(57)【要約】  本開示は、インプラントからのアコースティックエミッションを解析することにより緩んだ関節インプラントを識別する方法を提供する。本開示は更に、音響データを測定し、関節インプラントからのアコースティックエミッションを解析するための装置を提供する。
2021507732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節における緩んだインプラントを識別する方法であって、
前記関節のまわりの複数の位置の各々に複数の音響センサーを配置するステップと、
前記関節を運動させるステップと、
前記関節の前記運動中に前記音響センサーから信号を受信するステップと、
共通の音響イベントに対応する前記複数の音響センサーの２つ以上からの信号を識別するステップと、
前記関節内の前記音響イベントの位置を識別するステップと、
前記関節と関連する健康指標を提供するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記位置を識別するステップは、
前記複数の音響センサーのうちの第１音響センサーからの第１信号の第１受信時間と、  前記複数の音響センサーのうちの第２音響センサーからの第２信号の第２受信時間との間の第１時間遅延を算出すること、及び
前記第１時間遅延から前記音響イベントの可能位置の第１幾何学面を算出すること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記位置を識別するステップは、更に、
前記第１受信時間と前記複数の音響センサーのうちの第３音響センサーからの第３信号の第３受信時間との間の第２時間遅延を算出すること、
前記第２時間遅延から前記音響イベントの可能位置の第２幾何学面を算出すること、並びに
前記第１及び第２幾何学面の交線を判定すること、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記位置を識別するステップは、更に、前記第１幾何学面が前記インプラントと交差する位置を判定すること、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１時間遅延を算出するステップは、
前記インプラントと前記第１音響センサーとの間の１つ以上の種類の組織を識別すること、
前記インプラントから前記第１音響センサーまでの１つ以上の信号経路を識別すること、並びに
前記１つ以上の種類の組織及び前記信号経路の各々内で所定の信号伝播速度に応じて前記第１時間遅延を調節すること、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記位置を識別するステップは、
前記複数の音響センサーのうちの第１音響センサーからの第１信号の第１信号振幅と、  前記複数の音響センサーのうちの第２音響センサーからの第２信号の第２信号大きさとの間の第１大きさ差を算出すること、及び
前記第１振幅差から前記音響イベントの可能位置の第１幾何学面を算出すること、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上の種類の組織及び前記信号経路の各々内で所定の信号伝播速度に応じて前記第１時間遅延を調節することを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
関節における緩んだインプラントを識別する方法であって、
前記関節に近接した位置に音響センサーを配置するステップと、
前記関節を運動させるステップと、
前記関節の前記運動中に前記音響センサーから信号を受信するステップと、
関節健康状態と関連付けられた属性を識別するために前記信号を解析するステップと、
前記関節と関連する健康指標を提供するステップと、
を含む、方法。
【請求項９】
前記信号を解析するステップは、
前記信号から立ち上がり時間及び大きさを算出すること、
前記立ち上がり時間を第１閾値と比較し、また前記大きさを第２閾値と比較すること、及び
前記立ち上がり時間が前記第１閾値を超過し、且つ前記大きさが前記第２閾値を超過する場合に、前記信号が緩んだインプラントを示すと判定すること、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記信号を解析するステップは、前記信号が所定帯域内の一次周波数から成る場合にのみ実行される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記所定帯域は、前記インプラントと関連付けられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記信号を解析するステップは、
前記信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出すること、
所定の第１周波数帯域内で前記ＰＳＤの第１部分パワーを算出すること、
前記第１部分パワーを第１閾値と比較すること、及び
前記第１部分パワーが前記第１閾値を超過する場合に、前記信号が緩んだインプラントを示すと判定すること、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定帯域は、前記インプラントに関連付けられた共振周波数を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記信号を解析するステップは、
前記信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出すること、
所定の第１周波数帯域内で前記ＰＳＤの第１部分パワーを算出すること、
所定の第２周波数帯域内で前記ＰＳＤの第２部分パワーを算出すること、及び
前記第１部分パワーを前記第２部分パワーと比較すること、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記比較するステップは、
前記第２部分パワーに対する前記第１部分パワーの比を算出すること、及び
前記比が閾値を越える場合、前記信号が緩んだインプラントを示すと判定すること
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記比較するステップは、前記第１部分パワーと前記第２部分パワーとの間の差を算出すること、及び
前記差が閾値を越える場合、前記信号が緩んだインプラントを示すと判定すること、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記信号を解析するステップは、
前記信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出すること、
所定の第１周波数帯域内で前記ＰＳＤの第１最大値を算出すること、
所定の第２周波数帯域内で前記ＰＳＤの第２最大値を算出すること、及び
前記第１最大値を前記第２最大値と比較すること、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
前記関節に関連する健康指標を提供するステップは、
緩んだインプラントの診断指標を判定するために、緩んだインプラントを示す音響イベントの総数を評価すること、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
関節における緩んだインプラントを識別する装置であって、
前記関節のまわりの複数の位置の各々で患者の皮膚に接触するように配置されるよう構成された複数の音響センサーと、
前記関節の運動中に前記音響センサーから信号を受信するように構成されたプロセッサと、のステップを含み、前記プロセッサは、
共通の音響イベントに対応する前記複数の音響センサーの２つ以上からの信号を識別し、
前記信号の属性を比較し、
前記関節内の前記音響イベントの位置を識別し、
前記関節と関連する健康指標を提供する、
ように構成された、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年１１月３０日に出願された米国仮出願６２／５９３，２１０号の利益を主張するものであり、該出願の内容全体を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本開示は、インプラントからのアコースティックエミッションを解析することにより緩んだ関節インプラントを識別する方法を提供する。本開示は更に、音響データを測定し、関節インプラントからのアコースティックエミッションを解析するための装置を提供する。
【背景技術】
【０００３】
膝関節全形成術（ＴＫＡ）は、ルーチン化され、成功した外科的処置になっている。米国における人工膝関節全置換の９５パーセント以上は、変形性関節症に対して実行されている。２０１０年時点で、６００，０００以上の人工膝関節全置換が、米国において毎年実行されていた。米国で毎年実行される人工膝関節全置換数は、２０３０年までに６７３パーセント増大し、３４８万プロシジャーに達すると予想される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＴＫＡの故障は、２つのグループとして考えられる。最初の２年以内の問題は早期故障と考えられ、そして典型的には、患者は外科手術の直後に始まる問題を有するであろう。２年後以降に発生する故障は遅い故障と考えられる。故障のトップ３の原因は、（１）感染、（２）不安定性、及び（３）無菌性ルースニングである。感染は、関節部位から抽出された血液又は流体を検査することにより検知することができる。不安定性は、歩行の評価及び関節の動きによって診断することができる。緩みを診断するための最良の現在のプラクチスは、Ｘ線画像上の骨とインプラントとの間の隙間を識別することであり、それは、インプラントのまわりの骨の３０％が失われた後にのみ、確定的となると考えられる。故障したインプラントを修正する再置換手術のコスト及び危険性は、ダメージがより昂進するため、著しく高くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様では、本開示は、関節における緩んだインプラントを識別する方法を提供し、また含むものであり、その方法は、関節のまわりの複数の位置の各々に複数の音響センサーを配置するステップと、関節を運動させるステップと、関節の運動中に音響センサーから信号を受信するステップと、共通の音響イベントに対応する複数の音響センサーの２つ以上からの信号を識別するステップと、関節内の音響イベントの位置を識別するステップと、関節と関連する健康指標を提供するステップと、を含む。
【０００６】
一態様では、本開示は、位置を識別する方法を提供し、且つ含むものであり、その方法は、複数の音響センサーのうちの第１音響センサーからの第１信号の第１受信時間と、複数の音響センサーのうちの第２音響センサーからの第２信号の第２受信時間との間の第１時間遅延を算出し、そして、第１時間遅延から音響イベントの可能位置の第１幾何学面を算出することを含む。或る態様では、位置を識別する方法は、更に、第１受信時間と複数の音響センサーのうちの第３音響センサーからの第３信号の第３受信時間との間の第２時間遅延を算出し、第２時間遅延から音響イベントの可能位置の第２幾何学面を算出し、そして、第１及び第２幾何学面の交線を判別することを含む。一態様では、位置を識別する方法は、更に、第１幾何学面がインプラントと交差する位置を判別することを含む。
【０００７】
一態様では、本開示は、位置を識別する方法を提供し、且つ含むものであり、その方法は、複数の音響センサーのうちの第１音響センサーからの第１信号の第１信号振幅と、複数の音響センサーのうちの第２音響センサーからの第２信号の第２信号大きさとの間の第１大きさ差を算出し、そして、第１振幅差から音響イベントの可能位置の第１幾何学面を算出することを含む。或る態様では、位置を識別する方法は、更に、１つ以上の種類の組織及び信号経路の各々内で所定の信号伝播速度に応じて第１時間遅延を調節することを含む。
【０００８】
一態様では、本開示は、第１時間遅延を算出する方法を提供し、且つ含むものであり、その方法は、インプラントと第１音響センサーとの間の１つ以上の種類の組織を識別し、インプラントから第１音響センサーまでの１つ以上の信号経路を識別し、そして、１つ以上の種類の組織及び信号経路の各々内で所定の信号伝播速度に応じて第１時間遅延を調節することを含む。
【０００９】
一態様では、本開示は、関節における緩んだインプラントを識別する方法を提供し、且つ含むものであり、その方法は、関節に近接した位置に音響センサーを配置するステップと、関節を運動させるステップと、関節の運動中に音響センサーから信号を受信するステップと、関節健康状態と関連付けられた属性を識別するために信号を解析するステップと、関節と関連する健康指標を提供するステップを含む。
【００１０】
一態様では、本開示は、信号を解析する方法を提供し、且つ含むものであり、その方法は、信号からその立ち上がり時間及び大きさを算出し、立ち上がり時間を第１閾値と比較すると共に大きさを第２閾値と比較し、そして、立ち上がり時間が第１閾値を超過し、且つ大きさが第２閾値を超過する場合に、信号が緩んだインプラントを示すと判定することを含む。一態様では、本開示における信号を解析する方法は、信号が所定帯域内の一次周波数から成る場合にのみ、実行される。
【００１１】
一態様では、本開示は、信号を解析する方法を提供し、且つ含むものであり、その方法は、信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出し、所定の第１周波数帯域内でＰＳＤの第１部分パワーを算出し、第１部分パワーを第１閾値と比較し、そして、第１部分パワーが第１閾値を超過する場合に、信号が緩んだインプラントを示すと判定することを含む。
【００１２】
一態様では、本開示は、信号を解析する方法を提供し、且つ含むものであり、その方法は、信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出し、所定の第１周波数帯域内でＰＳＤの第１部分パワーを算出し、所定の第２周波数帯域内でＰＳＤの第２部分パワーを算出し、そして、第１部分パワーを第２部分パワーと比較することを含む。或る態様では、第１部分パワーと第２部分パワーとの比較は、第２部分パワーに対する第１部分パワーの比を算出し、そして、比が閾値を越える場合に、信号が緩んだインプラントを示すと判定することを含む。一態様では、第１部分パワーと第２部分パワーとの比較は、第１部分パワーと第２部分パワーとの間の差を算出し、そして、差が閾値を越える場合に、信号が緩んだインプラントを示すと判定することを含む。
【００１３】
一態様では、本開示は、信号を解析する方法を提供し、且つ含むものであり、その方法は、信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出し、所定の第１周波数帯域内でＰＳＤの第１最大値を算出し、所定の第２周波数帯域内でＰＳＤの第２最大値を算出し、そして、第１最大値を第２最大値と比較することを含む。
【００１４】
一態様では、本開示は、関節と関連する健康指標を提供する方法を提供し、且つ含むものであり、その方法は、緩んだインプラントの診断指標を判定するために、緩んだインプラントを示す音響イベントの総数を評価することを含む。
【００１５】
一態様では、本開示は、関節における緩んだインプラントを識別するための装置を提供し、且つ含むものであり、その装置は、関節のまわりの複数の位置の各々で患者の皮膚に接触するように配置された複数の音響センサーと、関節の運動中に音響センサーから信号を受信するように構成されたプロセッサと、のステップを含み、プロセッサは、共通の音響イベントに対応する複数の音響センサーの２つ以上からの信号を識別し、信号の属性を比較し、関節内の音響イベントの位置を識別し、そして、関節と関連する健康指標を提供する、ように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本開示の態様は、添附図面を参照して、例示としてのみ、ここに記述される。特に図面を詳細に参照して、図示された詳細はほんの一例であり、また本開示の種々の態様の例示的な議論のためであることが強調される。この点に関して、本明細書及び図面は、単独で或いは一緒に考慮されて、本開示の態様がどのように実施され得るかを、当業者に明白にするものである。
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ、本開示による、右脚が緩みについて評価されている患者の脚の正面図及び背面図である。
【図１Ｂ】図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ、本開示による、右脚が緩みについて評価されている患者の脚の正面図及び背面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本開示による、例示的なセンサーアセンブリを表す。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本開示による、緩みについて評価されている患者の脚の部分正面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、本開示による、他の例示的なセンサーアセンブリを表す。
【図２】図２は、本開示による、インプラント評価システムを表す。
【図３】図３は、本開示による、インプラントと音響センサーを有する膝の実例である。
【図４】図４Ａ及び４Ｂは、本開示による、２つの空間的に分離された音響センサーからの信号のプロットである。
【図５Ａ】図５Ａは、本開示による、代表的な音響信号の属性を表す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本開示による、図５Ａの音響信号の解析のための閾値を表す。
【図６】図６は、本開示による、共振周波数の大きさの増加量によってインプラントの緩みを検知する方法を表す。
【図７】図７は、本開示による、周波数ウィンドウの部分パワーを評価することによってインプラントの緩みを検知する方法を表す。
【図８Ａ】図８Ａ及び８Ｂは、本開示による、２人の患者の音響センサーからの信号のプロットである。
【図８Ｂ】図８Ａ及び８Ｂは、本開示による、２人の患者の音響センサーからの信号のプロットである。
【図８Ｃ】図８Ｃ及び８Ｄは、本開示による、それぞれ図８Ａ及び８Ｂの信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）のプロットである。
【図８Ｄ】図８Ｃ及び８Ｄは、本開示による、それぞれ図８Ａ及び８Ｂの信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書は、本開示が実施されるうる全ての異なる方法、或いは本開示に加えられるうる全ての特徴、の詳細な一覧であるようには意図されていない。例えば、一実施形態に関して説明された特徴が他の実施形態に組み入れられてもよいし、また、特定の実施形態に関して説明された特徴がその実施形態から削除されてもよい。従って、本開示では、該開示の幾つかの実施形態において、ここに述べられた任意の特徴又は複数の特徴の組合せを除外したり、省略することができるものと考えられる。また、ここに示唆された様々な実施形態に対する多くの変形や追加は本開示に照らして当業者には明らかであり、それらは本開示から逸脱するものではない。他の例では、本発明を不必要に不明瞭にしないようにするために、周知の構造、インターフェース及びプロセスは詳細に示されていない。本明細書の如何なる部分も、本発明の全範囲の如何なる部分をも否定しないと解釈するものとする。従って、以下の記述は、本開示の幾つかの特定の実施形態を説明するものであり、それらの全ての置換、組合せ及び変形例を余す所なく明記するものではない。
【００１９】
ここで使用される全ての技術的及び科学的な用語は、別に定義されなければ、この開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同様の意味を有する。本開示の記載においてここで使用される用語は、特定の態様又は実施例のみについて記述するためのものであり、本開示を限定するものではない。
【００２０】
ここに引用された全ての刊行物、特許出願、特許及び他の参照文献は、参照されている文及び／又は段落に関連する教示のために、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。ここに用いられた技術への参照は、当業者には明白であると思われる技術の改変や等価技術の置換を含む、当該技術分野において一般的に理解されているような技術を指すものである。
【００２１】
ここに記述された本開示の様々な特徴は、文脈上他を意味しない限り、任意の組合せで使用できることが特に意図される。また、本開示では、該開示の幾つかの実施例において、ここに述べられた任意の特徴又は複数の特徴の組合せを除外したり、省略したりすることができるものである。
【００２２】
ここに開示された方法は、上記方法を達成するための１つ以上のステップあるいは動作を含んで構成される。方法ステップ及び／又はアクションは本開示の範囲から逸脱することなく、互いに交換されてもよい。換言すれば、実施形態の適正な動作のために、ステップ又はアクションの特定の順序が必要とされなければ、特定のステップ及び／又はアクションの順序及び／又は使用は、本開示の範囲から逸脱することなく、変更されてもよい。
【００２３】
本開示の記載及び添付の請求項において使用されているように、単一形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」（英語原文を参照）は、文脈上明確に他を意味しない限り、複数形をも含むように意図される。
【００２４】
ここで使用されているように、「及び／又は」は、列挙された関連する事項の１つ以上の如何なる及び全ての可能な組合せと共に、選択肢（「又は」）において解釈される時には組合せの欠如を、指し、包含する。
【００２５】
長さ、周波数、又は音響測定値等のような測定可能な値に言及する際にここで使用されているような用語「約」及び「略」は、特定された量の±２０％、±１０％、±５％、±１％、±０．５％、又は±０．１％の変動を包含することを意味する。
【００２６】
ここで使用されているように、「ＸとＹの間で」や「約ＸとＹの間で」のような語句は、Ｘ及びＹを含むように解釈すべきである。また、ここで使用されているように、「約ＸとＹの間で」のような語句は、「約Ｘと約Ｙの間で」も意味するものであり、「約ＸからＹまで」のような語句は、「約Ｘから約Ｙまで」も意味するものである。
【００２７】
ここで使用されているように、「患者」は人間でもよいし、或いは動物でもよい。
【００２８】
ここで使用されているように、「組織」は、骨、靭帯、腱、軟骨及び筋肉を含む、体内の全ての生物学的物質を含む。
【００２９】
ここで使用されているように、「損失のある」は、エネルギーの高い減衰や消散を引き起こす材料の特性を意味する。
【００３０】
本開示の方法は、音響信号を解析するための既存のアルゴリズム、例えば、包絡関数及びベクトル関数に関連する米国特許出願公開第２０１６／００１５３１９号において提供される方法、とは異なっている。具体的には、この米国特許出願公開公報は、各波形が時間領域において波形包絡関数（ヒルバート変換）により解析されるデータ解析手法を実施した。包絡線は、健康状態に関連付けられたベクトル関数を使用して分離された別々の異なるタイプへカテゴリー的に分離された。一方、本開示の方法は、音響イベントを、複数のセンサーで捕捉された信号により解析する。これらの信号は、より堅牢であり、よりノイズの影響（すなわち摩擦帯電、センサー表皮摩擦）の原因になりにくく、ローカライズに対して修正可能である。本開示の方法論はまた、時間領域を越えて拡大する信号を解析するもので、パワー分光分析を特徴とするものである。理論によって制限されことなく、緩んだインプラントは、可能な振動の程度及び緩みの度合いに関連する固有振動（周波数共鳴）のダンピングと共に、増大した振動能力を有する。本開示の方法論は、緩んだインプラントの尤度の指標を導き出すために、特定の周波数の大きさ、部分パワー（特定の周波数帯域パワー）及び信号の立ち下がり時間の解析を含んでいる。
【００３１】
或る態様では、本開示の音響測定値は、次の装置によって収集することができる。その装置は、関節のまわりの複数の位置の各々で患者の皮膚に接触するように配置された複数の音響センサーと、関節の運動中に音響センサーから信号を受信するように構成されたプロセッサと、を含み、プロセッサは、共通の音響イベントに対応する複数の音響センサーの２つ以上からの信号を識別し、信号の属性を比較し、関節内の音響イベントの位置を識別し、そして、関節と関連する健康指標を提供する、ように構成される。一態様では、本開示の音響測定値は、オルソソノスデバイス（Ｏｒｔｈｏｓｏｎｏｓｄｅｖｉｃｅ）によって集めることができる。一態様では、複数の音響センサーの２つ以上からの２つ以上の信号は、それらが、約０．０１秒以内に、約０．００５秒以内に、約０．００４秒以内に、約０．００３秒以内に、約０．００２５秒以内に、約０．００２秒以内に、約０．００１５秒以内に、又は約０．００１秒以内のように、十分に短い時間フレーム内に発生する場合でも、共通の音響イベントに対応するものとして識別される。
【００３２】
図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ、本開示による、右脚１１０がルースニング（緩み）について評価されている患者の脚１００の正面図及び背面図である。一態様では、右膝１１２は、インプラント（図１Ａ及び１Ｂでは不可視）を有しており、そして評価されている。或る態様では、３つのセンサー１２０、１２２及び１２４が、膝１１２の上の右大腿１０２のまわりの略均等に分布した位置に配置され、また、２つのセンサー１３０及び１３２が、膝１１２より下のふくらはぎ１０４の前部側及び後部側に配置されている。一態様では、一方の大腿１０２又はふくらはぎ１０４に配置されたセンサーの数は典型的には１から８までの範囲であるが、しかしセンサーは任意の数でよく、また、１から４まで、１から６まで、２から８まで、及び４から８まで等のように、垂直方向及び周方向に空間的に離隔して任意のパターンで配置されてもよい。一態様では、大腿１０２又はふくらはぎ１０４のいずれかのまわりに配置されたセンサーは、均等に分布される。一態様では、大腿１０２又はふくらはぎ１０４のいずれかのまわりに配置されたセンサーは、互いに異なる離隔距離を有してもよい。一態様では、１対のセンサー、例えばセンサー１３０及び１３２、は大腿１０２又はふくらはぎ１０４の両側に配置される。一態様では、１対のセンサー、例えばセンサー１２０及び１２２、は脚１１０の一側に接近している。一態様では、センサーの位置は、骨への結合を改善するために選択されてもよい。或る態様では、センサー１３０は、脛骨（図１Ａでは不可視）の真上に配置される。一態様では、センサー１３０は、患者に疼痛を与えないように再配置されてもよい。或る態様では、センサー１３０は、患者の皮膚に対して面一になるように再配置されてもよい。一態様では、センサー１３０は、患者の関節の独特な形状に適合するように再配置されてもよい。
【００３３】
ここに示された各図は主として膝インプラントに関連付けられているが、同様の方法及び装置は、例えば腰、背骨、肩等の他の関節におけるインプラントの評価に成功裡に適用することができる。本出願における何物も、ここで開示された方法及び装置の応用範囲を特定の関節や特定の種類のインプラントに限定したり、又は人間に限定するように解釈すべきではない。
【００３４】
図１Ｃは本開示による、他の例示的なセンサーアセンブリ１５０を表す。該アセンブリ１５０の設計及び構成は例示的なものであり、その概念には、関節の上或いは下のみに取り付けられたアセンブリ、センサー位置のまわりに局部的に付着されたアセンブリ、関節の近接位置に一時的にテープで固定されたり、その他の方法で保持されたセンサー、及び当業者に知られているような、その他のハーネスや付属物を含む、代替的な配置等が包含される。アセンブリ１５０の様々な態様には、音響センサーを膝以外の関節に近接して配置するための等価な機能を行う種々のアセンブリ１５０が含まれる。
【００３５】
一態様では、音響センサーは位置１６０及び１６２に配置される。一態様では、位置１６０及び１６２の音響センサーはアセンブリ１５０によって皮膚に接触して保持される。一態様では、音響センサーは、位置１６０及び１６２で組織に音響的に結合される。一態様では、音響センサーは、図１Ｃには示されていない１つ以上の位置で患者の皮膚に接触して配置される。一態様では、アセンブリ１５０は、膝に対するセンサー位置１６０及び１６２の位置決めを制御するためのヒンジ１５２を含む。一態様では、センサーアセンブリ１５０は、例えば、着座位置から起立位置まで移動したり、階段を登ったり、といったような定義された運動の診断レジームのために着用される。或る態様では、センサーアセンブリ１５０は正常活動の期間に着用され、そこでは、センサーアセンブリ１５０は、データ記録がコンピューター或いはその他のデータ記憶システムにアップロードされるまで音響センサーからの信号を獲得して保存する、データ収集記憶能力を備える。
【００３６】
図１Ｄは、本開示による、緩みについて評価されている患者の脚１１０の部分正面図である。一態様では、音響センサー１７２Ａ及び１７２Ｂは、ふくらはぎ１０４の前部脛骨突起１７０に隣接する内側顆及び外側顆に近い皮膚に配置される。
【００３７】
図１Ｅは、本開示による、他のセンサーアセンブリ１８０を表す。センサー１８２Ａ及び１８２Ｂは、該２つのセンサー１８２Ａ、１８２Ｂが前部脛骨突起１７０の内側及び外側のふくらはぎ１０４の皮膚に接触して保持されるように、アセンブリ１８０に配置される。
【００３８】
図２は、本開示による、インプラント評価システム２００を表す。或る態様では、４つの音響センサー２０２が、ケーブル２０６を介してプロセッサ２０４に接続される。一態様では、センサー２０２は、プロセッサ２０４と無線で通信する。一態様では、センサー２０２は、信号を記憶して、その後に、記録された信号をプロセッサ２０４へアップロードするメモリーを備える。一態様では、プロセッサ２０４は、音響センサーから信号を受信して、それらの信号をディジタルデータに変換するように構成されたデータ収集システム（図２では不図示）を備える。一態様では、プロセッサ２０４は、音響センサー２０２から受信した信号から生成されたディジタルデータの一部を記憶するように構成されたメモリー（図２では不図示）を備える。一態様では、プロセッサ２０４は、サーバー２２０の代わりに、他のシステム又はプログラム、例えば、クラウドに基づいた記憶システム又は電子カルテ、に接続されてもよい。
【００３９】
一態様では、プロセッサ２０４は、図示されるようにケーブル２１０によりサーバー２２０に接続される。一態様では、ケーブル２１０は通信網（図２では不図示）から成り、該通信網は、ネットワークスイッチ、ハブ、ブルートゥースやイーサネットやワイファイ（ｗｉｆｉ）のような有線や無線の通信経路、無線アクセスポイント、及びプロセッサ２０４とサーバー２２０に選択的に接続することができる不揮発性記憶デバイスを含んでもよい。一態様では、サーバー２２０は、ディジタルデータ又は該ディジタルデータの属性を記憶するデータベースを備える。
【００４０】
ここに記載されるような音響信号の解析を通じて、インプラントすなわち健康な関節を有する部分的又は全体的な置換がある関節の健康状態を判定することは、例えば、コンピューターX線体軸断層撮影（ＣＡＴ又はＣＴ）スキャン（走査）や超音波診断のような、関節を評価するために一般に使用される他の評価方法とは異なる。
【００４１】
ＣＡＴスキャンは、患者を貫通するＸ線周波数内の電磁放射線を、受信Ｘ線を測定する受信機へ放射する。特定領域の横断面画像を生成するために、測定は異なるアングル（角度）から行われる。対照的に、ここに開示された装置及び方法は、体内に生成された圧力波を捕捉するために受動的音響トランスジューサを利用するので、それらはエネルギーを放射せず、画像を形成せず、また、該音響トランスジューサは単一の評価セッション中に患者に対して相対的に移動せず、且つ、信号は、主として、組織のイメージング（撮像）のためではなく、関節の故障の直接表示のために解析される。
【００４２】
超音波診断では、ソノグラム（超音波画像）として知られている画像を作成する。超音波画像は、超音波のパルスを組織へ送信するためのプローブを使用して生成され、該組織では、音がその組織の諸要素から異なる度合いで反射して反響する。超音波トランスジューサは反射信号を捕捉して、信号のタイミング及び強さを決定する。Ａモードでは、トランスジューサは単一行を走査し、この線に沿って変化するレスポンスをプロットする。Ｂモードでは、プローブ内のトランスジューサのリニアアレイ（直線状配列）は、組織を介して二次元（２Ｄ）平面の画像を生成するように配置される。Ｃ−モードでは、反射信号は、規定の深さで平面画像を形成するようにゲート制御される。超音波は、体の軟組織の撮像に有効である。対照的に、ここに開示された装置及び方法は、体内に生成された圧力波を捕捉するために受動的音響トランスジューサを利用し、エネルギーを放射せず、画像を形成せず、また、該音響トランスジューサは単一の評価セッション中に患者に対して相対的に移動せず、且つ、音響信号は主として、組織のイメージング（撮像）のためではなく、関節の故障の直接表示のために解析される。
【００４３】
図３は、本開示による、インプラント３２０と音響センサー３４０、３４２及び３４４を有する膝３００の実例である。このインプラント３２０は、大腿骨３０２に付着された大腿部コンポーネント３１０と、脛骨３０４内へ伸びるステム３２４を有する脛骨コンポーネント３２２と、スペーサ３２６とを有する。一態様では、自然膝蓋骨３０６は保存することができる。
【００４４】
一態様では、３つの音響センサー３４０、３４２、３４４は、音響イベントソース３３６から距離３３０、３３２及び３３４だけ離隔されて、共通の水平面内に、且つ膝のまわりの様々な位置に、配置される。一態様では、距離３３０、３３２、３３４は等しくない。他の実施形態では、平面は水平ではない。一態様では、音響イベントソース３３６は、脛骨３４４とステム３２４との間のインターフェースにある。
【００４５】
音響イベントがソース３３６で発生する場合、「衝撃波」（また音響信号とも呼ばれる）は該ソース３３６から全方向に外側に向かって伝播する。衝撃波は、該衝撃波が通過する物質と関連付けられた速度で伝播する。衝撃波の減衰も該物質と関連付けられる。一態様では、ステム３２４の金属を通過する衝撃波の減衰は、衝撃波が軟組織を通過する場合よりも、低く、例えば、上記信号はその強さを保存する。同様に、衝撃波の速度は、軟組織より金属ステム３２４においてより高くなる。
【００４６】
各経路３３０、３３２、３３４はそれぞれ全長が異なると共に、各経路内の材質も異なっている。或る態様では、経路３３０は、ステム３２４、脛骨３０４及び軟組織を通過するが、経路３３２及び３３４は骨と軟組織のみを通過する。一態様では、ソース３３６で発生した衝撃波は、音響センサー３４０、３４２及び３４４の各々に、該経路に対する「飛行時間」と呼ばれる異なる時間及び異なる信号振幅で、到着する。
【００４７】
ソース３３６の位置は、音響センサー３４０、３４２、３４４で受信された信号の到着時間の相違及び振幅の相違の一方又は両方を使用して算出することができる。ソース３３６とセンサー３４０、３４２、３４４の間の物質が均質であれば、可能な位置の範囲を、センサー３４０、３４２、３４４の各々のまわりに、共通オフセット持続時間を加えた到着時間差に基づく異なる径の円で、モデル化することができるであろう。共通オフセット持続時間は、上記３つの範囲が単一点で交差するまで増大され、それがソース３３６の位置の推定値となる。しかしながら、膝あるいは他の関節において、ストラクチャー（構造）は均質ではない。下層にある組織の構造及び組成と共に、関節上の音響センサー３４０、３４２、３４４の位置をモデル化するために、コンピューターモデルを使用しなければならない。表面（上記範囲）は、センサー３４０、３４２、３４４の各々のまわりに、該センサーと表面との間の物質を反映する異なる形状でモデル化することができ、また、交点は上述したように識別することができる。一態様では、全ての３つの表面が共通オフセット持続時間に対して交差する単一点が無い可能性もあるので、該３つの表面が互いの規定距離内を通過するときに、ソース３３６の推定位置と判定される。
【００４８】
同様に、センサー３４０、３４２、３４４の各々のまわりでモデル化された範囲の形状及び大きさは、該各々のセンサー３４０、３４２、３４４で受信された上記信号の相対振幅を使用して決定されてもよい。一般に、骨と比較して、筋肉のようなより厚い組織やより損失の大きな組織を信号が通過した時、該信号の振幅はより大きく減衰される。
【００４９】
一態様では、追加の音響センサー（図３には不図示）を大腿骨３０２のまわりの大腿に配置して、ソース３３６から発せられる信号を検知してもよい。その場合には、音響経路は、脛骨コンポーネント３２２、スペーサ３２６、大腿部コンポーネント３１０及び大腿骨３０２のうちの１つ以上を通過してもよい。一態様では、ソース３３６とセンサー３４０のような音響センサーとの間には複数の経路があり、また、ソース３３６から出る信号は、これらの複数の経路に沿って導かれて、異なる時間に且つ異なる振幅で到着する可能性がある。一態様では、センサーによって受信された複数の信号のうちの１つだけに関連付けられた信号特性を、解析により判別する。
【００５０】
図４Ａ及び４Ｂは、本開示による、２つの空間的に分離された音響センサーにより受信された信号４０２、４４２のプロット４００、４４０である。信号４０２は、時間ｔ１で発生するピーク４１０の最大振幅を有する。該信号４０２は、時間ｔ２で発生する、ピーク４５０の対応する最大振幅を有する。図２に示されるシステム２００の信号処理エレクトロニクスは、信号４０２及び４４２が共通の信号かどうか判断するために、それらの信号の１つ以上の態様を比較する。一例では、信号４０２及び４４２は共通の音響イベントから発生した。ピーク４５０での信号４４２の最大振幅は、ピーク４１０での信号４０２の最大振幅より小さいので、共通信号のソースは、信号４０２のセンサーよりも信号４４２のセンサーからより離れていそうである。この相対距離はまた時間ｔ１とｔ２との間の差であることが明らかである。
【００５１】
図５Ａは、本開示による、代表的な音響信号５０２の属性を表す。上限値５２０Ａ及び下限値５２０Ｂを有する閾値は、図５Ａにおいて零である平均信号のまわりで確立されている。上記信号５０２は点５０４で閾値を越え、そこでは、該信号５０２は下限値５２０Ｂと交差する。信号５０２は点５０６でピーク振幅を有しており、そして信号５０２は、該信号５０２の閾値の外側の最後のエクスカーション（可動域）が上限値５２０Ａと交差する点５０８になるまで、時間の経過と共に減衰される。「立ち上がり時間」５３０（すなわち波形上における、上記第１閾値との交差から最高電圧点までの時間）は、点５０４（時間ｔ０）からの点５０６（時間ｔ１）までの時間間隔として定義される。一態様では、上記信号処理エレクトロニクスは、先のノイズからの信号５０２の第１偏差が点５１０、時間ｔ３であったと判定し、また、信号５０２の立ち上がり時間は点５１０と点５０６との間の時間間隔５３４を使用して算出される。
【００５２】
「立ち下がり時間」５３２（すなわち波形上における、最高電圧点から最後の閾値との交差までの時間）は、点５０６からの点５０８（時間ｔ２）までの時間間隔として定義される。一態様では、立ち下がり時間は、信号５０２の主要な周波数で該信号５０２の異なる特徴、例えば最後に検知可能な正弦波、を使用して決定される。
【００５３】
一態様では、上記立ち上がり時間と立ち下がり時間の一方又は両方は、インプラントのコンポーネントのうちの１つ、例えば図３の脛骨コンポーネント３２２、の固有周波数と関連している。あらゆる物体は、非拘束時にその物体の様々な曲げ態様に関連付けられた複数の共振周波数を有する。最低共振周波数は、「固有周波数」と通称される一次固有周波数と呼ばれる。或るアイテムの固有周波数は、例えば釣り糸等の、軽くて、非伸長性且つ可撓性の線を使用して該アイテムを吊り下げて、衝撃的刺激、例えば古典的な「ペンシル用芯の圧折」力、を与えることによって、しばしば判定することができる。
【００５４】
充分に付着されたインプラントは、周囲の骨及びセメントによって、その固有周波数で振動することを抑制される。しかしながら、緩んだインプラントは、可能な振動の程度及び緩みの度合いに関係する固有振動のダンピング（制振）と共に、多少の振動能力を有する。従って、信号５０２のピーク振幅及び立ち下がり時間５３２は、評価されている関節におけるインプラントの緩みと関連する信号５０２の属性である。
【００５５】
一態様では、時間ｔ０と時間ｔ２との間の信号５０２は、インプラントの諸要素と、近接した骨と、隣接した組織との間の機械的相互作用によって引き起こされた「音響イベント」と関連付けられるものと考えられる。そのような機械的相互作用は、隣接した組織の表面間の摩擦、インプラントの構成要素間の摩擦、又はインプラントの構成要素と骨との間の動き及び衝撃、を含んでもよい。健康な組織は、例えば靭帯と骨表面との間の運動からの、音響イベントの背景レベルを有している。
【００５６】
一態様では、音響イベントの数は関節の健康を示す。健康な関節は、故障した関節と比較して、より少ない且つより小さな大きさの音響信号を有する。人が設定された運動シーケンスを実行する間に捕らえられた音響イベントの総数は、関節の緩みの指標のためのアルゴリズム的計算に一構成要素として含まれている。
【００５７】
図５Ｂは、本開示による、図５Ａの音響信号５０２の解析のための閾値５４０を表す。閾値５４０には、上限値５４０Ａ及び下限値５４０Ｂがある。上下限値５４０Ａ、５４０Ｂは、次の点において図５Ａの上下限値５２０Ａ、５２０Ｂとは異なっている。すなわち、上下限値５２０Ａ、５２０Ｂを越える信号は、バックグラウンドノイズではなく、音響イベントであると判定されるが、一方、上下限値５４０Ａ、５４０Ｂを越える信号は、特定の関節健康状態に関連付けられた音響イベントであると判定される。一態様では、閾値５４０を越える信号５０２は、緩んだインプラントに関連付けられる。
【００５８】
一態様では、閾値５４０は、最大数の故障したインプラントが該閾値を越えた音響イベントを含んでいたところ、及び健康なインプラントが該閾値を越えた最小数のイベントを有していたところ、に関する最適化関数に従って、健康なインプラント又は緩んだインプラントを有する患者から記録された観測データに基づいて判定される。
【００５９】
図６は、本開示による、共振周波数の大きさの増加量によってインプラントの緩みを検知する方法を表す。プロット６００は、音響センサーによって得られた、例えば図１Ａ及び１Ｂに示されたような、「健康な」インプラントからのサンプル信号のＰＳＤ６０２（実線）及び音響センサーによって得られた、「故障した」インプラントからのサンプル信号のＰＳＤ６０４（破線）を示す。これらのＰＳＤは、受信信号、例えば図５Ａ及び５Ｂのサンプル信号の５０２、の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用して生成される。一態様では、両方のインプラントは同様の設計であり、且つ固有周波数６１０を有することが知られている。該固有周波数６１０を包含する「ウィンドウ」とも呼ばれる周波数帯域６１２が選択された。或る態様では、該周波数帯域６１２は、約２０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで延びている。
【００６０】
ＰＳＤ６０２には、周波数帯域６１２内で幾つかの適度のピークがある。故障したインプラントのＰＳＤ６０４は、周波数帯域６１２内でより遙かに大きなピークを示す。一態様では、周波数帯域６１２内でのピークの最大値は閾値６１４と比較され、ここで、該閾値６１４を越えるピークの大きさは関連するインプラントが破損されているという指標となる。一態様では、ＰＳＤ６０２の大きさに対するＰＳＤ６０４の大きさの比が閾値と比較される。一態様では、「部分パワー」と呼ばれる周波数帯域６１２内でＰＳＤ６０４の下の領域が、周波数帯域６１２内のＰＳＤ６０２の部分パワーと比較される。一態様では、これらの部分パワーの比が閾値と比較される。一態様では、これらの部分パワー間の差が閾値と比較される。
【００６１】
他の態様では、ＰＳＤ６０２は、外科手術の直後に測定されたベースライン音響信号と関連付けられ、また、ＰＳＤ６０４は、或る期間の経過後に同一の関節上で測定された音響信号と関連付けられる。このアプローチは、インプラント外科手術とその結果の関節構造の詳細における個人間のばらつき（変動）を回避するという利点を有する。
【００６２】
図７は、本開示による、周波数ウィンドウ内での信号７０２、７０４の部分パワーを評価することによってインプラントの緩みを検知する方法を表す。一態様では、４つの周波数帯域７１０、７２０、７３０及び７４０が定義される。各々の信号７０２（実線）および７０４（破線）は、各ウィンドウ７１０、７２０、７３０及び７４０に関連付けられた部分パワーを有する。一態様では、共通ウィンドウ内の信号７０２及び７０４の部分パワーが、それらの比か差のいずれかによって比較される。一態様では、２つのウィンドウ、例えばウィンドウ７１０及び７３０、内の信号７０２の部分パワーの比が、同一のウィンドウ内の信号７０４の部分パワーの同一の比と比較される。緩みと関連しないベースライン（基線）信号を捕らえるように、ウィンドウ（例えば７４０）を予め決めることができるので、これは正常化効果がある。一態様では、複数の周波数帯域は同一幅ではない。
【００６３】
一態様では、部分パワー帯域７１０の周波数範囲は、１７Ｈｚから４２Ｈｚまでである。或る態様では、部分パワー帯域７１０の周波数範囲は、５Ｈｚから５０Ｈｚまで、５Ｈｚから４５Ｈｚまで、１０Ｈｚから５５Ｈｚまで、１０Ｈｚから５０Ｈｚまで、１０Ｈｚから４０Ｈｚまで、１５Ｈｚから５５Ｈｚまで、１５Ｈｚから５０Ｈｚまで、１５Ｈｚから４５Ｈｚまで、５Ｈｚから４２Ｈｚまで、１０Ｈｚから４２Ｈｚまで、１５Ｈｚから４２Ｈｚまで、１７Ｈｚから４５Ｈｚまで、１７Ｈｚから５０Ｈｚまで、又は１７Ｈｚから５５Ｈｚまでのように、５Ｈｚから５５Ｈｚまでである。一態様では、部分パワー帯域７２０の周波数範囲は、５５Ｈｚから７５Ｈｚまでである。或る態様では、部分パワー帯域７２０の周波数範囲は、４５Ｈｚから７５Ｈｚまで、５０Ｈｚから７５Ｈｚまで、５５Ｈｚから８０Ｈｚまで、６０Ｈｚから８０Ｈｚまで、６５Ｈｚから８０Ｈｚまで、７０Ｈｚから８０Ｈｚまで、７５Ｈｚから８０Ｈｚまで、５５Ｈｚから７０Ｈｚまで、５５Ｈｚから６５Ｈｚまで、又は５５Ｈｚから６０Ｈｚまでのように、４５Ｈｚから８０Ｈｚまでである。一態様では、部分パワー帯域７３０の周波数範囲は、８０Ｈｚから１０５Ｈｚまでである。或る態様では、部分パワー帯域７３０の周波数範囲は、７５Ｈｚから１９０Ｈｚまで、７５Ｈｚから１８０Ｈｚまで、７５Ｈｚから１７０Ｈｚまで、７５Ｈｚから１６０Ｈｚまで、７５Ｈｚから１５０Ｈｚまで、７５Ｈｚから１４０Ｈｚまで、７５Ｈｚから１３０Ｈｚまで、７５Ｈｚから１２０Ｈｚまで、７５Ｈｚから１１０Ｈｚまで、７５Ｈｚから１０５Ｈｚまで、のように７５Ｈｚから２００Ｈｚまでであり、また、８０Ｈｚから１９０Ｈｚまで、８０Ｈｚから１８０Ｈｚまで、８０Ｈｚから１７０Ｈｚまで、８０Ｈｚから１６０Ｈｚまで、８０Ｈｚから１５０Ｈｚまで、８０Ｈｚから１４０Ｈｚまで、８０Ｈｚから１３０Ｈｚまで、８０Ｈｚから１２０Ｈｚまで、又は８０Ｈｚから１１０Ｈｚまで、のように８０Ｈｚから２００Ｈｚまでである。一態様では、部分パワー帯域７４０の周波数範囲は、２００Ｈｚから４００Ｈｚまでである。或る態様では、部分パワー帯域７４０の周波数範囲は、１０５Ｈｚから４００Ｈｚまで、１０５Ｈｚから４１０Ｈｚまで、１０５Ｈｚから４２０Ｈｚまで、１０５Ｈｚから４３０Ｈｚまで、１０５Ｈｚから４４０Ｈｚまで、１０５Ｈｚから４５０Ｈｚまで、１０５Ｈｚから４６０Ｈｚまで、１０５Ｈｚから４７０Ｈｚまで、１０５Ｈｚから４８０Ｈｚまで、１０５Ｈｚから４９０Ｈｚまで、２００Ｈｚから５００Ｈｚまで、２００Ｈｚから４９０Ｈｚまで、２００Ｈｚから４８０Ｈｚまで、２００Ｈｚから４７０Ｈｚまで、２００Ｈｚから４６０Ｈｚまで、２００Ｈｚから４５０Ｈｚまで、２００Ｈｚから４４０Ｈｚまで、２００Ｈｚから４３０Ｈｚまで、２００Ｈｚから４２０Ｈｚまで、又は２００Ｈｚから４１０Ｈｚまで、のように１０５Ｈｚから５００Ｈｚまでである。
【００６４】
図８Ａ及び８Ｂは、本開示による、２人の患者の音響センサーからの信号８０２、８２２のプロット８００、８２０である。信号８０２は「良好に機能している」インプラントに近接した音響センサーから受信され、一方、信号８２２は「故障した」インプラントに近接した音響センサーから受信された。信号８０２は、クリアな一次周波数と、明瞭な立ち上がり時間及び立ち下がり時間を有する波形と、時間０．０００６秒後に振幅の増大を生ずる、より低い振幅でより低い周波数の要素と、とても少ないより高い周波数のノイズと、を有する。信号８２２は、信号８０２よりも最大振幅が低く、明瞭な単一の周波数を有しておらず、また、明瞭な立ち上がり時間及び立ち下がり時間を示さない。一見して、人は、信号８０２に関連付けられたインプラントが信号８２２に関連付けられたインプラントよりもっと破損されていると判定するかもしれない。
【００６５】
図８Ｃ及び８Ｄは、本開示による、それぞれ図８Ａ及び８Ｂの信号８０２、８２２のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）８４２、８６２のプロット８４０、８６０である。ＰＳＤ８４２には、第１のピーク８４６及びそれより大きな第２のピーク８４４がある。ＰＳＤ８６２は、ピーク８４６と略同一の周波数でのピーク８６６及びピーク８４４と略同一の周波数での２番目のより大きなピーク８６４を有する。一態様では、ピーク８４４の大きさに対するピーク８４６の大きさの比が、算出され、そしてピーク８６４の大きさに対するピーク８６６の大きさの比と比較される。例えば、ピーク８４６及び８４４の比は０．２７であるが、その一方で、ピーク８６６及び８６４の比は０．７１であり、この比の増加は、信号８２２に関連付けられたインプラントにおけるデグラデーション（劣化）と関連付けられる。
【００６６】
一態様では、比によって比較されるピークの特定の周波数は人によって非常に僅かに異なるかもしれない。一態様では、第１周波数帯域、例えば周波数帯域８７０、内で最も高いピークの大きさは、第２周波数帯域、例えば周波数帯域８７２、内の最も高いピークの大きさと比較されてもよい。一態様では、比は、より高い周波数帯域に対するより低い周波数帯域の比である必要はなく、例えば、いずれかの周波数帯域が、比の分子又は分母を定義してもよい。一態様では、周波数帯域８７０、８７２内の部分パワーが、それらの比又は差によって比較されてもよい。
【００６７】
以上から、本開示は、以下を含むがそれに限定されない、種々の方法で具現化できることが理解されるであろう。
【００６８】
実施例１
関節において緩んだインプラントを識別する方法は、関節のまわりの複数の位置の各々に複数の音響センサーを配置するステップと、関節を動かすステップと、関節の運動中に音響センサーから信号を受信するステップと、共通の音響イベントに対応する複数の音響センサーの２つ以上からの信号を識別するステップと、関節内の音響イベントの位置を識別するステップと、関節と関連する健康指標を提供するステップと、を含む。
【００６９】
実施例２
実施例１の方法において、位置を識別するステップは、複数の音響センサーのうちの第１音響センサーからの第１信号の第１受信時間と、該複数の音響センサーのうちの第２音響センサーからの第２信号の第２受信時間との間の第１時間遅延を算出するステップと、第１時間遅延から音響イベントの可能位置の第１幾何学面を算出するステップと、を含む。
【００７０】
実施例３
実施例２の方法において、位置を識別するステップは、更に、第１受信時間と複数の音響センサーのうちの第３音響センサーからの第３信号の第３受信時間との間の第２時間遅延を算出すること、第２時間遅延から音響イベントの可能位置の第２幾何学面を算出すること、並びに第１及び第２幾何学面の交線を判定すること、を含む。
【００７１】
実施例４
実施例２の方法において、位置を識別するステップは、更に、第１幾何学面がインプラントと交差する位置を判定することを含む。
【００７２】
実施例５
実施例２の方法において、第１時間遅延を算出するステップは、インプラントと第１音響センサーとの間の１つ以上の種類の組織を識別すること、インプラントから第１音響センサーまでの１つ以上の信号経路を識別すること、並びに１つ以上の種類の組織及び信号経路の各々内で所定の信号伝播速度に応じて第１時間遅延を調節すること、を含む。
【００７３】
実施例６
実施例１の方法において、位置を識別するステップは、複数の音響センサーのうちの第１音響センサーからの第１信号の第１信号振幅と、複数の音響センサーのうちの第２音響センサーからの第２信号の第２信号大きさとの間の第１大きさ差を算出するステップと、第１振幅差から音響イベントの可能位置の第１幾何学面を算出するステップと、を含む。
【００７４】
実施例７
実施例６の方法は、１つ以上の種類の組織及び信号経路の各々内で所定の信号伝播速度に応じて第１時間遅延を調節すること、を更に含む。
【００７５】
実施例８
関節において緩んだインプラントを識別する方法は、関節に近接した位置に音響センサーを配置するステップと、関節を動かすステップと、関節の運動中に音響センサーから信号を受信するステップと、関節健康状態と関連付けられた属性を識別するために信号を解析するステップと、関節と関連する健康指標を提供するステップと、を含む。
【００７６】
実施例９
実施例８の方法において、信号を解析するステップは、信号からその立ち上がり時間及び大きさを算出すること、立ち上がり時間を第１閾値と比較し、また大きさを第２閾値と比較すること、立ち上がり時間が第１閾値を超過し、且つ大きさが第２閾値を超過する場合に、信号が緩んだインプラントを示すと判定すること、を含む。
【００７７】
実施例１０
実施例８の方法において、信号を解析するステップは、信号が所定帯域内の一次周波数から成る場合にのみ実行される。
【００７８】
実施例１１
実施例１０の方法において、所定帯域はインプラントと関連付けられる。
【００７９】
実施例１２
実施例８の方法において、信号を解析するステップは、信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出すること、所定の第１周波数帯域内でＰＳＤの第１部分パワーを算出すること、第１部分パワーを第１閾値と比較すること、及び第１部分パワーが第１閾値を超過する場合に、信号が緩んだインプラントを示すと判定すること、を含む。
【００８０】
実施例１３
実施例１２の方法において、所定帯域は、インプラントに関連付けられた共振周波数を含む。
【００８１】
実施例１４
実施例８の方法において、信号を解析するステップは、信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出すること、所定の第１周波数帯域内でＰＳＤの第１部分パワーを算出すること、所定の第２周波数帯域内でＰＳＤの第２部分パワーを算出すること、及び第１部分パワーを第２部分パワーと比較すること、を含む。
【００８２】
実施例１５
実施例１４の方法において、比較するステップは、第２部分パワーに対する第１部分パワーの比を算出すること、及び比が閾値を越える場合、信号が緩んだインプラントを示すと判定すること、を含む。
【００８３】
実施例１６
実施例１４の方法において、比較するステップは、第１部分パワーと第２部分パワーとの間の差を算出すること、及び差が閾値を越える場合、信号が緩んだインプラントを示すと判定すること、を含む。
【００８４】
実施例１７
実施例８の方法において、信号を解析するステップは、信号のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出すること、所定の第１周波数帯域内でＰＳＤの第１最大値を算出すること、所定の第２周波数帯域内でＰＳＤの第２最大値を算出すること、及び第１最大値を第２最大値と比較すること、を含む。
【００８５】
実施例１８
実施例８の方法において、関節と関連する健康指標を提供するステップは、緩んだインプラントの診断指標を判定するために、緩んだインプラントを示す音響イベントの総数を評価すること、を含む。
【００８６】
実施例１９
関節において緩んだインプラントを識別する装置は、関節のまわりの複数の位置の各々で患者の皮膚に接触するように配置されるよう構成された複数の音響センサーと、関節の運動中に音響センサーから信号を受信するように構成されたプロセッサと、を含み、プロセッサは、共通の音響イベントに対応する複数の音響センサーの２つ以上からの信号を識別し、該信号の属性を比較し、関節内の音響イベントの位置を識別し、関節と関連する健康指標を提供する、ように構成される。
【００８７】
本開示は特定の態様を参照して記載されたが、当業者には、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことが可能であり、また諸構成要素を均等物で代替し得ることが、理解されよう。また、本開示の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本開示の教示に適応させるように多くの改変を施すことができる。従って、本開示は、ここに開示された特定の実施形態に限定されず、添付の請求の範囲及び趣旨に属する全ての実施形態を包含するものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【国際調査報告】
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