(57)【要約】    【課題】  複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転が可能な連結構造体の変形を的確に特定するための変形特定方法等の提供。    【解決手段】  所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定する。【選択図】      図２
2015181614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定する方法であって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定方法。
【請求項２】
上記基準状態が、所定の要素体に対し各要素体が所定関係にある状態である請求項１記載の変形特定方法。
【請求項３】
上記基準状態が、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行な状態である請求項２記載の変形特定方法。
【請求項４】
上記基準状態において、各要素体の基準ベクトルの始点が何れも連結方向の軸線上に位置すると共に、何れの基準ベクトルも他の基準ベクトルと平行である請求項３記載の変形特定方法。
【請求項５】
各要素体の基準ベクトルの大きさが何れも等しい請求項２乃至４の何れか１項に記載の変形特定方法。
【請求項６】
各要素体の基準ベクトルが、何れも、連結方向の軸線を含む直交する３軸線の交点を始点とすると共に前記３軸線方向の成分が同じ値である請求項５記載の変形特定方法。
【請求項７】
上記連結構造体が脊柱の全体又は部分であり、上記各要素体が非癒合脊椎及び癒合脊椎群である請求項１乃至６の何れか１項に記載の変形特定方法。
【請求項８】
上記連結構造体が、ヒトの脊柱のうち仙骨と頸椎にわたる部分であり、上記各要素体が頸椎、胸椎、腰椎、及び仙骨であり、上記所定の要素体が仙骨である請求項２乃至６の何れか１項に記載の変形特定方法。
【請求項９】
各要素体の、隣接連結した要素体に対する連結方向の軸線の回りの回転の角度が所定の初期状態から３０度以下であり、連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の角度が所定の初期状態から１５度以下である請求項１乃至８の何れか１項に記載の変形特定方法。
【請求項１０】
所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表すことを含む請求項１乃至９の何れか１項に記載の変形特定方法。
【請求項１１】
所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を所定の図形における各要素体に対応した所定位置として一定の平面上に表すことを含む請求項１乃至９の何れか１項に記載の変形特定方法。
【請求項１２】
複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するシステムであって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定システム。
【請求項１３】
複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するプログラムであって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するプログラムであって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するための変形特定方法、変形特定システム、変形特定プログラム及び変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転が可能である連結構造体、例えば椎間板を介して連結した椎骨からなる脊柱の全部若しくは部分の変形を簡易的に特定する方法としてコブ法が知られている。
【０００３】
この方法は、概ね、Ｘ線写真上で水平面が最も傾いた二つの椎骨を特定すると共に両者の角度であるコブ角を計測して脊柱の湾曲状態を特定するものである。
【０００４】
しかしながら、このような特定方法では、三次元的な変形や脊柱の軸線のまわりのねじれ（回旋）を伴う脊柱の変形を十分に特定する上で困難を伴うことが少なくない。
【０００５】
特開２０１０−２１４０９８号公報に記載されている椎間板負荷の測定方法及び測定装置の発明においては、脊椎骨の位置情報に基づいて脊柱の変形を算出する技術が記載されている。
【０００６】
しかしながら、同公報記載の技術は、個々の脊椎骨の位置から脊椎骨間の隙間等を求めて椎間板に加わる圧縮力等の負荷を測定するものであり、全体的な変形を特定するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２１４０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的とするところは、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能な連結構造体の変形を的確に特定することができる変形特定方法、変形特定システム、変形特定プログラム及び変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は次のように表すことができる。
【００１０】
(1) 複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定する方法であって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定方法。
【００１１】
対象とする構造体は、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能な連結構造体であり、隣接連結した要素体同士の間の連結方向の相対変位及び連結方向に直交する方向の相対変位は、仮にそのような相対変位の両方又は一方が生じ得るものであったとしても、全体の変形を特定する上で特に考慮することを要しないという、構造体としての物理的特性を有する。
【００１２】
そのため、所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定することにより、構成要素である複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる連結構造体の変形を的確に特定することができる。
【００１３】
(2) 上記基準状態が、所定の要素体に対し各要素体が所定関係にある状態である(1)記載の変形特定方法。
【００１４】
基準状態が、所定の要素体に対し各要素体が所定関係にある状態である場合、その基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。
【００１５】
(3) 上記基準状態が、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行な状態である(2)記載の変形特定方法。
【００１６】
基準状態が、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行な状態であるという関係である場合、その基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。
【００１７】
(4) 上記基準状態において、各要素体の基準ベクトルの始点が何れも連結方向の軸線上に位置すると共に、何れの基準ベクトルも他の基準ベクトルと平行である(3)記載の変形特定方法。
【００１８】
基準状態において、各要素体の基準ベクトルの始点が何れも連結方向の軸線上に位置すると共に、何れの基準ベクトルも他の基準ベクトルと平行であるである場合、その基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。
【００１９】
(5) 各要素体の基準ベクトルの大きさが何れも等しい(2)乃至(4)の何れかに記載の変形特定方法。
【００２０】
各要素体の基準ベクトルの大きさが何れも等しいので、基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。
【００２１】
(6) 各要素体の基準ベクトルが、何れも、連結方向の軸線を含む直交する３軸線の交点を始点とすると共に前記３軸線方向の成分が同じ値である(5)記載の変形特定方法。
【００２２】
各要素体の基準ベクトルが、何れも、連結方向の軸線を含む直交する３軸線の交点を始点とすると共に前記３軸線方向の成分が同じ値であるため、基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。
【００２３】
(7) 上記連結構造体が脊柱の全体又は部分であり、上記各要素体が非癒合脊椎及び癒合脊椎群である(1)乃至(6)の何れかに記載の変形特定方法。
【００２４】
(8) 上記連結構造体が、ヒトの脊柱のうち仙骨と頸椎にわたる部分であり、上記各要素体が頸椎、胸椎、腰椎、及び仙骨であり、上記所定の要素体が仙骨である(2)乃至(6)の何れかに記載の変形特定方法。
【００２５】
(9) 各要素体の、隣接連結した要素体に対する連結方向の軸線の回りの回転の角度が所定の初期状態から３０度以下であり、連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の角度が所定の初期状態から１５度以下である(1)乃至(8)の何れかに記載の変形特定方法。
【００２６】
(10) 所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表すことを含む(1)乃至(9)の何れかに記載の変形特定方法。
【００２７】
所定の基準状態から変形した連結構造体における複数の基準ベクトル（全基準ベクトル又は全てではない何れか複数の基準ベクトル）の全体又は部分（例えば、ベクトルの終点のみ、ベクトルの始点から一定長さ、ベクトルの始点から一定長さの位置の点）を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表示することにより、構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。
【００２８】
このような表示は、所定の基準状態から変形した１つの時点の連結構造体について行うことができる他、このような表示を、２以上の時点の各連結構造体について一定の平面上に行うことにより、連結構造体の経時的な変形を明らかにすることもできる。
【００２９】
(11) 所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を所定の図形における各要素体に対応した所定位置として一定の平面上に表すことを含む(1)乃至(9)の何れかに記載の変形特定方法。
【００３０】
所定の基準状態から変形した連結構造体における複数の基準ベクトル（全基準ベクトル又は全てではない何れか複数の基準ベクトル）の全体又は部分（例えば、ベクトルの終点のみ、ベクトルの始点から一定長さ、ベクトルの始点から一定長さの位置の点）を、それらの基準ベクトルの始点を所定の図形における各要素体に対応した所定位置として一定の平面上に表示することにより、構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。
【００３１】
このような表示は、所定の基準状態から変形した１つの時点の連結構造体について行うことができる他、このような表示を、２以上の時点の各連結構造体について一定の平面上に行うことにより、連結構造体の経時的な変形を明らかにすることもできる。
【００３２】
(12) 複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するシステムであって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定システム。
【００３３】
(13) 複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するプログラムであって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【００３４】
(14) 複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するプログラムであって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定プログラム。
【発明の効果】
【００３５】
本発明において対象とする構造体は、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能な連結構造体であり、隣接連結した要素体同士の間の連結方向の相対変位及び連結方向に直交する方向の相対変位は、仮にそのような相対変位の両方又は一方が生じ得るものであったとしても、全体の変形を特定する上で特に考慮することを要しないという、構造体としての物理的特性を有する。
【００３６】
そのため、本発明の変形特定方法、変形特定システム、変形特定プログラム及び変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定することにより、構成要素である複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる連結構造体の変形を的確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】基準ベクトルの説明図である。
【図２】回旋・側彎・前後彎における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図３】左側彎９０度に変形した脊柱を示す図である。
【図４】図３の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図５】右側彎９０度に変形した脊柱を示す図である。
【図６】図５の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図７】後彎１８０度に変形した脊柱を示す図である。
【図８】図７の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図９】前彎９０度に変形した脊柱を示す図である。
【図１０】図９の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図１１】右回旋１８０度に変形した脊柱を示す図である。
【図１２】図１１の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図１３】左回旋１８０度に変形した脊柱を示す図である。
【図１４】図１３の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図１５】脊柱の正常例を示す図である。
【図１６】図１５の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図１７】脊柱の変形例１を示す図である。
【図１８】図１７の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図１９】脊柱の変形例２を示す図である。
【図２０】図１９の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【図２１】脊柱の変形例３を示す図である。
【図２２】図２１の場合における基準ベクトルの終点の軌跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
[1] 本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００３９】
図面は何れも本発明の実施の形態の例に関するものである。
【００４０】
(1) 変形特定の対象は、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転が可能な連結構造体である。全体の変形を特定する上で、隣接連結した要素体同士の間の連結方向の相対変位及び連結方向に直交する方向の相対変位は特に考慮することを要しない。
【００４１】
対象とする連結構造体は、具体的には、ヒトの脊柱のうち仙骨と頸椎にわたる部分であり、その要素体は、椎間板を介して連結した、頸椎（第１頸椎Ｃ１乃至第７頸椎Ｃ７）、胸椎（第１胸椎Ｔ１乃至第１２胸椎Ｔ１２）、腰椎（第１腰椎Ｌ１乃至第５腰椎Ｌ５）、及び仙骨（第１仙椎Ｓ１で表すこともある）である。各要素体である椎骨又は仙骨の、隣接連結した要素体である椎骨又は仙骨に対する連結方向の軸線の回りの回転の角度は、一般には３０度以下であり、連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の角度は、一般には１５度以下である。
【００４２】
(2) 連結構造体の基準状態は、仙骨を含む全ての要素体の連結方向の軸線が一定の直線に沿い、且つ、各要素体が連結方向の軸線に直交する方向において何れも本来の前後方向を向いた状態である。
【００４３】
(3) 基準状態における各要素体の基準ベクトルは、何れも、図１に示すように、連結方向の軸線（垂直方向軸線）を含む直交する３軸線（X：垂直方向軸線、Ｙ：左右方向水平軸線、Ｚ：前後方向水平軸線）の交点を始点とし、前記３軸線方向の成分の値が同一（例えば何れも１）であるように設定されている。
【００４４】
なお、基準状態において、全ての要素体の前記直交する３軸線Ｘ・Ｙ・Ｚのうち連結方向の軸線Ｘは一定の直線に沿い、全ての要素体の軸線Ｙは互いに平行であり、全ての要素体の軸線Ｚも互いに平行であるものとする。
【００４５】
各要素体に、連結方向の軸線Ｘの回りの任意の回転及び連結方向の軸線Ｘに直交する任意の方向の軸線の回りの任意の回転が生じた場合、基準ベクトルの終点は、始点が３軸線の交点に固定した状態で、その始点を中心として基準ベクトルの長さを半径とする球面を描く。
【００４６】
回旋のみが正負１８０度生じた場合、側彎のみが正負１８０度生じた場合、前後彎のみが正負１８０度生じた場合、基準ベクトルの終点の軌跡は、それぞれ前記球面上に円を描き、基準状態における基準ベクトルに垂直な平面（以下「表示平面」とも言う。）に対する基準ベクトルの正射影の終点の軌跡は、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸を図２に示すように表した場合、それぞれ図２に示すような破線となる。Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の交点は、基準状態における基準ベクトルの終点に対応する。
【００４７】
(4) 全ての要素体の基準ベクトルについて、始点が同じ位置に位置し、一端部の要素体である仙骨（第１仙椎Ｓ１）の基準ベクトルには変位が生じないものとして（すなわち、仙骨［第１仙椎Ｓ１］を基準として）、正射影の終点を一つの表示平面に表した場合、Ｓ１からＣ１に至る各要素体の基準ベクトルは次のように表れる。
【００４８】
なお、Ｓ１からＣ１に至る各要素体の基準ベクトルの終点を表示平面上に表した図において、それらの基準ベクトルの終点をＳ１のものからＣ１のものまで順に連続線で結んで表すこと、及び、要素体の基準ベクトルの終点のうち要所のものにその要素体の符号（Ｓ１乃至Ｃ１）を付記することにより、各基準ベクトルの終点と要素体との対応が表示されている。
【００４９】
(4-1) 基準状態
【００５０】
全ての要素体［仙骨及び他の全ての椎骨］の連結方向の軸線［Ｘ軸］が一定の垂直線に沿い、且つ、全ての要素体が本来の前後方向を向いた、仮定の状態である。
【００５１】
この場合、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の交点に表れる。
【００５２】
(4-2) 側彎、前後彎又は回旋
【００５３】
それぞれ、脊柱に側彎、前後彎又は回旋のみが生じたという仮定の状態である。
【００５４】
(a) 左側彎９０度（右側屈）
【００５５】
図３のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図４のように表れる。
【００５６】
(b) 右側彎９０度（左側屈）
【００５７】
図５のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図６のように表れる。
【００５８】
(c) 後彎１８０度（前屈）
【００５９】
図７のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図８のように表れる。
【００６０】
(d) 前彎９０度（後屈）
【００６１】
図９のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１０のように表れる。
【００６２】
(e) 右回旋１８０度
【００６３】
図１１のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１２のように表れる。
【００６４】
(f) 左回旋１８０度
【００６５】
図１３のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１４のように表れる。
【００６６】
(4-3) 正常例
【００６７】
図１５のように生理的な前後彎のみがある脊柱の状態であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１６のように表れ、前後彎のみの場合の基準ベクトルの終点の軌跡に沿う。
【００６８】
頸椎前彎、胸椎後彎、腰椎前彎の変位があり、Ｓ１を基準とすると、上に向かってＬ２までは後屈方向に、次いでＴ１までは前屈方向に、最後のＣ１までは後屈方向に変位している。
【００６９】
(4-4) 変形例１
【００７０】
図１７のように脊柱が変形した例であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１８のように表れる。
【００７１】
脊柱彎曲が比較的小さい例であり、Ｓ１を基準とすると、上に向かってＴ９までは後屈方向に、次いでＴ１までは前屈方向に、最後にＣ１までは後屈方向に変位しており、全体としては後彎が強いものの、生理的な前後彎が保たれている。
【００７２】
図１８は、脊柱の１つの時点の変形状態を表したものであるが、脊柱の別の１又は２以上の時点の変形状態における各基準ベクトルの終点を同じ図に表すことにより、脊柱の経時的な変形を明らかにすることも可能である。なお、基準状態は、前記のように全ての要素体の基準ベクトルの終点がＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の交点に表れる状態であるから、この点において、基準状態も図１８に表されていると言うことができる。これらは、変形例２及び３においても同様である。
【００７３】
(4-5) 変形例２
【００７４】
図１９のように脊柱が変形した例であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図２０のように表れる。
【００７５】
Ｓ１からＴ７まではほぼ側彎のラインに乗って変位している。それ以降は、点が密集していることからもわかるように脊柱はほぼ直線化している。
【００７６】
(4-6) 変形例３
【００７７】
図２１のように脊柱が変形した例であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図２２のように表れる。
【００７８】
変位が大きい例であり、Ｌ５からＴ１２まではほぼ側彎のラインに乗って変位し、そこから一転して、側彎の戻りと前彎が、続いて右への回旋がＴ６まで生じ、最後は再びほぼ側彎方向の変位がＣ１まで続いている。
【００７９】
[2] 本発明の実施の形態を、上記以外の形態を含めて更に説明する。
【００８０】
(1) 本発明の変形特定方法は、所定の基準状態からの連結構造体の変形を特定する方法である。
【００８１】
本発明の変形特定システムは、所定の基準状態からの連結構造体の変形を特定するシステムである。
【００８２】
また本発明の変形特定プログラムは、所定の基準状態からの連結構造体の変形を特定するプログラムであり、本発明の変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００８３】
(2) 変形特定の対象である連結構造体は、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体である。
【００８４】
(2-1) 複数の要素体が直列状に連結しているというのは、各要素体における所定の軸線が所定の連続した線（例えば直線、曲線、直線と曲線の組み合わせ等）に沿うように、複数の要素体が順に連結している状態を言う。
【００８５】
前記所定の連続した線は、ループ部や分岐を有しないものとすることができるが、必ずしもこれに限らない。連結した要素体の列がループ部を有する場合、ループ部を構成する何れかの要素体を始点（一端部）とし、何れか一方の隣接要素体からループ部を経て他方の隣接要素体（他端部）に至る連結構造体と捉えることが可能である。また連結した要素体の列が分岐を有する場合、分岐部分と分岐を分離した部分のそれぞれを連結構造体と捉えることが可能である。
【００８６】
(2-2) 直列状に連結した要素体における連結方向の軸線とは、当該要素体を含む複数の要素体が一定直線上に直列状に連結した状態とした場合において、その一定直線上に複数の要素体が直列状に連結した状態を維持しつつ当該要素体が隣接連結した要素体に対し連結方向である前記一定直線の回りに回転するものとした場合の、回転の中心となり得る軸線を言い、前記各要素体における所定の軸線と同一又は平行状をなすものとすることができる。
【００８７】
(2-3) 各要素体は、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である。すなわち、
(i) 連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両者が可能であるか、
(ii) 連結方向の軸線の回りの回転が可能であるが連結方向の軸線に直交する方向の軸線の回りには回転しないものであるか、又は、
(iii) 連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転が可能であるが連結方向の軸線の回りには回転しないもの
とすることができる。
【００８８】
この点において、隣接連結した要素体同士の間の連結方向の相対変位及び連結方向に直交する方向の相対変位は、仮にそのような相対変位の両方又は一方が生じ得るものであったとしても、全体の変形を特定する上で特に考慮することを要しない。
【００８９】
連結構造体は、隣接連結した要素体同士が、例えば、前記(i)の関係のもののみであるものや、前記(ii)の関係のもののみであるものとすることができる他、前記(i)の関係と(ii)の関係と(iii)の関係の何れか２種類（例えば連結構造体における所定箇所の隣接連結した要素体同士は(i)の関係、他の所定箇所の隣接連結した要素体同士は(iii)の関係）であるものや、前記(i)の関係と(ii)の関係と(iii)の関係の３種類であるものとすることもできる。
【００９０】
(2-4) 隣接要素体に対し各要素体は、所定角度範囲内の回転が可能であるものとすることができる。各要素体の、隣接連結した要素体に対する連結方向の軸線の回りの回転の角度は、例えば、所定の初期状態から３０度以下であるものとすることができ、連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の角度は、例えば、所定の初期状態から１５度以下であるものとすることができる。初期状態の例としては、本明細書に言う基準状態の他、連結構造体が生体を構成する構造体の全部又は部分である場合の正常な状態（例えば生理的な前後彎のみがある脊柱の状態）を挙げることができるが、これらに限るものではない。
【００９１】
なお、本発明における連結構造体は、隣接連結した要素体同士の間に、連結方向の相対変位（例えば要素体の連結方向の寸法の５０％程度以下の負又は正の相対変位、より具体的な例としては、椎間板を介して隣接連結した椎骨同士の間の連結方向距離の減少又は増大）及び連結方向に直交する方向の相対変位（例えば要素体の連結方向に直交する方向の寸法の３０％程度以下の相対変位、より具体的な例としては、椎間板を介して隣接連結した椎骨同士の間のずれ［すべり］）の両方又は一方が生じ得るものであってもよい。
【００９２】
(2-5) 連結構造体を構成する要素体同士の連結は、例えば、連結方向の軸線の回りの変形及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの変形の両方又は一方が可能な介在物又は連結部材等（例えば、椎間板のような繊維軟骨、ゴム状若しくはその他の材料からなる板状若しくはその他の形状の介在物、継手、ヒンジ、関節状部材等）を介して連結されたものであってもよく、このような介在物又は連結部材等を構成し得る部分を備えた要素体同士が直接連結し、その連結部分が、前記介在物又は連結部材等と同様の介在部又は連結部を構成するものであってもよい。
【００９３】
(2-6) 連結構造体は、例えば、３以上（好ましくは４又は５以上）１００以下（好ましくは４０以下）の要素体からなるものとすることができる。要素体は、例えば、一部又は全部が互いに同一であってもよく、全部又は一部が互いに異なるものであってもよい。
【００９４】
(2-7) 連結構造体の例としては、人工的な構造体の全部又は部分、生体を構成する構造体若しくは生体を構成していた構造体の全部又は部分等を挙げることができる。
【００９５】
生体を構成する構造体の例としては、脊柱を挙げることができ、本発明における連結構造体は、脊柱の全部又は部分とすることができる。その場合の要素体の例としては、非癒合脊椎及び癒合脊椎群を挙げることができる。要素体同士は、椎間板を介して連結している。
【００９６】
また本発明における連結構造体の例としての生体を構成する構造体の部分として、ヒトの脊柱のうち仙骨と頸椎にわたる部分を挙げることができる。その場合の要素体は、椎間板を介して連結した、頸椎、胸椎、腰椎、及び仙骨である。
【００９７】
連結構造体が人工的な構造体である場合は、合成樹脂、合成ゴム、金属、セラミクス、コンクリート、木材、石、岩石等からなる要素体が、前記のように介在物又は連結部材等を介して又は直接に連結したものとすることができる。
【００９８】
(3) 所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定する。
【００９９】
(3-1) 各要素体の基準状態は、統一性があるように定めることや、一定の規則に従って定めることが望ましい。なお、連結構造体が実際に基準状態になり得ることを要するものではない。
【０１００】
基準状態の例としては、所定の要素体に対し各要素体が所定関係にある状態、より具体的には例えば、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行な状態や、各要素体が連結方向の軸線に直交する方向において前後方向等の向きを有する場合（要素体の形状や直列状連結の態様等による向き）は、その向きが同一であるか又は一定の規則に従う状態等を挙げることができ、これらを組み合わせた状態であってもよい。
【０１０１】
この場合の所定の要素体は、例えば、直列状に連結した複数の要素体のうち何れかの端部又は所定の中間位置に位置する要素体とすることができる。連結構造体が、ヒトの脊柱のうち仙骨と頸椎にわたる部分である場合、所定の要素体を例えば仙骨とすることができる。
【０１０２】
また基準状態の例として、各要素体の連結方向の軸線が一定の直線又は曲線等の線に沿う状態、各要素体が連結方向の軸線に直交する方向において前後方向等の向きを有する場合にその向きが同一であるか又は一定の規則に従う状態、これらを組み合わせた状態、或いは所定の初期状態等を挙げることができる。
【０１０３】
(3-2) 所定の基準状態における各要素体に対し設定する前記基準ベクトルは、一定の規則に従って定めることや、統一性があるように定めることが望ましい。
【０１０４】
例えば、基準ベクトルは、大きさが何れも等しいものとすることができる。
【０１０５】
また基準ベクトルの例としては、前記のような基準状態（例えば、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行である状態、各要素体が連結方向の軸線に直交する方向において前後方向等の向きを有する場合にその向きが同一であるか又は一定の規則に従う状態、これらの組み合わせ）において、
各要素体の基準ベクトルの始点が何れも連結方向の軸線上に位置すると共に、何れの基準ベクトルも他の基準ベクトルと平行であるもの（この場合の基準ベクトルの大きさは何れも等しいことが望ましい）や、
各要素体の基準ベクトルが、何れも、連結方向の軸線を含む直交する３軸線（例えば、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行であるもの、或いは、それと共に、所定の要素体の前記直交する３軸線のうち連結方向の軸線以外の２軸線が、他の要素体の対応する２軸線と互いにそれぞれ平行であるもの）の交点を始点とすると共に前記３軸線方向の成分がそれぞれの軸線毎の所定の値又は３軸線方向の成分が同一の値であるもの
等を挙げることができる。
【０１０６】
(4) 直列状に連結した要素体からなる連結構造体の、所定の基準状態からの変形は、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき的確に特定することができる。
【０１０７】
(4-1) 所定の基準状態の連結構造体と、変形した連結構造体の間における、各要素体に設定した基準ベクトルの変位は、変形特定の対象である連結構造体の特性に応じ、Ｘ線ＣＴスキャナやその他の断層撮影装置、光学カメラを用いた画像計測装置等の任意の装置又はその他の手段により計測することができる。ＣＴ装置によるＭＰＲ（多断面再構成）像を用いて計測することは、その一例である。
【０１０８】
(4-2) 各基準ベクトルと要素体との対応とは、その基準ベクトルが何れの要素体についての基準ベクトルであるかの対応である。
【０１０９】
所定の基準状態から変形した連結構造体における（又は基準状態の連結構造体及び変形した連結構造体のそれぞれにおける）基準ベクトルの全体又は部分と要素体との対応の表示としては、例えば、各要素体を特定する文字や記号等を付記することや、対応する各要素体の連結順序が示される内容を図示する（例えば一端部から他端部に至る各要素体に対応する各基準ベクトルの所定箇所（例えば終点のみ）を結ぶ連続線を示して各基準ベクトルに対応する要素体の連結順序を示す）こと等を挙げることができる。
【０１１０】
(4-3) 構成要素である複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる構造体の変形を的確に特定することができる。必要応じ、連結構造体の変形を２以上の時点において特定することにより、連結構造体の経時的な変形を明らかにすることもできる。
【０１１１】
このように的確に特定された構造体の変位を適切に把握するには、所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における（又は基準状態の連結構造体及び変形した１又は２以上の時点の連結構造体のそれぞれにおける）各要素体についての基準ベクトルを、例えば次のように表示することができる。
【０１１２】
すなわち、例えば、所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における（又は基準状態の連結構造体及び変形した１又は２以上の時点の連結構造体のそれぞれにおける）複数の（すなわち、全ての又は一部の）基準ベクトルの全体又は部分（例えば、ベクトルの終点のみ、ベクトルの始点から一定長さ、又はベクトルの始点から一定長さの位置の点。以下同じ。）を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表すことができる（例えば、基準ベクトルの全体又は部分の正射影又はその他の射影［これらに限るものではない］を平面上に表すことができる。以下同じ。）。
【０１１３】
より具体的には、例えば、所定の基準状態においては、全ての要素体の基準ベクトルが、始点が同じ位置であることにより一致するように設定し、所定の基準状態から連結構造体が変形した状態の全ての要素体の基準ベクトルの全体又は部分（例えば終点のみ）を、一端部の要素体等の所定の要素体の基準ベクトルには変位が生じないものとして、平面上に表すことができる。この場合、変形した連結構造体における基準ベクトルのうち、所定の要素体の基準ベクトルが、変位前の全ての基準ベクトルに一致する。
【０１１４】
また例えば、全基準ベクトルを複数の群に分け、群毎に、所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における（又は基準状態の連結構造体及び変形した１又は２以上の時点の連結構造体のそれぞれにおける）その群に属する複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表すことができる。
【０１１５】
また、上記何れの例においても、始点を同じ位置にするのではなく、所定の図形における各要素体に対応した所定位置を始点とすることにより、対応する要素体の表示を別途行うことを省くことができる。このような所定の図形及び所定位置の例としては、それぞれ、直線、曲線、円、多角形等の図形、及び、直線や曲線における例えば所定の長さ毎の位置、円における例えば円周上の所定中心角毎の位置、多角形における各頂点等を挙げることができるが、これらに限るものではない。
【符号の説明】
【０１１６】
Ｃ１乃至Ｃ７    第１頸椎乃至第７頸椎
Ｔ１乃至Ｔ１２  第１胸椎乃至第１２胸椎
Ｌ１乃至Ｌ５    第１腰椎乃至第５腰椎
Ｓ１            第１仙椎
【図１】
2015181614.tif 000003
【図２】
2015181614.tif 000004
【図３】
2015181614.tif 000005
【図４】
2015181614.tif 000006
【図５】
2015181614.tif 000007
【図６】
2015181614.tif 000008
【図７】
2015181614.tif 000009
【図８】
2015181614.tif 000010
【図９】
2015181614.tif 000011
【図１０】
2015181614.tif 000012
【図１１】
2015181614.tif 000013
【図１２】
2015181614.tif 000014
【図１３】
2015181614.tif 000015
【図１４】
2015181614.tif 000016
【図１５】
2015181614.tif 000017
【図１６】
2015181614.tif 000018
【図１７】
2015181614.tif 000019
【図１８】
2015181614.tif 000020
【図１９】
2015181614.tif 000021
【図２０】
2015181614.tif 000022
【図２１】
2015181614.tif 000023
【図２２】
2015181614.tif 000024