２００と、第２のレーザーシステム２５０とが異なる装置である場合について、説明したが、この例に限られない。例えば、第１のレーザーシステム２００と、第２のレーザーシステム２５０とが、インプラント設置強度評価装置１００ｂに含まれてもよい。
前述した第２の実施形態では、被評価体５０の設置強度の指標を示す情報の一例として、引き倒し力を適用した場合について説明をしたが、この限りでない。例えば、被評価体５０の設置強度の指標を示す情報として、引き倒し力以外の情報が使用されてもよいし、引き倒し力と引き倒し力以外の情報とを組み合わせた情報が使用されてもよい。
前述した第２の実施形態では、周波数スペクトルから、振動数がピークとなるピーク周波数を取得する場合について説明したが、この限りでない。例えば、周波数スペクトルから、所定の振動に対応する周波数を取得してもよい。
前述した第２の実施形態では、インプラント設置強度評価装置１００ｂが、引き倒し力が、予め設定される範囲に含まれるか否かを判定し、含まれる場合には引き倒し力が適切とし、含まれない場合には引き倒し力が不適切とする場合について説明したが、この例に限られない。例えば、引き倒し力の値によって、三以上に分類され、分類された引き倒し力について、その状態が示されてもよい。
【００６４】
少なくとも第２の実施形態のインプラント設置強度評価システムによれば、インプラント設置強度評価システムは、レーザービームＡを、被評価体に照射することによって、その被評価体を振動させる。このように構成することによって、非接触で、被評価体を振動させることができる。仮に、ＲＦＡで、磁力を用いて、インプラントを振動させることで、共振周波数を取得する場合には、インプラントに磁石を有する治具を設置する必要がある。このため、体内の深部に設置されることがある整形外科インプラントへの応用は難しい。
インプラント設置強度評価システムは、振動している被評価体へ、レーザービームＢ１を照射し、そのレーザービームＢ１が被評価体で反射したレーザービームＢ２に基づいて、被評価体の振動の周波数スペクトルを導出する。このように構成することによって、加速度センサーなどの装置を、被評価体に取り付けることなく非接触で、被評価体の振動の周波数スペクトルを導出できる。
インプラント設置強度評価システムは、導出した周波数スペクトルから、ピーク周波数を取得し、取得したピーク周波数に関連付けられる引き倒し力を取得する。このように構成することによって、被評価体と、その被評価体に取り付けられている設置棒との間の隙間や、その土台の強度とを反映した引き倒し力を取得できる。そして、引き倒し力に基づいて、被評価体５０の設置強度が適切か否かを示す評価結果を取得できる。
インプラント設置強度評価システムは、無侵襲的であり、繰り返し可能であり、検者内、検者間のばらつきを小さくできる。インプラント設置強度評価システムは、インプラントに磁石を有する治具を設置する必要がないため、手術中に、インプラントの設置強度を評価できる。いままで、インプラントの選択や、設置強度は、手術者の判断に頼るしかなかったが、そのインプラントの選択や、設置強度に客観性をもたらすことができる。このため、手術者の技量によらず、手術の成功率を向上させることができる。
【００６５】
（変形例１）
前述した第１の実施形態と、第２の実施形態では、振動している被評価体へ、レーザービームＢ１を照射し、そのレーザービームＢ１が被評価体５０で反射したレーザービームＢ２に基づいて、被評価体５０の振動の周波数スペクトルを導出する場合について説明した。変形例のインプラント設置強度評価システムでは、被評価体５０の振動を、加速度センサーによって検出するようにしたものである。
【００６６】
図２２は、変形例のインプラント設置強度評価システムの一例（例５）を示す図である。
変形例のインプラント設置強度評価システムは、第１のレーザーシステム４７０と、レンズ４３０と、加速度センサー４４０と、インプラント４５０と、人工骨４６０とを備える。
人工骨４６０にインプラント４５０が、埋め込まれている。
第１のレーザーシステム４７０は、インプラント４５０に振動を誘起するためのレーザービームを生成し、生成したレーザービームを照射する。レンズ４３０は、第１のレーザーシステム４７０が照射したレーザービームを集光する。レンズ４３０が集光したレーザービームは、インプラント４５０の根元へ照射される。レーザービームを、インプラント４５０の根元へ照射することによって、インプラント４５０は振動する。具体的には、第１のレーザーシステム４７０の一例は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーであり、レーザーエネルギーは、例えば１０ｍＪ−３０ｍＪの範囲内で適宜設定すればよく、典型的には１５ｍＪ−２５ｍＪである。また、レーザー繰り返し周波数は、５Ｈｚ−１５Ｈｚである。スペクトル平均回数は、１００回−１５０回である。
【００６７】
加速度センサー４４０は、インプラント４５０の頭部に取り付けられ、インプラント４５０に生じる加速度を検出する。加速度センサー４４０は、検出した加速度を示す情報を、インプラント設置強度評価装置の通信Ｉ／Ｆへ出力する。
インプラント設置強度評価装置は、インプラント設置強度評価装置１００ａを適用できる。ただし、取得部１３２は、通信Ｉ／Ｆ１０５が出力する被評価体５０に生じた加速度を示す情報を取得する。取得部１３２は、取得した被評価体５０に生じた加速度を示す情報を、導出部１３４ａへ出力する。導出部１３４ａは、取得部１３２が出力した被評価体５０に生じた加速度を示す情報に基づいて、被評価体５０の各振動周波数に対する振動数および振動強度の周波数スペクトルを導出する。
図２２に示されるインプラント設置強度評価装置の動作によれば、インプラント設置強度評価装置１００ａは、振動させた被評価体５０の振動数および振動強度の周波数スペクトルから、ピーク周波数を取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得したピーク周波数に関連付けられる埋入トルクを、ピーク周波数と埋入トルクとの関連付けから、取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得した埋入トルクから、被評価体５０の設置強度が適切か否かを示す評価結果を取得する。このように構成することによって、前述した第１の実施形態と、第２の実施形態と同様に、非接触で、インプラントの設置強度の評価結果を取得できる。
【００６８】
（変形例２）
前述した第１の実施形態と、第２の実施形態では、振動している被評価体へ、レーザービームＢ１を照射し、そのレーザービームＢ１が被評価体５０で反射したレーザービームＢ２に基づいて、被評価体５０の振動数および振動強度の周波数スペクトルを導出する場合について説明した。変形例のインプラント設置強度評価システムでは、振動している被評価体５０によって、生じる音を検出することによって、被評価体の振動の周波数スペクトルを導出するようにしたものである。被評価体５０が振動することによって、空気が振動し、空気が振動することによって、音が生じる。インプラント設置強度評価システムは、この音を検出する。
【００６９】
図２３は、変形例のインプラント設置強度評価システムの一例（例６）を示す図である。
変形例のインプラント設置強度評価システムは、第１のレーザーシステム４７０と、レンズ４３０と、インプラント４５０と、人工骨４６０と、マイクロフォン４９０とを備える。
人工骨４６０にインプラント４５０が、埋め込まれている。
第１のレーザーシステム４７０は、インプラント４５０に振動を誘起するためのレーザービームを生成し、生成したレーザービームを照射する。レンズ４３０は、第１のレーザーシステム４７０が照射したレーザービームを集光する。レンズ４３０が集光したレーザービームは、インプラント４５０の根元へ照射される。レーザービームを、インプラント４５０の根元へ照射することによって、インプラント４５０は振動する。具体的には、第１のレーザーシステム４７０の一例は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーであり、レーザーエネルギーは、例えば１０ｍＪ−３０ｍＪの範囲内で適宜設定すればよく、典型的には、１５ｍＪ−２５ｍＪである。また、レーザー繰り返し周波数は、５Ｈｚ−１５Ｈｚである。スペクトル平均回数は、１００回−１５０回である。
【００７０】
マイクロフォン４９０は、被評価体５０が振動することによって生じる音を検出する。マイクロフォン４９０は、検出した音を示す情報を、インプラント設置強度評価装置の通信Ｉ／Ｆへ出力する。
インプラント設置強度評価装置は、インプラント設置強度評価装置１００ａを適用できる。ただし、取得部１３２は、通信Ｉ／Ｆ１０５が出力する被評価体５０が振動することによって、生じた音を示す情報を取得する。取得部１３２は、取得した被評価体５０が振動することによって生じた音を示す情報を、導出部１３４ａへ出力する。導出部１３４ａは、取得部１３２が出力した被評価体５０が振動することによって生じた音を示す情報に基づいて、被評価体５０の各振動周波数に対する振動数および振動強度の周波数スペクトルを導出する。
【００７１】
図２３に示されるインプラント設置強度評価装置の動作によれば、インプラント設置強度評価装置１００ａは、振動させた被評価体５０の振動の周波数スペクトルから、ピーク周波数を取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得したピーク周波数に関連付けられる埋入トルクを、ピーク周波数と埋入トルクとの関連付けから、取得する。インプラント設置強度評価装置１００ａは、取得した埋入トルクから、被評価体５０の設置強度が適切か否かを示す評価結果を取得する。このように構成することによって、前述した第１の実施形態と、第２の実施形態と同様に、非接触で、インプラントの設置強度の評価結果を取得できる。
【００７２】
前述した第１の実施形態と、第２の実施形態では、被評価体５０へ、レーザービームＡを照射することによって、その被評価体を振動させる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、ウォータージェットなどを適用することによって、被評価体５０へ、水流を加えることによって、その被評価体に力を加えて、振動させるようにしてもよい。また、例えば、ハンマー、振り子などによって、物理的な打撃を、被評価体５０へ、加えることによって、その被評価体に力を加えて、振動させるようにしてもよい。これらの場合、振動している被評価体５０へ、レーザービームＢ１を照射し、そのレーザービームＢ１が被評価体５０で反射したレーザービームＢ２に基づいて、被評価体５０の振動の周波数スペクトルを導出するようにしてもよいし、マイクロフォンによって、振動している被評価体５０によって空気が振動することによって生じる音を検出してもよいし、加速度センサーによって、被評価体５０の振動の周波数スペクトルを導出するようにしてもよい。
【００７３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組合わせを行うことができる。これら実施形態及びその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
なお、前述のインプラント設置強度評価装置１００ａ、及びインプラント設置強度評価装置１００ｂは内部にコンピューターを有している。そして、前述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピューター読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピューターが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピューター読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリなどをいう。また、このコンピュータープログラムを通信回線によってコンピューターに配信し、この配信を受けたコンピューターが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
前述した実施形態において、第１のレーザーシステムは振動誘起部の一例であり、第２のレーザーシステムは測定部の一例であり、レーザービームＡは第一のレーザービームの一例であり、レーザービームＢは第二のレーザービームの一例である。
【符号の説明】
【００７４】
２０、４５０…インプラント、  ２１…本体、  ２２…ネジ部、  ２３
…頭部、  ２３ａ…横穴、  ２３ｂ…根元、  ２４…骨、  ５０…被評価体、  １００ａ、１００ｂ…インプラント設置強度評価装置、  １０５…通信Ｉ／Ｆ、  １１０…記憶部、  １１２…プログラム、  １１４ａ、１１４ｂ…導出テーブル、  １２０…操作部、  １３０ａ、１３０ｂ…情報処理部、  １３２…取得部、  １３４ａ、１３４ｂ…導出部、  １３６ａ、１３６ｂ…評価部、  １４０…表示部、  １５０…バスライン、  ２００、  ４７０…第１のレーザーシステム、  ２０２…有線、  ２０４、２０６、２０８…光ファイバー、  ２５０、４１０…第２のレーザーシステム、  ３００…照射ヘッド、  ４２０…第１の反射体、  ４３０…レンズ、  ４４０…加速度センサー、  ４６０…人工骨、  ４８０…第２の反射体、  ４９０…マイクロフォン、  ４９５…第３の反射体、  ５００…人工関節カップ、  ５０２…外側表面、  ５０４…内側表面、  ５０６…穴、  ５１０…プローブ
【図１】
2019054442.tif 000003
【図２】
2019054442.tif 000004
【図３】
2019054442.tif 000005
【図４】
2019054442.tif 000006
【図５】
2019054442.tif 000007
【図６】
2019054442.tif 000008
【図７Ａ】
2019054442.tif 000009
【図７Ｂ】
2019054442.tif 000010
【図８】
2019054442.tif 000011
【図９】
2019054442.tif 000012
【図１０】
2019054442.tif 000013
【図１１】
2019054442.tif 000014
【図１２Ａ】
2019054442.tif 000015
【図１２Ｂ】
2019054442.tif 000016
【図１２Ｃ】
2019054442.tif 000017
【図１２Ｄ】
2019054442.tif 000018
【図１３】
2019054442.tif 000019
【図１４】
2019054442.tif 000020
【図１５】
2019054442.tif 000021
【図１６】
2019054442.tif 000022
【図１７】
2019054442.tif 000023
【図１８】
2019054442.tif 000024
【図１９】
2019054442.tif 000025
【図２０】
2019054442.tif 000026
【図２１】
2019054442.tif 000027
【図２２】
2019054442.tif 000028
【図２３】
2019054442.tif 000029
【国際調査報告】
2019054442.tif 000030
2019054442.tif 000031
2019054442.tif 000032
2019054442.tif 000033