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
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Description
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。
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。
[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、
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。
[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。
(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、
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)。
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。
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。
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。
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)、
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。
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。
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)
Claims (4)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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1~3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。
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| 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)
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| JP2023073662A JP2023073662A (ja) | 2023-05-26 |
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| 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 |
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| 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 |
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