JP7732664B2 - Prediction method for postoperative implant subsidence - Google Patents
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Description
本発明は、人工股関節インプラント挿入術における術後インプラント沈下量の予測方法に関する。 The present invention relates to a method for predicting the amount of postoperative implant subsidence in artificial hip joint implant insertion surgery.
変形性股関節症などの股関節疾患に対する治療として、人工股関節を挿入する手術(人工股関節全置換術あるいは人工骨頭挿入術、人工股関節インプラント挿入術とも呼ばれる)が行われている。この人工股関節インプラント挿入術は、日本国内で年間約１０万件実施されている。
この手術では、ハンマーを用いてブローチ若しくはラスプと呼ばれる機器を大腿骨内に叩打し挿入することで大腿骨内の形成(ブローチングと呼ばれる)及び適切と思われる人工股関節サイズを判断する。その後、人工股関節を叩打し、人工股関節を大腿骨に挿入する。このハンマーによる叩打が強すぎると医原性骨折が生じ、弱すぎると術後インプラント沈下といった合併症が生じる。すなわち、ハンマリングによる叩打が強すぎると医原性骨折が生じるので術者は、骨折が生じる前に叩打を終了する。しかし、この叩打が弱すぎると手術数週間後に大腿骨の中にインプラントが沈み込む合併症（術後ステム沈下ともよばれる）が生じる。
このハンマリング手技の妥当性（叩く強さや回数）は術者の主観的な技術的経験に基づき判断され、客観的な妥当性の評価方法は存在しなかった。
Surgery to insert an artificial hip joint (also known as total hip replacement, femoral head replacement, or artificial hip implant surgery) is performed as a treatment for hip joint diseases such as osteoarthritis. Approximately 100,000 artificial hip joint implant surgeries are performed annually in Japan.
In this surgery, a hammer is used to insert an instrument called a broach or rasp into the femur, which determines the formation within the femur (called broaching) and the appropriate size of the artificial hip joint. The artificial hip joint is then hammered into the femur, and inserted into the femur. If the hammering is too strong, an iatrogenic fracture can occur, while if it is too weak, complications such as postoperative implant subsidence can occur. In other words, if the hammering is too strong, an iatrogenic fracture can occur, so the surgeon stops the hammering before a fracture occurs. However, if the hammering is too weak, a complication occurs in which the implant sinks into the femur several weeks after surgery (also known as postoperative stem subsidence).
The validity of this hammering technique (strength and number of hits) was judged based on the subjective technical experience of the surgeon, and there was no objective method for evaluating validity.
本発明の課題は、定量的に人工股関節インプラント挿入術における術後インプラント沈下量を定量的に予測し、術後合併症の発生を防止する方法を提供することにある。 The objective of the present invention is to provide a method for quantitatively predicting the amount of postoperative implant subsidence during artificial hip joint implant insertion surgery and preventing the occurrence of postoperative complications.
そこで本発明者は、叩打音の強さと周波数を解析し、その両者を用いれば術後インプラントの沈下量を予測できるのではないかと着想し、種々検討を行った。手術中のブローチングの際の叩打音を、集音マイクを介してコンピュータに記録し、その叩打音の周波数と音圧を、術後インプラント沈下が生じた場合と生じていない場合を検討したところ、特定の周波数における音圧において、術後インプラント沈下が生じ、一方特定の周波数における音圧で術後インプラント沈下が生じていることを見出した。
しかし、この音圧は、叩く強さにより影響を受けるため、再現性のある評価にはできなかった。そこで、全体の音圧で各周波数領域の音の強さを割ったパラメータ（音圧比）を用いることで、叩く強さに影響されない叩打音の客観的特性評価ができることを見出した。そして、この音圧比を用いて、術後インプラント沈下が生じた叩打音と生じていない叩打音の違いを解析した結果、特定の低周波数領域では術後インプラント沈下が生じ、特定の高周波数領域では術後インプラント沈下が生じないことが、統計的な有意差をもって認められた。
次に本発明者は、統計的な手法により、前記術後インプラント沈下が生じる周波数領域と生じない周波数領域の音圧比を用いて線形回帰を行い、術後インプラント沈下量を予測できる予測式を確立した。従って、コンピュータを介して、叩打音に基づいてこの予測式により術後インプラント沈下量を計算すれば、術後インプラント沈下量が正確に予測でき、術後合併症の発生を防止できることを見出し、本発明を完成した。
Therefore, the inventors came up with the idea that analyzing the strength and frequency of the tapping sound and using both of these could predict the amount of postoperative implant subsidence, and conducted various studies.The tapping sound during broaching during surgery was recorded on a computer using a sound-collecting microphone, and the frequency and sound pressure of the tapping sound were examined in cases where postoperative implant subsidence occurred and cases where it did not, and it was found that postoperative implant subsidence occurred at sound pressures of certain frequencies, and on the other hand, at sound pressures of certain frequencies.
However, this sound pressure is affected by the strength of the tap, making it impossible to perform a reproducible evaluation. Therefore, we discovered that by using a parameter (sound pressure ratio) obtained by dividing the sound intensity in each frequency range by the overall sound pressure, we could objectively evaluate the characteristics of tapping sounds that are not affected by the strength of the tap. Using this sound pressure ratio, we analyzed the differences between tapping sounds that caused postoperative implant subsidence and those that did not. We found a statistically significant difference between tapping sounds that caused postoperative implant subsidence in certain low-frequency ranges and those that did not in certain high-frequency ranges.
Next, the inventors used a statistical method to perform linear regression using the sound pressure ratio between the frequency ranges where postoperative implant subsidence occurs and the frequency ranges where it does not occur, and established a prediction formula that can predict the amount of postoperative implant subsidence. Therefore, they found that if the amount of postoperative implant subsidence is calculated using this prediction formula based on tapping sounds via a computer, the amount of postoperative implant subsidence can be accurately predicted and the occurrence of postoperative complications can be prevented, and they have completed the present invention.
すなわち、本発明は、次の発明［１］～［５］を提供するものである。
［１］人工股関節インプラント挿入術において、
（１）集音マイクと、入力された音の音圧と周波数を解析できるソフトとを有するコンピュータに、ブローチング時の叩打音を、集音マイクを介して入力するステップ、
（２）（ａ）叩打音の全体の音圧と（ｂ）各周波数領域の音圧との比（音圧比：ｂ／ａ）を求めるステップ、及び
（３）０．５～３．０ｋＨｚの低周波領域の音圧比と、８．５～９．５ｋＨｚの高周波領域の音圧比とから、次式により術後インプラント沈下量（ｍｍ）を予測するステップ、
That is, the present invention provides the following inventions [1] to [5].
[1] In artificial hip joint implant insertion surgery,
(1) A step of inputting the tapping sound during broaching via a sound collection microphone into a computer having a sound collection microphone and software capable of analyzing the sound pressure and frequency of the input sound;
(2) (a) calculating the ratio of the overall sound pressure of the tapping sound to (b) the sound pressure in each frequency range (sound pressure ratio: b/a); and (3) predicting the postoperative implant subsidence (mm) using the following formula from the sound pressure ratio in the low frequency range of 0.5 to 3.0 kHz and the sound pressure ratio in the high frequency range of 8.5 to 9.5 kHz.
［数１］
術後インプラント沈下量＝α＋β×（前記低周波領域の音圧比）－γ×（前記高周波領域の音圧比）
（式中、α、β及びγは、線形回帰により得られる数値を示す）、
を有する術後インプラント沈下量を予測する方法。
[Equation 1]
Postoperative implant subsidence amount = α + β × (sound pressure ratio in the low frequency region) - γ × (sound pressure ratio in the high frequency region)
(wherein α, β, and γ represent values obtained by linear regression).
A method for predicting postoperative implant subsidence.
［２］使用するコンピュータが、ステップ（２）及びステップ（３）を行うソフトを有するものである、［１］記載の術後インプラント沈下量を予測する方法。
［３］前記０．５～３．０ｋＨｚの低周波領域が、０．５～１．０ｋＨｚ、１．０～１．５ｋＨｚ、１．５～２．０ｋＨｚ、２．０～２．５ｋＨｚ及び２．５～３．０ｋＨｚから選ばれる低周波領域である［１］又は［２］記載の術後インプラント沈下量を予測する方法。
［４］前記８．５～９．５ｋＨｚの高周波領域が、８．５～９．０ｋＨｚ及び９．０～９．５ｋＨｚから選ばれる高周波領域である［１］～［３］のいずれかに記載の術後インプラント沈下量を予測する方法。
［５］前記０．５～３．０ｋＨｚの低周波領域が、２．５～３．０ｋＨｚの低周波領域であり、前記８．５～９．５ｋＨｚの高周波領域が、９．０～９．５ｋＨｚの高周波領域であり、αが２．６３４、βが３．２６８、γが４．９５６である［１］～［４］のいずれかに記載の術後インプラント沈下量を予測する方法。
[2] The method for predicting the amount of postoperative implant subsidence described in [1], wherein the computer used has software for performing steps (2) and (3).
[3] The method for predicting postoperative implant subsidence according to [1] or [2], wherein the low frequency range of 0.5 to 3.0 kHz is a low frequency range selected from 0.5 to 1.0 kHz, 1.0 to 1.5 kHz, 1.5 to 2.0 kHz, 2.0 to 2.5 kHz, and 2.5 to 3.0 kHz.
[4] The method for predicting postoperative implant subsidence according to any one of [1] to [3], wherein the high frequency range of 8.5 to 9.5 kHz is a high frequency range selected from 8.5 to 9.0 kHz and 9.0 to 9.5 kHz.
[5] The method for predicting postoperative implant subsidence according to any one of [1] to [4], wherein the low frequency region of 0.5 to 3.0 kHz is a low frequency region of 2.5 to 3.0 kHz, the high frequency region of 8.5 to 9.5 kHz is a high frequency region of 9.0 to 9.5 kHz, α is 2.634, β is 3.268, and γ is 4.956.
本発明方法によれば、人工股関節インプラント挿入術における術後インプラントの沈下量が正確に予測できるので、術後合併症の発生を防止できる。 The method of the present invention makes it possible to accurately predict the amount of implant subsidence after hip prosthesis insertion, thereby preventing postoperative complications.
本発明は、人工股関節インプラント挿入術において、術後インプラントの沈下量を予測する方法であって、次のステップ（１）～（３）を有するを有する術後インプラント沈下量を予測する方法である。
（１）集音マイクと、入力された音の音圧と周波数を解析できるソフトとを有するコンピュータに、ブローチングの叩打音を、集音マイクを介して入力するステップ、
（２）（ａ）叩打音の全体の音圧と（ｂ）各周波数領域の音圧との比（音圧比：ｂ／ａ）を求めるステップ、及び
（３）０．５～３．０ｋＨｚの低周波領域の音圧比と、８．５～９．５ｋＨｚの高周波領域の音圧比とから、次式により術後インプラント沈下量（ｍｍ）を予測するステップ、
The present invention is a method for predicting the amount of postoperative implant subsidence in artificial hip joint implant insertion surgery, which includes the following steps (1) to (3):
(1) inputting the tapping sound of the broaching via a sound collecting microphone into a computer having software capable of analyzing the sound pressure and frequency of the input sound;
(2) (a) calculating the ratio of the overall sound pressure of the tapping sound to (b) the sound pressure in each frequency range (sound pressure ratio: b/a); and (3) predicting the postoperative implant subsidence (mm) using the following formula from the sound pressure ratio in the low frequency range of 0.5 to 3.0 kHz and the sound pressure ratio in the high frequency range of 8.5 to 9.5 kHz.
［数２］
術後インプラント沈下量＝α＋β×（前記低周波領域の音圧比）－γ×（前記高周波領域の音圧比）
（式中、α、β及びγは、線形回帰により得られる数値を示す）。
[Equation 2]
Postoperative implant subsidence amount = α + β × (sound pressure ratio in the low frequency region) - γ × (sound pressure ratio in the high frequency region)
(wherein α, β and γ represent values obtained by linear regression).
従来から行われている人工股関節インプラント挿入術は、ブローチ若しくはラスプと呼ばれる機器を大腿骨内に叩打し挿入することで大腿骨内を形成し(ブローチング)、適切と思われる人工股関節サイズを判断、その後、ハンマーを用いて人工股関節を叩打し、人工股関節を大腿骨に挿入する（図１）。このハンマーによる叩打が強すぎると医原性骨折が生じ、弱すぎると術後インプラント沈下といった合併症が生じる。すなわち、ハンマリングによる叩打が強すぎると医原性骨折が生じるので術者は、骨折が生じる前に叩打を終了する。しかし、この叩打が弱すぎると、図２のように、手術数週間後に大腿骨の中にインプラントが沈み込む合併症（術後ステム沈下ともよばれる）が生じる。このハンマリング手技の妥当性（叩く強さや回数）は術者の主観的な技術的経験に基づき判断されていた。
そこで、本発明者は、叩打音の強さと周波数を解析し、その両者を用いれば術後インプラントの沈下量を予測できるのではないかと着想し、種々検討を行った。手術中のブローチング時の叩打音を、集音マイクを介してコンピュータに記録し、その叩打音の周波数と音圧を、術後インプラント沈下が生じた場合と生じていない場合を検討したところ、特定の周波数における音圧において、術後インプラント沈下が生じ、一方特定の周波数における音圧で術後インプラント沈下が生じていることを見出した（図３）。
しかし、この音圧は、叩く強さにより影響を受けるため、再現性のある評価にはできなかった。そこで、全体の音圧で各周波数領域の音の強さを割ったパラメータ（音圧比）を用いることで、叩く強さに影響されない叩打音の客観的特性評価ができることを見出した。そして、この音圧比を用いて、術後インプラント沈下が生じた叩打音と生じていない叩打音の違いを解析した結果、特定の低周波数領域では術後インプラント沈下が生じ、特定の高周波数領域では術後インプラント沈下が生じないことが、統計的な有意差をもって認められた（図４）。
次に本発明者は、統計的な手法により、前記術後インプラント沈下が生じる周波数領域と生じない周波数領域の音圧比を用いて線形回帰を行い、術後インプラント沈下量を予測できる前記の予測式を確立した。従って、コンピュータを介して、叩打音に基づいて前記ステップ（１）～（３）のステップを行えば、術後インプラント沈下量が正確に予測でき、術後合併症の発生を防止できることを見出したのである。
Traditional hip implant insertion involves inserting an instrument called a broach or rasp into the femur by hammering it into the femur (broaching), determining the appropriate size of the prosthesis, and then hammering the prosthesis into the femur with a hammer (Figure 1). If the hammering is too strong, iatrogenic fractures can occur, while if it is too weak, complications such as postoperative implant subsidence can occur. In other words, hammering too strongly can result in iatrogenic fractures, so the surgeon stops hammering before a fracture occurs. However, if the hammering is too weak, as shown in Figure 2, the implant can sink into the femur several weeks after surgery, a complication known as postoperative stem subsidence. The appropriateness of this hammering technique (strength and number of hammerings) is determined based on the surgeon's subjective technical experience.
Therefore, the inventors came up with the idea that analyzing the strength and frequency of the tapping sound and using both of these could predict the amount of postoperative implant subsidence, and conducted various studies.The tapping sound during broaching during surgery was recorded on a computer using a sound-collecting microphone, and the frequency and sound pressure of the tapping sound were examined in cases where postoperative implant subsidence occurred and cases where it did not.It was found that postoperative implant subsidence occurred at sound pressures of certain frequencies, and also at sound pressures of certain other frequencies (Figure 3).
However, this sound pressure is affected by the strength of the tap, making it impossible to perform a reproducible evaluation. Therefore, we discovered that by using a parameter (sound pressure ratio) obtained by dividing the sound intensity in each frequency range by the overall sound pressure, we could objectively evaluate the characteristics of tapping sounds that are not affected by the strength of the tap. Using this sound pressure ratio, we analyzed the differences between tapping sounds that caused postoperative implant subsidence and those that did not. We found a statistically significant difference between tapping sounds that caused postoperative implant subsidence in certain low-frequency ranges and those that did not in certain high-frequency ranges (Figure 4).
Next, the inventors established the above-mentioned prediction formula, which can predict the amount of postoperative implant subsidence, by performing linear regression using a statistical method using the sound pressure ratio between the frequency range in which postoperative implant subsidence occurs and the frequency range in which it does not occur. Therefore, they found that if the above-mentioned steps (1) to (3) are performed via a computer based on the tapping sound, the amount of postoperative implant subsidence can be accurately predicted and the occurrence of postoperative complications can be prevented.
本発明の前記ステップ（１）～（３）について説明する。
ステップ（１）は、集音マイクと、入力された音の音圧と周波数を解析できるソフトとを有するコンピュータに、ブローチングの叩打音を、集音マイクを介して入力するステップである。
用いられるコンピュータとしては、ＰＣ、タブレット、スマートフォンなどが挙げられる。
コンピュータは、集音マイクと、入力された音の音圧と周波数を解析できるソフトとを具備する。集音マイクによってコンピュータに入力されたブローチングの叩打音を、音の音圧と周波数に分けて解析できるソフトが必要になる。このようなソフトは、通常の音響分野で使用されるソフトであればよい。
ステップ（１）では、このような構成を有するコンピュータに、ブローチングの叩打音を、集音マイクを介して入力する。
ここで、入力する叩打音は、ブローチングのハンマリングの最終段階の３回～５回程度が好ましい。
用いられる人工股関節インプラントとしては、実際に患者に挿入されるブローチなどが挙げられる。これらのインプラントの材質は、ステンレスなどである。また、ハンマーとしては、ステンレスハンマーなどが挙げられる。前記叩打音の周波数は、インプラント及びハンマーにより相違するので、実際に使用するインプラント及びハンマーの叩打音を用いて、予め後述のステップ（２）及び（３）のデータを取っておくのが望ましい。
ステップ（１）を５５例について行い、術後インプラント沈下が生じた例と生じなかった例を集計したグラフが、図３である。図３から、高周波領域に術後インプラント沈下が生じなかった例がある傾向が伺えるが、明確ではない。
The steps (1) to (3) of the present invention will now be described.
Step (1) is a step in which the tapping sound of broaching is input via a sound-collecting microphone to a computer having software capable of analyzing the sound pressure and frequency of the input sound.
Examples of computers that can be used include PCs, tablets, and smartphones.
The computer is equipped with a sound-collecting microphone and software that can analyze the sound pressure and frequency of the input sound. Software is required that can analyze the broaching impact sound input to the computer by the sound-collecting microphone by dividing it into sound pressure and frequency. This software can be any software commonly used in the field of acoustics.
In step (1), the sound of broaching is input to a computer having such a configuration via a sound-collecting microphone.
Here, the tapping sounds to be input are preferably about 3 to 5 times in the final stage of hammering in broaching.
The artificial hip joint implants used include broaches that are actually inserted into patients. These implants are made of stainless steel or the like. The hammers used include stainless steel hammers or the like. Since the frequency of the tapping sound differs depending on the implant and hammer, it is desirable to collect data for steps (2) and (3) described below in advance using the tapping sound of the implant and hammer that will actually be used.
Step (1) was performed on 55 cases, and the cases in which postoperative implant subsidence occurred and those in which it did not are tabulated in a graph shown in Figure 3. From Figure 3, it can be seen that there is a tendency for some cases in the high frequency range in which postoperative implant subsidence did not occur, but this is not clear.
ステップ（２）は、（ａ）叩打音の全体の音圧と（ｂ）各周波数領域の音圧との比（音圧比：ｂ／ａ）を求めるステップである。
音圧は、叩く強さにより影響を受けるため、再現性のある評価にはできなかった。そこで、全体の音圧（ａ）で各周波数領域の音圧（ｂ）を割ったパラメータ（ｂ／ａ：音圧比）を用いることで、叩く強さに影響されない叩打音の客観的特性評価ができることを見出した。
各周波数領域における音圧比（ｂ／ａ）と術後インプラント沈下が生じた例と生じなかった例を集計したグラフが、図４である。図４から、特定の低周波数領域（０．５～３．０ｋＨｚ）では術後インプラント沈下が生じ、特定の高周波数領域（８．５～９．５ｋＨｚ）では術後インプラント沈下が生じないことが、統計的な有意差をもって認められる。
Step (2) is a step of finding the ratio (sound pressure ratio: b/a) between (a) the overall sound pressure of the tapping sound and (b) the sound pressure in each frequency range.
Since sound pressure is affected by the strength of the tap, it was not possible to perform a reproducible evaluation. Therefore, we discovered that by using a parameter (b/a: sound pressure ratio) obtained by dividing the sound pressure in each frequency range (b) by the overall sound pressure (a), it is possible to objectively evaluate the characteristics of tapping sounds that are not affected by the strength of the tap.
A graph tabulating the sound pressure ratio (b/a) in each frequency range and the cases in which postoperative implant subsidence occurred and those in which it did not occur is shown in Figure 4. From Figure 4, it is clear, with statistical significance, that postoperative implant subsidence occurs in a specific low frequency range (0.5 to 3.0 kHz), but does not occur in a specific high frequency range (8.5 to 9.5 kHz).
ステップ（３）は、０．５～３．０ｋＨｚの低周波領域の音圧比と、８．５～９．５ｋＨｚの高周波領域の音圧比とから、次式により術後インプラント沈下量（ｍｍ）を予測するステップである。 Step (3) is a step in which the postoperative implant subsidence (mm) is predicted using the following formula based on the sound pressure ratio in the low-frequency range of 0.5 to 3.0 kHz and the sound pressure ratio in the high-frequency range of 8.5 to 9.5 kHz.
［数３］
術後インプラント沈下量＝α＋β×（前記低周波領域の音圧比）－γ×（前記高周波領域の音圧比）
（式中、α、β及びγは、線形回帰により得られる数値を示す）、
[Equation 3]
Postoperative implant subsidence amount = α + β × (sound pressure ratio in the low frequency region) - γ × (sound pressure ratio in the high frequency region)
(wherein α, β, and γ represent values obtained by linear regression).
上記式は、過去に行った図４の結果を線形回帰することにより得られた。ここで線形回帰のソフトとしては、ＩＢＭ ＳＰＳＳ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ、ＩＢＭ ＳＰＳＳ Ｍｏｄｅｌｅｒ、ＪＭＰなどを用いることができる。
前記０．５～３．０ｋＨｚの低周波領域の音圧比としては、これらの領域全体の音圧比でもよいが、０．５～１．０ｋＨｚ、１．０～１．５ｋＨｚ、１．５～２．０ｋＨｚ、２．０～２．５ｋＨｚ及び２．５～３．０ｋＨｚから選ばれる低周波領域の音圧比を用いるのが好ましく、さらに２．５～３．０ｋＨｚから選ばれる低周波領域の音圧比を用いるのがより好ましい。
また、前記８．５～９．５ｋＨｚの高周波領域の音圧比としては、８．５～９．０ｋＨｚ及び９．０～９．５ｋＨｚから選ばれる高周波領域の音圧比を用いるのが好ましく、９．０～９．５ｋＨｚの高周波領域の音圧比を用いるのがより好ましい。。
さらに、２．５～３．０ｋＨｚの低周波領域の音圧比と、９．０～９．５ｋＨｚの高周波領域の音圧比を用いるのが好ましい。このとき、式中のαが２．６３４、βが３．２６８、γが４．９５６であるのが好ましい。
The above formula was obtained by linear regression of the previous results shown in Fig. 4. Here, IBM SPSS Statistics, IBM SPSS Modeler, JMP, etc. can be used as linear regression software.
The sound pressure ratio in the low frequency region of 0.5 to 3.0 kHz may be the sound pressure ratio of the entire region, but it is preferable to use a sound pressure ratio in a low frequency region selected from 0.5 to 1.0 kHz, 1.0 to 1.5 kHz, 1.5 to 2.0 kHz, 2.0 to 2.5 kHz, and 2.5 to 3.0 kHz, and it is more preferable to use a sound pressure ratio in a low frequency region selected from 2.5 to 3.0 kHz.
Furthermore, as the sound pressure ratio in the high frequency range of 8.5 to 9.5 kHz, it is preferable to use a sound pressure ratio in a high frequency range selected from 8.5 to 9.0 kHz and 9.0 to 9.5 kHz, and it is more preferable to use a sound pressure ratio in the high frequency range of 9.0 to 9.5 kHz.
Furthermore, it is preferable to use the sound pressure ratio in the low frequency range of 2.5 to 3.0 kHz and the sound pressure ratio in the high frequency range of 9.0 to 9.5 kHz, where α, β, and γ are preferably 2.634, 3.268, and 4.956, respectively.
ステップ（２）と（３）は、予め使用するコンピュータに、同じハンマーとインプラントを使用して、ステップ（２）及びステップ（３）を行ったデータを導入しておくのが好ましい。 For steps (2) and (3), it is preferable to pre-load the computer with data from steps (2) and (3) performed using the same hammer and implant.
後記実施例に示すように、本発明方法により得られた術後インプラント沈下量が３ｍｍ以下あれば、実際の術後インプラント沈下量も３ｍｍ以下であると正確に予測でき、術後合併症の発生を防止できる。 As shown in the examples below, if the postoperative implant subsidence achieved by the method of the present invention is 3 mm or less, it can be accurately predicted that the actual postoperative implant subsidence will also be 3 mm or less, preventing the occurrence of postoperative complications.
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will now be described in more detail using examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例１
人工股関節インプラント及びハンマーとして、ストライカー社のアコード２を用いて、大腿骨への人工股関節インプラント挿入術の予備試験を行った。
集音マイクには、ブローチングの最終段階の３～５回の叩打音を入力した。
ステップ（１）を５５例について行い、術後インプラント沈下が生じた例と生じなかった例を集計したグラフが、図３である。図３から、高周波領域に術後インプラント沈下が生じなかった例がある傾向が伺えるが、明確ではない。
Example 1
A preliminary test of femoral prosthetic hip implant insertion was performed using a Stryker Accord 2 prosthetic hip implant and hammer.
The sound of three to five taps at the final stage of broaching was input into the sound-collecting microphone.
Step (1) was performed on 55 cases, and the cases in which postoperative implant subsidence occurred and those in which it did not are tabulated in a graph shown in Figure 3. From Figure 3, it can be seen that there is a tendency for some cases in the high frequency range in which postoperative implant subsidence did not occur, but this is not clear.
各周波数領域における音圧比（ｂ／ａ）と術後インプラント沈下が生じた例と生じなかった例を集計したグラフが、図４である（ステップ（２））。図４から、特定の低周波数領域（０．５～３．０Ｈｚ）では術後インプラント沈下が生じ、特定の高周波数領域（８．５～９．５Ｈｚ）では術後インプラント沈下が生じないことが、統計的な有意差をもって認められる。 Figure 4 is a graph summarizing the sound pressure ratio (b/a) in each frequency range and the cases in which postoperative implant subsidence occurred and those in which it did not (Step (2)). Figure 4 shows, with statistical significance, that postoperative implant subsidence occurs in a specific low-frequency range (0.5-3.0 Hz), but does not occur in a specific high-frequency range (8.5-9.5 Hz).
図４のデータの中の２．５～３．０ｋＨｚの低周波領域の音圧比と、９．０～９．５ｋＨｚの高周波領域の音圧比を用い、ＩＢＭ ＳＰＳＳ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓにより線形回帰を行った。その結果、下記の回帰式が得られた。 Linear regression was performed using IBM SPSS Statistics using the sound pressure ratio in the low-frequency range of 2.5 to 3.0 kHz and the sound pressure ratio in the high-frequency range of 9.0 to 9.5 kHz from the data in Figure 4. As a result, the following regression equation was obtained.
［数４］
術後インプラント沈下量＝２．６３４＋３．２６８×（前記低周波領域の音圧比）－４．９５６×（前記高周波領域の音圧比）（Ｒ2＝０．３６１）
[Equation 4]
Postoperative implant subsidence amount=2.634+3.268×(sound pressure ratio in the low frequency region)−4.956×(sound pressure ratio in the high frequency region) (R 2 =0.361)
このデータを用いて、術後インプラント沈下量のカットオフ値を３ｍｍと５ｍｍと設定すると（つまり、術後に３ｍｍ以上沈むかどうか、５ｍｍ以上沈むかどうか）、表１に示す高い予測精度を示した。 Using this data, when the cutoff values for postoperative implant subsidence were set at 3 mm and 5 mm (i.e., whether the implant would subside by 3 mm or more, or 5 mm or more after surgery), high prediction accuracy was demonstrated, as shown in Table 1.
Claims (4)
（１）集音マイクと、入力された音の音圧と周波数を解析できるソフトとを有するコンピュータが、ブローチングの叩打音を、集音マイクを介して集音するステップ、
（２）前記コンピュータが、（ａ）叩打音の全体の音圧と（ｂ）各周波数領域の音圧との比（音圧比：ｂ／ａ）を求めるステップ、及び
（３）前記コンピュータが、０．５～３．０ｋＨｚの低周波領域の音圧比と、８．５～９．５ｋＨｚの高周波領域の音圧比とから、次式により術後インプラント沈下量（ｍｍ）を予測するステップ、
［数１］
術後インプラント沈下量＝α＋β×（前記低周波領域の音圧比）－γ×（前記高周波領域の音圧比）
（式中、α、β及びγは、線形回帰により得られる数値を示す）、
を有する術後インプラント沈下量を予測する方法。 In hip joint implant insertion surgery,
(1) A step in which a computer having a sound collection microphone and software capable of analyzing the sound pressure and frequency of input sound collects the tapping sound of broaching via the sound collection microphone;
(2) the computer calculates the ratio (sound pressure ratio: b/a) between (a) the overall sound pressure of the tapping sound and (b) the sound pressure in each frequency range, and (3) the computer predicts the postoperative implant subsidence (mm) using the following formula from the sound pressure ratio in the low frequency range of 0.5 to 3.0 kHz and the sound pressure ratio in the high frequency range of 8.5 to 9.5 kHz:
[Equation 1]
Postoperative implant subsidence amount = α + β × (sound pressure ratio in the low frequency region) - γ × (sound pressure ratio in the high frequency region)
(wherein α, β, and γ represent values obtained by linear regression).
A method for predicting postoperative implant subsidence.
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