Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7732664B2 - 術後インプラント沈下量の予測方法 - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7732664B2 - 術後インプラント沈下量の予測方法 - Google Patents

術後インプラント沈下量の予測方法

Info

Publication number
JP7732664B2
JP7732664B2 JP2021186253A JP2021186253A JP7732664B2 JP 7732664 B2 JP7732664 B2 JP 7732664B2 JP 2021186253 A JP2021186253 A JP 2021186253A JP 2021186253 A JP2021186253 A JP 2021186253A JP 7732664 B2 JP7732664 B2 JP 7732664B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
khz
sound pressure
sound
frequency range
postoperative
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021186253A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023073662A (ja
Inventor
康弘 本間
徐 庄
太一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Juntendo University
Original Assignee
Juntendo University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Juntendo University filed Critical Juntendo University
Priority to JP2021186253A priority Critical patent/JP7732664B2/ja
Publication of JP2023073662A publication Critical patent/JP2023073662A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7732664B2 publication Critical patent/JP7732664B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Prostheses (AREA)

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。
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。
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。
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。
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、
[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。
[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。
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。
ハンマーを用いてブローチや人工股関節を叩打し、ブローチや人工股関節を大腿骨に挿入する様子を示す図である。 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)が生じる様子を示す図である。 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(Subsidence)と生じなかった例(no Subsidence)を集計したグラフである。 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(Subsidence)と生じなかった例(no Subsidence)を集計したグラフである。
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、
[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)。
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。
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。
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。
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。
[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)、
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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)
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。

Claims (4)

  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、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。
  2. 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請求項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請求項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である請求項1~のいずれか1項記載の術後インプラント沈下量を予測する方法。
JP2021186253A 2021-11-16 2021-11-16 術後インプラント沈下量の予測方法 Active JP7732664B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021186253A JP7732664B2 (ja) 2021-11-16 2021-11-16 術後インプラント沈下量の予測方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021186253A JP7732664B2 (ja) 2021-11-16 2021-11-16 術後インプラント沈下量の予測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023073662A JP2023073662A (ja) 2023-05-26
JP7732664B2 true JP7732664B2 (ja) 2025-09-02

Family

ID=86425841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021186253A Active JP7732664B2 (ja) 2021-11-16 2021-11-16 術後インプラント沈下量の予測方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7732664B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025206047A1 (ja) * 2024-03-26 2025-10-02 学校法人順天堂 叩打音判定装置、モデル学習装置、叩打音判定方法、及びプログラム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170112634A1 (en) 2014-06-03 2017-04-27 The Regents Of The University Of California Objective, Real-Time Acoustic Measurement and Feedback for Proper Fit and Fill of Hip Implants
JP2017164053A (ja) 2016-03-14 2017-09-21 学校法人北里研究所 人工関節置換術における骨頭受け側コンポーネント設置不良防止システム
JP2020534986A (ja) 2017-09-29 2020-12-03 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック 外科用移植材料を挿入するためのデバイス

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170112634A1 (en) 2014-06-03 2017-04-27 The Regents Of The University Of California Objective, Real-Time Acoustic Measurement and Feedback for Proper Fit and Fill of Hip Implants
JP2017164053A (ja) 2016-03-14 2017-09-21 学校法人北里研究所 人工関節置換術における骨頭受け側コンポーネント設置不良防止システム
JP2020534986A (ja) 2017-09-29 2020-12-03 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック 外科用移植材料を挿入するためのデバイス

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023073662A (ja) 2023-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8236005B2 (en) System and method for preventing intraoperative fracture in cementless hip arthroplasty
Audigé et al. Path analysis of factors for delayed healing and nonunion in 416 operatively treated tibial shaft fractures
Borghi et al. Assessment of spring cranioplasty biomechanics in sagittal craniosynostosis patients
Oberst et al. Vibro-acoustic and nonlinear analysis of cadavric femoral bone impaction in cavity preparations
JP7732664B2 (ja) 術後インプラント沈下量の予測方法
Potdukhe et al. Evaluation of implant stability and increase in bone height in indirect sinus lift done with the osseodensification and osteotome technique: a systematic review and meta-analysis
Morohashi et al. Acoustic pattern evaluation during cementless hip arthroplasty surgery may be a new method for predicting complications
Yoo et al. Comparison between cementless and cemented bipolar hemiarthroplasty for treatment of unstable intertrochanteric fractures: systematic review and meta-analysis
Bosc et al. Influence of soft tissue in the assessment of the primary fixation of acetabular cup implants using impact analyses
Min et al. Salvage treatment of failed internal fixation of intertrochanteric fractures: what factors determine the failure of treatment?
McConnell et al. The clinical relevance of sound changes produced during cementless hip arthroplasty: a correctly sized femoral broach creates a distinctive pattern of audio frequencies directly related to bone geometry
Crisman et al. Femoral component insertion monitoring using human cadaveric specimens
Pastrav et al. Detection of the insertion end point of cementless hip prostheses using the comparison between successive frequency response functions
Homma et al. Using an instrumented hammer during Summers osteotomy: an animal model
Bschorer et al. Speech assessment following microsurgical soft palate repair
Giardini et al. Monitoring femoral component insertion in cementless total hip arthroplasty
Bastard et al. Revisiting two thousand hinge fractures in open wedge high tibial osteotomy with a fifty years review: the oscillating saw cannot replace the traditional “ear-hand” dialogue between osteotome and hammer to estimate the elastic modulus of bone
US20060229534A1 (en) System and method for measuring coefficient variance of resonance frequency of musculoskeletal system
Goosens et al. The use of vibro-acoustic insertion impact analysis to monitor implant seating and early detect intra-operative fractures in cementless THA
Starch-Jensen et al. Transcrestal Maxillary Sinus Membrane Elevation using Osseodensification Compared with Alveolar Ridge Augmentation using the Lateral Window or Osteotome Technique: a Systematic Review and Meta-Analysis
Battula Experimental and numerical evaluation of the pullout strength of self-tapping bone screws in normal and osteoporotic bone
CN121051697B (zh) 多模态病理特征融合的泌尿结石碎石参数优化方法及系统
Huang et al. Key Decision‐Making in Post‐Failed Internal Fixation of Intertrochanteric Fractures Hip Arthroplasty: A Multicenter Retrospective Study on Fracture Healing's Impact on Femoral Component Selection
RU2826571C1 (ru) Способ прогнозирования первичной устойчивости дентальных имплантатов
CN120713684A (zh) 髋关节假体敲击到位判断方法、装置、医疗设备及介质

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240903

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250530

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250603

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250715

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250805

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250814

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7732664

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150