(57)【要約】【解決手段】  本発明は、調査対象の骨格の放射線画像を作成する段階と、身体の全体重力軸（５）を求める段階と、考察対象の骨格の体節（Ｓ１−Ｓ７）及びそれらの関節接合部を画像上で選択する段階と、主要緊張筋（Ｍ１−Ｍ６、Ｍ６２）の位置を突き止める段階と、重力を補償するために前記緊張筋により加えられる復元力の強さを計算によって求める段階と、から成る方法に関する。
2005512718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の骨格の平衡力を評価するための方法において、
ａ）調査対象の前記骨格の関節接合部の回転軸に対して概ね垂直な面に撮影した、調査対象の前記骨格の放射線画像を作成する段階と、
ｂ）同時に、前記放射線画像上で前記被験者の身体の全体重力軸（５）の位置を求める段階と、
ｃ）前記放射線画像上で互いに関節接合された前記骨格の体節を選択して、それらの位置と前記関節接合部の位置を識別し、対応する前記身体の前記体節の重量を各体節に割り当てる段階と、
ｄ）調査対象の前記骨格の平衡をとる主要な緊張筋の、前記放射線画像上での方向及び固定点を識別する段階と、
ｅ）主要な前記緊張筋により加えられる復元力の強さが、前記各体節に対してその体節の下方の前記関節接合部回りに作用する重力の回転モーメントを補償するものと仮定して、前記復元力の強さを計算によって求める段階と、から成る方法。
【請求項２】
前記各体節の下方の関節接合部に掛かる前記各体節の軸受力が、前記体節に作用する重力及び復元力の合力に等しいと仮定して、計算により、更に前記軸受力求めることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
頭部（Ｓ１）、頸部体節（Ｓ２）、背部体節（Ｓ３）、腰部体節（Ｓ４）、骨盤部体節（Ｓ５）、及び大腿部（Ｓ６）のうちの幾つか又は全てを関節接合された体節として選択し、
平衡をとるために、主要な側作動筋及び正中作動筋、並びに拮抗筋を、主要な平衡をとる緊張筋として考慮し、平衡に関わるべく採用されたこれらの筋肉は、臨床ユーザーにより脊椎−骨盤複合姿勢の関数として選択されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記被験者を安定した平衡位置に置き、前記全体重力軸（５）の数秒間に亘る連続する位置を、毎秒数回捕捉する頻度で記憶し、この記憶された一連の位置は、これら位置からなる楕円形の雲状体を構成し、前記位置からなる雲状体を包囲する分散楕円を決定し、前記全体重心軸（５）の位置が前記分散楕円内に入る前記全体重心軸（５）に対応する前記放射線画像を選択することを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の方法。
【請求項５】
前記復元力又は前記軸受力を評価する際の誤差も、計算により前記分散楕円の関数として求められることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
骨格の平衡力を評価するための装置において、
Ｘ線源（１）、並びにＸ線に感応する標的板（２）用の支持手段と、
被験者（４）を前記Ｘ線源と前記標的板（２）用支持手段との間の固定位置に支持し、前記被験者（４）の全体重力軸（５）の水平方向位置（Ｏｇ）の画像位置信号を発生させるように設計された被験者支持板（３）と、
適当なメモリに記憶されるデジタル化された放射線画像を作成するために、前記標的板上の前記被験者の前記放射線画像をデジタル化するための手段（２０）と、
前記全体重力軸（５）によって、前記標的板（２）上に投影された影像のデジタル化された画像（Ｈｇ）を、前記被験者のデジタル化された前記放射線画像上に重ねるための手段（２１）と、
デジタル化された前記放射線画像上で、関節接合された骨格体節、それらの関節接合部、及び平衡をとる緊張筋の固定点を選択するための手段（２２）と、
平衡をとる前記緊張筋によって加えられる復元力の強さが、各体節に対してその体節の下方の関節接合部回りに加えられる重力の回転モーメントを補償すると仮定して、前記復元力の強さを計算するためのコンピュータ処理手段（２１）並びにプログラムと、を備えている装置。
【請求項７】
前記被験者が安定位置にあるときに、前記被験者の前記全体重力軸（５）の水平方向位置の分散楕円の寸法により、前記被験者の垂直方向姿勢の変動を評価するための手段を備えていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記プログラムは、更に、１つ又は複数の取得順序を備えており、それにより、
オペレータは、前記関節接合部、前記体節、及び平衡をとる前記緊張筋の固定点の、前記放射線画像上での位置を拾い、
前記被験者の前記放射線画像をデジタル化するための前記手段（２０）は、前記オペレータが拾った位置を前記メモリに記憶することを特徴とする、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記プログラムは、更に、１つ又は複数の取得順序を備えており、それにより、
オペレータは、デジタル化された前記放射線画像を画面（２３）上に表示し、
キーボード（２２）又はマウスのような入出力装置により、オペレータは、前記関節接合部、前記体節、及び平衡をとる前記緊張筋の固定点の位置をデジタル化された前記放射線画像上で拾い、
前記プログラムは前記オペレータにより指定された点の座標を記憶することを特徴とする、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項１０】
前記プログラムは、前記筋肉の力及び接触力の計算誤差の限界を計算するために、前記全体重力軸（５）の水平方向位置の前記分散楕円の寸法を考慮に入れることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定姿勢をとっている被験者の筋力及び関節の力の評価に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物の解剖学的構造は、骨格の動きを制御する関節と筋肉を使って、解剖学的構造から骨格を判定するために、長い間分析されてきた。
【０００３】
具体的には、骨格の形状、その運動可能範囲、筋肉の接続点、及び筋肉運動の範囲が、知られている。
【０００４】
しかしながら、運動を起こす筋力の値に関しては殆ど何も分かっていない。
【０００５】
生物が安定姿勢を取ってこれを維持するために必要な筋力の値や、誘起される関節の力(articular force)についても、分かっていることは皆無である。しかしながら、過度の筋力及び／又は関節の力は、疲労、機能障害、並びに関節の劣化を引き起こすことは明らかであることから、これらの力を評価することは有益である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が取り組む課題は、安定姿勢を得てこれを維持することに関わる骨格の平衡力又は筋力を評価し、これから生じる関節の力を評価するための、新規な方法及び装置を提供することである。
【０００７】
本発明は、安定姿勢をとっている人体について、人体を構成する体節のそれぞれが、重力を相殺する筋力により、下方の体節の上で平衡を保たれていると仮定した視点から導き出されている。各体節の間の相対運動の分析については、次の体節、即ち、頭部、前腕部、腕部、脚部、足部、大腿部は変形しないものと仮定する。胴部を実質的に単一の剛体であると考えている運動分析とは対照的に、本発明では、胴部は、頚柱に対応する頚部体節、脊柱に対応する背部体節、腰柱に対応する腰部体節、及び骨盤から構成されるものと認識している。本発明は、安定姿勢は決して剛なものではないという見方を採用している。すなわち、頸部、背部又は腰部の曲率は変わらないが、それらの相対角度位置に影響を及ぼす一時的な姿勢補正がありうる。
【０００８】
筋力及び関節の力の評価に際して、本発明は従来からの情報の２つの項目を使用する。
【０００９】
第１の情報項目は、平衡時の身体の各体節の形状と相対位置に関するものである。身体を構成する各体節並びにその相対位置の形態は、放射線照射によって得られる。各骨格体節の関節接合された四肢とその相対位置は、この様にして判定される。
【００１０】
従来からの情報の第２の項目は、身体構造に作用し、その平衡を壊しがちな重力に関するものである。この情報は、被験者が平衡姿勢にあるときに被験者の全体的重心を通り、その位置が普通は骨格に関してずれている、全体重力軸(overall axis of gravity)として求められる。
【００１１】
従って、全身姿勢では、頭部は端部体節を構成し、その下の頸部体節で構成されている体節に対して先ず平衡をとるものと仮定する。頭部と頸部の体節は一体で、次の脊部体節で構成されている体節上で平衡をとる。そして、上方の体節と下方の体節のグループの間の全ての関節接合は、下行平衡によって平衡をとる。最終的に、全身が全体として足関節部(ankle)回りに平衡をとる。
【００１２】
従って、被験者の骨格の筋肉及び関節の平衡力を評価するために、本発明は
ａ）調査対象の骨格の関節接合部の回転軸に対して概ね垂直な面に撮影した、調査対象の骨格の放射線画像を作成する段階と、
ｂ）同時に、放射線画像上で身体の全体重力軸の位置を求める段階と、
ｃ）放射線画像上で互いに関節接合された骨格体節を選択して、それらの位置と関節接合部の位置を識別し、対応する身体体節の重量を各体節に割り当てる段階と、
ｄ）調査対象の骨格の平衡をとる主要な緊張筋の、放射線画像上での方向と固定点を識別する段階と、
ｅ）主要な緊張筋により加えられる復元力の強さを、それが、各体節に対してその体節の下方の関節接合部回りに作用する重力の回転モーメントを補償するものと仮定して、計算によって求める段階と、から成る方法を提供する。
【００１３】
この方法は、更に、各体節のその下方の関節接合部に掛かる軸受力(bearing force)を、それが、体節に作用する重力と復元力の合力に等しいと仮定して、計算により求めるのが望ましい。
【００１４】
実施に当っては、そのような評価方法を実行するために以下の手順、即ち、
−頭部、頸部体節、背部体節、腰部体節、骨盤部体節、及び大腿部、のうちの幾つか又は全てを関節接合体節として選択し、
−平衡をとるために、主要な側作動筋及び正中作動筋、拮抗筋(main lateral and median agonist, antagonist muscles)を、主要な平衡をとる緊張筋として考慮する、という手順を採用している。平衡に関わるべく採用されたこれらの筋肉は、臨床ユーザーにより脊椎−骨盤複合姿勢の関数として選択されている。
【００１５】
被験者が安定した平衡位置にあるときには、被験者の僅かな動きを考慮に入れることが有効である。これを実現するために、全体重力軸の数秒間に亘る連続する位置を、毎秒数回捕捉する頻度で記憶し、この記憶された一連の位置は、これら位置からなる楕円形の雲状体(elliptical cloud)を構成する。前記位置からなる雲状体を包囲する分散楕円を求め、重心軸の位置が分散楕円内に入る全体重心軸に対応する放射線画像を選択する。
【００１６】
復元力又は軸受力を評価する際の誤差も、計算により分散楕円の関数として求められる。
【００１７】
本発明は、更に、骨格の平衡力を評価するための装置を提供しており、同装置は、
−Ｘ線源、並びにＸ線に感応する標的板用の支持手段と、
−被験者をＸ線源と標的板用支持手段の間の固定位置に支持し、被験者の全体重力軸の水平方向位置の画像位置信号を生成するように設計された被験者支持板と、
−適したメモリに記憶されるデジタル化された放射線画像を作成するために、標的板上の被験者の放射線画像をデジタル化するための手段と、
−全体重力軸によって、標的板上に投影された影像のデジタル化された画像を、被験者のデジタル化された放射線画像上に重ねるための手段と、
−デジタル化された放射線画像上で、関節接合された骨格体節とそれらの関節接合部、並びに平衡をとる緊張筋の固定点を選択するための手段と、
−平衡をとる緊張筋によって加えられる復元力の強さを、それが、各体節に対してその体節の下方の関節接合部回りに加えられる重力の回転モーメントを補償すると仮定して、計算するためのコンピュータ処理手段及びプログラム、とを備えている。
【００１８】
本装置は、更に、被験者が安定位置にあるときに、被験者の全体重力軸の水平方向位置の分散楕円の寸法により、被験者の垂直方向姿勢の変動を評価するための手段を備えているのが望ましい。
【００１９】
或る効果的な実施形態によれば、前記プログラムは、１つ又は複数の取得順序を備えており、それにより、
−オペレータは、関節接合部、体節、及び平衡をとる緊張筋の固定点の、放射線画像上での位置を拾い、
−前記被験者の放射線画像をデジタル化するための手段は、前記オペレータが拾った位置を前記メモリに記憶する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のこの他の目的、特徴、及び利点は、具体的な実施形態に関する以下の説明を、添付図面を参照しながら読めば明らかになるであろう。
【００２１】
最初に、例えば、被験者４の立位姿勢を分析するためのデータの取得を可能にする場合について、図７に示す装置を考察することにする。
【００２２】
本装置は、Ｘ線源１と、Ｘ線に感応性があり、Ｘ線源１から水平方向に或る一定の距離に垂直方向に向けて配置された標的板を支えるための標的板２用支持手段と、Ｘ線源１と標的板２用支持手段との間の固定位置に被験者４を支えるように設計されている被験者支持手段３と、を備えている。本装置は、このように放射線写真撮影用のシステムである。Ｘ線源１と標的板２用支持手段は、医療用放射線写真システムで従来から使用されているような構造を有している。
【００２３】
図７の装置では、被験者支持手段３は、Ｘ線源を作動させながら、支持面の水平方向位置を検知し、この面内の被験者４の全体重心軸５即ち被験者４の重心Ｇを通る垂直方向軸の瞬間位置を識別するための手段を備えている。瞬間全体重力軸５は、放射線照射を行なっているときに取得され、その位置は、Ｘ線源１から円錐投影に沿って放射線画像面に投影される。全体重力軸の位置感知と放射線画像上への投影に関する原理については、参考文献ＷＯ０１／５０９５６又はそれと等価なＦＲ２８０３５０７Ａに記載されている。
【００２４】
例えば、被験者支持手段３は、改修して複数の力センサーを設けた平衡力板１５を備えており、これらセンサーは、水平方向にフレームＸｂ、Ｙｂに関して識別された位置に分散配置され、フレームＸｂ、Ｙｂ内で被験者４により力板１５上に加えられる力の合力の水平面内の位置Ｏｇを計算するためのコンピュータ処理手段２１と関係付けられている。コンピュータ処理手段２１は、例えば、標示画面２３及びキーボード２２も有するマイクロコンピュータのコンピュータ処理装置である。
【００２５】
立位姿勢では、被験者４は腕部６と７を自由にしておいてよい。代わりに、被験者が腕を置くことのできる支持部８及び９を設けて、被験者４の安定的且つ再現可能な位置を判定するのも有益である。
【００２６】
図７の装置には、走査により標的板２用支持手段上の被験者の放射線画像をデジタル化するために、手段２０が更に設けられている。これには、走査によりＸ線感応標的板２上に生成された放射線画像を分析し、デジタル化された放射線画像を構成する連続したデジタル信号を生成するのに適したスキャナを用いてもよい。この画像は、コンピュータ処理手段２１に送られ、そこで記憶され処理される。
【００２７】
この処理は、具体的には、放射線画像を含んでいる標的板２上の被験者の全体重力軸５を投影した影の画像Ｈｇを、被験者の放射線画像上に重ね合わせることに在るオペレーションを備えている。この重ね合わせは、コンピュータ処理手段２１により実行され、当該手段２１は、力板１５から重心Ｇの水平方向投影Ｏｇの座標に関する情報を受信し、投影された影Ｈｇの位置をそれから導き出し、これをメモリ内に保有されているデジタル化された画像内に導入する。
【００２８】
このような装置は、参考文献ＷＯ０１−５０９５６に記載のものに類似しており、詳しくはこの参考文献を参照されたい。
【００２９】
本発明による力評価法並びに図７の装置のオペレーションについてより深く理解するために、図１から図４を考察することにする。
【００３０】
図１は、人間の骨格の主要な体節の形状、それらの相対位置、及び関節接合点を概略的に表している。例えば、頭部で形成される上部体節Ｓ１、頸柱で形成される第２体節Ｓ２、脊柱で形成される第３体節Ｓ３、腰柱で形成される第４体節Ｓ４、骨盤で形成される第５体節Ｓ５、大腿骨で形成される第６体節Ｓ６、及び脛骨で構成される第７体節の上部が示されている。図示のように、それぞれの中間関節接合部Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６も示されている。
【００３１】
骨格と、身体の同一高さ領域にあるその他の器官とを含む身体の体節は、各体節Ｓ１−Ｓ７に対応している。一般的には、その他の器官は骨格に対しずれた位置にある。
【００３２】
身体の各体節の重心は、全体の重心Ｇを通る垂直線と整列するという仮説を立てる。この垂直線は、上記図７の装置により求められた全体重力軸５で表される。
【００３３】
頭部体節Ｓ１は、関節接合点Ａ１で関節接合されている。頭部体節Ｓ１と頸部体節Ｓ２は、一体として関節接合点Ａ２で間接接合されている。頭部体節Ｓ１、頸部体節Ｓ２、及び背部体節Ｓ３は、一体として関節接合点Ａ３で関節接合されている。頭部体節Ｓ１、頸部体節Ｓ２、背部体節Ｓ３、及び腰部体節Ｓ４で形成されるユニットは、関節接合点Ａ４で関節接合されており、以下そのようにして関節接合されている。
【００３４】
各体節は自重を有する。これまでに出版された解剖学の研究では、各体節の重量を、身体の全重量に比例するものと定義している。
【００３５】
上から２つの体節Ｓ１とＳ２が第３の体節Ｓ３上で平衡しているモデルを図２に示しているが、これを例にとって考察しよう。Ｓ１とＳ２のユニットは、図面の面内で背部体節Ｓ３の関節接合部Ａ２回りに回転することができる。Ｓ１とＳ２のユニットは、Ｗ１＋Ｗ２の重力を受けるが、全重量Ｗに対するその相対値は、解剖学でのこれまでの研究から分かっている。Ｗ１＋Ｗ２の重力は、全体重力軸５の既知の方向により支えられる局部的な重心に掛かる。
【００３６】
この重力Ｗ１＋Ｗ２は、Ｓ１とＳ２のユニットを、放射線照射により識別され従ってデジタル化された放射線画像上で識別される関節接合点Ａ２回りに回転させる。この回転動作は、筋肉が加える力で補償される。提示した例には２つの筋束が関わっており、１つの筋束は、図２の符号Ｂ３で示されている体節Ｓ３の第３脊椎骨のレベルに挿入され、且つ頭部Ｓ１の点Ｃ１に挿入されており、もう１つの筋束は、同じ背部挿入部Ｂ３から第４頚椎まで伸張し、点Ｃ２で挿入されている。筋肉の合成動作は上記２つの束の動作を結び付け、筋肉の合力は平均方向Ｂ３Ｂ２に従い、放射線照射から求められることが分かっている。
【００３７】
従って、課題は、３つの力、即ち
−垂直方向、即ち、全体重力軸の方向、が分かっており、その値は既知であって、既知値の表から得られるＷ１＋Ｗ２に等しい重力と、
−その方向Ｂ３Ｂ２は放射線照射又はデジタル化された放射線画像から定義されるが、その大きさは不明である筋力と、
−その大きさと方向が分かっていない、関節接合部Ａ２を通る接点力と、
が関わる２次元の静的機構問題を解くことである。
【００３８】
この問題は、放射線照射で直接的にか、又は望ましくはデジタル化された放射線画像のデータを使ったベクトル計算かの何れかで、図形的に解かれる。
【００３９】
筋肉が加える平衡力の値を見つけるために、単純計算では、平衡力が下方の関節接合部Ａ２回りの、全体に掛かる重力の回転モーメントを補償すると仮定している。従って、２つの力の方向と、重力の強さは分かっており、筋力の強さはそこから導き出される。
【００４０】
図３に示す全体的解法は、問題を解き、同時に筋力と接点力を確認できるようにする。これを実現するために、合成筋力Ｂ３Ｂ２の方向は、点Ｋ２で全体重力軸に交わると仮定する。この点Ｋ２は、３つの力の回転モーメントが関節接合部Ａ２回りにゼロになることから、接点力Ｆｃの方向も規定している。
【００４１】
全体重力軸５に掛かる重力Ｗ１＋Ｗ２と、方向Ｂ３Ｂ２に掛かる筋力Ｆｍと、既知の方向Ａ２Ｋ２の接点力Ｆｃとの幾何学的合力は、ゼロになると表される。この計算を図３に示すが、ここで、Ｆｃは方向Ａ２Ｋ２に描かれ、次いでＷ１＋Ｗ２がＫ２から始まり垂直方向に描かれ、先の２つのベクトルの端を結ぶＦｍが、そこから導かれる。デジタル化された放射線画像のデータを使った計算でも、力Ｆｍを同じように求めることができる。筋力Ｆｍの大きさと接点力Ｆｃの大きさは、このようにして得られる。後者は、関節接合部Ａ２の接触領域に垂直な法線成分ＦＮと、接触領域Ａ２に平行な接線成分ＦＴに分解される。ＦＮは、Ｓ３に対するＳ１とＳ２のユニットによる圧力を表す。ＦＴは、接点領域Ａ２における剪断力を表す。
【００４２】
姿勢の平衡を保つことに関わる全ての筋肉の中で、本発明は基本的役割を担う筋肉を考慮することを選択している。図４にこれらの筋肉を示している。
【００４３】
例えば、大複合体から成る筋肉Ｍ１は頭部Ｓ１の平衡をとるためのものと捉えられる。
【００４４】
頸部体節Ｓ２の平衡を考える際は、広背節(latissimus dorsi)及び僧帽筋(trapezius)Ｍ２など首の項の筋肉の頸部部分を考慮する。
【００４５】
背部体節Ｓ３の平衡を考える際は、脊柱起立筋(spinal erector)から成る筋肉Ｍ３を考慮する。
【００４６】
腰部体節Ｓ４の平衡を考える際は、腰椎線(lumbar lines)Ｍ４を考慮するが、その束は背部椎(dorsal vertebra)Ｄ１２から腰椎(lumbar vertebra)Ｌ３まで伸張している。
【００４７】
骨盤Ｓ５の平衡を考える際は、大臀筋から成る筋肉Ｍ５を考慮するが、これは全体重力軸が大腿骨骨頭の中心の前方を通るときに関わるもので、この筋肉は仙椎に沿って扇状に挿入され、一方、全体重力軸が大腿骨骨頭の中心の後方を通るときには、腰筋から成る筋肉Ｍ６を考慮するが、これは大腿骨骨頭の周りに伸張している。
【００４８】
大腿部の平衡を考える際は、大腿直筋Ｍ６２とハムストリング筋(hamstring muscles)Ｍ６１（図６参照）を考慮に入れる。
【００４９】
第２の例として、図５と図６では、膝関節接合部の平衡力の評価を示している。
【００５０】
膝は、大腿骨Ｆと脛骨Ｔの間の関節接合部である。これは特殊な解剖学的特徴を有している。大腿骨は回転すると同時に脛骨プラトー(tibial plateau)Ｐｔに沿って移動するので、大腿骨は回転しかつ滑る。この滑りは、引き出し試験により臨床学的に実証される。
【００５１】
本発明では、大腿骨Ｆと脛骨Ｔの間の接触は、回転と滑りの条件に従うために、摩擦なしで起きるものと仮定する。作動筋の筋力(agonist muscular forces)（重力が支配する運動の方向）と拮抗筋の筋力(antagonist muscular forces)（逆方向）は、摩擦のない接触と両立できるようになっている。
【００５２】
膝より上方に位置する体節の重力Ｗ１−６の大きさと方向は分かっている。それは、重力Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、及びＷ６の合計である。この力Ｗ１−６は、全体重力軸に掛かる。
【００５３】
接点力Ｆｃの方向は既知であり、これは、放射線写真で識別できる大腿骨Ｆと脛骨Ｔの間の接触点Ａ６を通って伸張している。これは脛骨プラトーＰｔに垂直であり、これも放射線写真で見ることができる。大腿直筋Ｍ６２は作動筋力Ｆａｇを生成し、ハムストリング筋Ｍ６１は拮抗筋力Ｆａｔを生成し、両者の脛骨Ｔに対する作用の方向を図５に示しており、両者は点Ｉ６で交差している。
【００５４】
力を求めるための手順は、上記と同様であり、図５及び図６を参照しながら以下説明する。接点Ａ６を通る接点力Ｆｃの方向は、点Ｋ６で全体重力軸５と交わる。作動筋筋力と拮抗筋筋力の合力Ｆｍは、重力の回転効果を打ち消すためにＫ６を通るはずである。この合力は点Ｉ６も通る。従って、筋力の合力の方向はＩ６Ｋ６となる。
【００５５】
図６に示すように、この問題は、ベクトル線図を使って、平衡状態のシステムに関する力の三角形の閉合規則(closure rule of the triangle of forces)を適用することにより解くことができる。重力Ｗ１−６が分かっており、接点力Ｆｃの方向が分かっていれば、筋力Ｆｍが導き出され、次いで分解して作動筋力Ｆａｇと拮抗筋力Ｆａｔが求められる。デジタル化された放射線画像でも、同じ計算を行なう。
【００５６】
図７に戻るが、本図は、本発明の或る実施形態による装置を示している。
【００５７】
放射線画像を撮影し全体重力軸５の位置を確認した後、オペレータは、関節接合部における筋力と圧力を評価することに進む。
【００５８】
第１のオプションによれば、オペレータは支持手段内の感応板２上に在る放射線画像を検討し、放射線画像上で、関節接合部、体節、及び平衡をとる緊張筋(tensor muscles)の固定点の位置を拾う。被験者の放射線画像をデジタル化するための手段２０は、同時に、オペレータが指定する点を記憶し、これらの点はその後の力計算で使用される。
【００５９】
別のオプションによれば、オペレータは、画面２３上で、デジタル化された放射線画像と全体重力軸５の位置を視認し、キーボード２２又はマウスを使って、放射線画像上で関節接合部、体節、及び平衡をとる緊張筋の固定点の位置を拾う。コンピュータ計算手段２１と付帯するプログラムは、後の力計算に備えて、オペレータが指定した点を記憶する。
【００６０】
特別の取得プログラムによって、ユーザーは、マウスを使ってフィルムのデジタル化された画像上の解剖学的位置を捕捉することができる。点又は細部を容易に捕捉できるようにするため、画像処理から取り入れられた技法がプログラムに組み込まれている。これらは、拡大効果、ピンボケを使用可能にするためのコントラスト強調、骨プロファイルに対する接線を得る支援、又は擬似円形輪郭の中心の再現可能な識別の支援である。
【００６１】
デジタル表示プログラムにより、ユーザーは、姿勢の形状に基づいて、筋力及び接点力を計算するための各種アプローチを視覚化することができるようになる。
【００６２】
コンピュータ計算手段２１内に格納されているプログラムは、上で説明した原理に従って力計算を実行できるようにし、プログラムは、結果を、画面２３、又はその他の適した媒体上に表示する。
【００６３】
プログラムは、筋力及び接点力の計算における誤差の限界を計算するために、全体重力軸の水平方向位置の分散楕円(dispersion ellipse)の寸法も考慮に入れることが望ましい。
【００６４】
本発明によれば、関節接合領域と、平衡をとる筋肉作用の方向とに対応する、放射線写真上で識別される少数の点を使用することにより、そして被験者の全体重力軸の位置を使用することにより、本発明は、或る体節又はそれまでに平衡をとった体節群を次の体節に対して平衡させる主要な筋力の値を計算できるようにする。関節接合部で導き出される接点力の大きさと方向も、求められる。
【００６５】
上記評価は、静力学の単純な法則と、生理学からの間接接合部に関する知識を採用している。
【００６６】
本発明は、このように、センサーや他の測定機器を人体内部で使用する必要無しに、関節接合部にかかる筋力と圧力を評価できるようにする。
【００６７】
本発明は、所与の姿勢を研究するために、力を演繹的に評価する際にも使用できる。
【００６８】
本発明は、同一被験者に対する複数の継続的な力の評価、例えば外科処置の前と後、整形外科処置の前と後など、を比較する場合にも使用できる。このように、形態学上の変化を明らかにするものよりもはるかに意義深い変動を強調できるようになる。
【００６９】
本発明は、以上の明示的に説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の内容に入る各種変形及び一般化を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】人体の主な身体の体節を、それらの関節接合部並びに身体の全体重力軸の位置と共に示す側面図である。
【図２】重力、筋力、並びに頭部及び頸部体節で構成される上方サブユニットと下方の隣接する身体の体節との間の接点力、による部分平衡を示す側面図である。
【図３】頭部と頸部体節で構成される上方サブユニットの平衡をとる力の計算を示す図である。
【図４】人体の立位姿勢に対して全体平衡をとる主要筋肉の位置と方向を示す側面図である。
【図５】膝関節領域における筋力の合力の求め方を示す側面図である。
【図６】膝関節領域における平衡力を求めるための基本的な仕組みを示す側面図である。
【図７】全体重力軸を求めながら、放射線照射を行なうための本発明による装置の概略斜視図である。
【図８】本発明による、平衡力を評価するための基本的なコンピュータ処理手段を示す理論的仕組みを示す図である。
【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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【国際調査報告】
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