超音波による体表からの骨位置計測ー多関節ロボットを用いた靭帯損傷診断への応用ー

使用超声波从体表测量骨位置 - 在使用多关节机器人进行韧带损伤诊断中的应用 -

• 批准号: 04670905
• 负责人: 塚本 行男
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Kitasato University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04670905/
• 关键词: 動揺性検査; ロボティクス; 靭帯損傷診断; 超音波; 骨位置計測

我々は、外傷による靭帯損傷の診断のひとつである動揺性検査にロボティクスを応用し、より信頼性のある診断方法の確立を目指している。昭和62年度以来、文部省の科学研究費の補助によりこの新しい診断方法の開発を行ってきた。その過程で、数々の問題に行き当たったが、もなかでも問題だったのは、「外から見えない大腿骨と脛骨の相対変位をどのように計測するか」ということだった。本研究では、生体に無害である超音波を用いることで、この問題を解決することを試みた。まず、予備実験では音波測定装置を、電子冷熱器、被験体を入れる浴槽、超音波トランスデューサとその位置決め器、パルスレシーバ、デジタルオシロスコープ、計測用パーソナルコンピュータ(本科学研究費にて購入)を用いて構成した。豚のもも肉を被験体として、生体内における音波速度を計測したところ、1564m/sとなった。予備実験における音速の結果を基に、本実験を行った。音波測定装置を、すでに開発済みの「膝関節動揺性試験ロボット」(科学研究費による開発)に組み込んだ。測定対象として12人の健常な人間の膝を用いた。動揺性試験を試みる手順で膝関節を装具に固定し、超音波による膝関節の相対変位と、レントゲンによる相対変位を比較した。その結果、超音波で測定された変位は、レントゲンで測定された変位に対し相関係数0.98で相関しており、99%信頼域も極めて小さかった。つまり、超音波により膝の相対変位が計測可能であることが分かった。さらに、超音波を用いた膝動揺性の測定の結果と、用いなかった測定の結果を調べたところ、全体としては差がなかったものの、超音波を用いたほうが測定のばらつきが小さくなる傾向を示した。これは、従来の方法では解決できなかった軟組織の厚みの影響を、超音波による方法で除外したためであると考えられた。超音波による骨の位置計測方法を確立し、その有効性を確認した。本方法を用いて、ロボティクスによる膝靭帯の損傷診断をさらに信頼性のあるシステムに改良中である。

The aim of this paper is to establish a diagnostic method for traumatic injury by means of dynamic examination. Since 1962, the Ministry of Education has been supporting the development of new diagnostic methods. The process of the problem, the number of problems, the problem, the problem. This study attempts to solve the problem of biological harmlessness by using ultrasound. In addition, it is composed of an ultrasonic measuring device, an electronic cooler, a substrate insertion bath, an ultrasonic position detector, a liquid crystal display, a liquid crystal display, and a measurement software (purchased at the expense of this scientific research). The velocity of sound waves in the body of the pig was measured at 1564m/s. To prepare for the speed of sound, the results of the basic, basic, and practical operations. The development of the acoustic measurement device is based on the "knee joint dynamic test"(scientific research fee development). The measurement of the image of 12 healthy people in the knee The knee joint is fixed by the knee joint, and the knee joint is fixed by the ultrasonic wave. The correlation coefficient of the ultrasonic measurement was 0.98 and the correlation coefficient was 99%. The ultrasonic wave can be measured in different positions. In addition, the measurement results of knee mobility with ultrasonic wave are adjusted, and the overall difference between knee mobility and ultrasonic wave is shown. The method of ultrasonic wave is the only one that can solve the problem. The method for measuring the position of the bone by ultrasonic wave is established and its effectiveness is confirmed. The method is applied to improve the reliability of knee joint fracture diagnosis.

项目成果

藤江 裕道: "膝力学試験ロボットの試作" 整形外科バイオメカニクス. 11. 81-84 (1990)

Hiromichi Fujie：“膝关节力学测试机器人的原型”《骨科生物力学》，11. 81-84 (1990)。

塚本 行男: "Biporlar型人工骨頭の動き" 医学のあゆみ. 147(11). 895-896 (1991)

Yukio Tsukamoto：“双极人工骨头的运动”医学史 147(11)。

塚本 行男: "人工関節の発展と現状およびその問題点" 北里医学. 21(2). 181-190 (1991)

Yukio Tsukamoto：“人工关节的发展、现状和问题”Kitasato Igaku 21（2）（1991）。

K.Mabuchi: "Stiffness of Canine Stifle Joint Ligaments at Laratively High Rate of Elongation" Journal of Biomechanical Engineering. 112(4). 404-409 (1991)

K.Mabuchi：“犬膝关节韧带在较高伸长率下的刚度”生物力学工程学杂志。

Hiromichi Fujie: "The Use of Robotics Technology to Study Joint KinematicsーA New Methodologyー" Journal of Bio Engineering. (1993)

Hiromichi Fujie：“利用机器人技术研究关节运动学——一种新方法——”生物工程学杂志（1993）。