JP2004136016A - Antebrachial pronation/supination measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前腕の回内、回外の角度(手掌面を下に向けたり、上に向けたりする動作の角度)を測定する測定器及び測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
前腕の回内( Pronation )、回外( Supination )は日常生活にとって欠くことができないものであり、その障害は食事動作等の物を把持して移動させる動作に大きな影響を与える。回内、回外の可動動作範囲が少なくなったことを医学的には拘縮と呼ぶ。拘縮には外傷によるもの、麻痺によるもの等種々有るが、これらの拘縮に対して、リハビリ訓練が行われ、重度なものに対しては外科的な手術も行われている。このような訓練、治療に対して、その評価をするため、前腕の回内外の可動域(関節が動く範囲)を正確に測定することが重要である。
また、近年、ロボットの技術を向上させるため、人の動きを正確にトレースすることが行われる。このためにも、各関節の動きを正確に測定することが重要である。
【0003】
図1は、前腕の回内( Pronation )、回外( Supination )を示す説明図である。図において、51は上腕、52は前腕、53は手(手掌面)、61は上腕骨( humerus )、62は橈骨( radius )、63は尺骨( ulna )である。
従来、回内外を測定するには、被測定者の肘を直角に屈曲して体躯に付け、前腕52を前方に突き出して手指を伸展した姿勢をとらせ、前腕52を回内、回外させて手掌面53の角度を目視または角度計を手掌面53のそばに持っていき測っていた。手掌面53の角度を測定するのであるから、はなはだ不正確なものであり、また、測定の再現性にも問題があった。さらに、手掌面53の角度を測定するということは、前腕52の関節の動きだけではなく手関節の動きを含んだ角度を測定することになり、前腕52の動きを純粋に測定しているわけではなかった。
【0004】
また、特開平8−308815号公報(特許文献1)には、回転機構部(1)にロータリエンコーダ(10)を組み込み、その回転を表示部(4)に表示するようにし、回転体(5、6)の外側面にコ字状のハンドル把手(12)を設けたものが提案されている。被測定者がハンドル(12)(回転操作部2)を手で握って回転させ、その回転量を表示部(4)から読み取ることにより、前腕の回内、回外を測定しようとするものである。
【0005】
【特許文献1】特開平8−308815号公報、 段落番号0011、段落番号0012、段落番号0016、図4、図5
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1のものは、ハンドル(12)(2)を手で握るため、握り方により測定値が異なってくるという問題、手関節の動きを含んだ角度を測定してしまうという問題、その図5に示されているように、回転機構部(1)の固定側を被測定者の身長に合わせて固定するため大がかりなスタンドを要するという問題等があった。
また、上述の医療現場で行われていた手掌面の角度を観察する手法は、測定が不正確になりやすく再現性が低いという問題点があった。
【0007】
そこで、本発明は、極く単純な機構でもって、前腕の回内回外を正確に再現性よく測定することのできる測定器及び測定法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
図2は、前腕を回内、回外させたときの骨の様子を示す平面図である。図中において、61は上腕骨( humerus )、62は橈骨( radius )、63は尺骨( ulna )、64は第1中手骨(母指)、65は第5中手骨(小指)である。左側が回外させた状態、右側が回内させた状態を示す。橈骨62と尺骨63は前腕骨間膜で繋がっているが骨ではないので省略している。前腕の回内及び回外は、上橈尺関節および下橈尺関節が協働して回転する。回転運動の軸は、橈骨頭および尺骨の茎状突起を結ぶ線101で、橈骨62はこの線101を中心にして回り、運動範囲は橈骨62下端で約180°である。したがって、橈骨62下端および尺骨63下端付近で、橈骨62と尺骨63を包含する平面が得られれば前腕52の回内、回外を正確に得られることになる。
【0009】
そして、前腕52の手首近傍の背側は、皮膚、皮下組織、皮下脂肪の他には、前腕52の筋肉の筋腹はなく細い少数の腱が走るのみであるので、手首近傍の背側の皮膚の表面が示す平面は橈骨62と尺骨63がなす平面に平行な平面をなす。
【0010】
そこで、上記の目的を達成するため、本発明のうち第1の実施態様の発明は、例示として図5を参照し、基準となる基準平面12aを有する基準面板12と、その基準平面12aを前腕52の手首近傍の背側に押し付けて基準面板12を前腕52に固定させる基準面板固定手段(14、16)と、前記基準面板12の傾きの方向を示す傾斜表示手段18と、を備えることを特徴とする。
ここで、基準面板固定手段とは、基準面板を前腕に押し付けて前腕に固定するための種々の構成のすべてを言う。また、傾斜表示手段とは、基準面板の傾斜の角度を表示することのできる構成のすべてを言う。
【0011】
このように形成すると、基準面板12の基準平面12aが基準面板固定手段(14、16)により前腕52の背側に押し付けられた状態で、前腕回内外測定器10が前腕52に装着される。前腕52の手首近傍の背側には筋腹はないから、基準平面12aは前腕52の橈骨62と尺骨63を結ぶ平面と平行な平面になる。そして、前述したように、手首近傍での橈骨62と尺骨63を結ぶ平面は橈骨62、尺骨63の下端での回転方向を示している。したがって、基準面板12の傾斜の方向を示す傾斜表示手段18でその傾斜角を読み取ることにより、前腕52の回内、回外の角度を容易に測定することができるという効果がある。
【0012】
ここで、前記基準面板固定手段が、図5に例示するように、基準面板12に端部が固定され基準平面12aから垂直に突出して基準面板12に固定された支持柱14と、前記支持柱14が嵌挿する孔16aを有しその孔16aにより摺動自在に支持柱14に保持され対向する基準面板12との協働により前腕52を挟持可能な把持板16と、を備えることを特徴とすることができる。
【0013】
このように形成すると、被測定者は前腕の手首近傍の背側を基準面板12の基準平面12aに押し付け、把持板16をスライドさせて上腕を挟む。すると、上腕の弾力性による反発力により把持板16は反対方向に押されるが、把持板16は上部の角孔16aを支持柱14に挿通され支持されているから、孔16aを中心に把持板16の下を開くように「こじる」ことになる。このため、把持板16は支持柱14上を摺動することが出来なくなり、前腕52を挟圧したままその位置にとどまる。つまり、基準面板12と把持板16とで前腕を挟圧把持し、前腕回内外測定器10は前腕52に装着されたことになる。
【0014】
このように、人体の弾力性を利用して把持板16を固定する構成であるので、バネ等を用いる構成に比べて基準面板固定手段の構造が単純であり、安価に提供できるという効果がある。
また、基準面板12と把持板16が対向してほぼ平行な状態で上腕を挟圧把持することになるから、基準面板12の基準平面12aを前腕52の背に正確に平行になるように密着させることが容易になり、前腕52の回内、回外の角度測定の精度が上がり、測定の再現性が向上するという効果がある。
【0015】
ここで、前記傾斜表示手段が、図5に例示するように、前腕回内外測定器30の基準面板12に固定された鉛直線指示計18であることを特徴とすることができる。
このように形成すると、重力を利用して基準面板12の傾斜を測定することになるから、簡単で安価な構造でもって、正確に基準面板12の傾斜角を読み取ることができ、前腕52の回内、回外の角度を簡単にかつ正確に測定することができるという効果がある。
【0016】
ここで、前記傾斜表示手段が、図9に例示するように、基準面板12に固定された指針31であることを特徴とすることができる。
このように形成すると、最も単純な構造でもって角度を表示できるので、前腕回内外測定器の重量を軽くできるという効果がある。角度の測定はディジタルカメラやビデオに撮像をしてコンピュータで画像処理を行うことにより行う。
【0017】
また、方法の発明として、前腕の手首近傍の背側に基準面板を押し付け、その基準面板の方向を測定することにより前腕の回内回外の角度を測定する測定方法が提案される。この方法によれば、基準面板が手首近傍で橈骨と尺骨のなす面と平行になるから、前腕の回内、回外の角度を、手関節の角度に影響されることなく、簡単にかつ正確に測定することができるという効果がある。この方法は、、純粋な医療での診断方法としてのみではなく、肘関節の動きを正確に観察し、ロボットの制御に応用することができるという工業的利用の価値がある。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態について図面を参照し説明する。
図3は、本発明に係る前腕回内外測定器10を示す斜視図である。前腕回内外測定器10は、垂直に立った基準面板12と、基準面板12から垂直に突出して固定された支持柱14と、その支持柱14に貫通され摺動自在に支持された把持板16と、基準面板12に固定された鉛直線指示計18を主な要素とする。
【0019】
図4は、把持板16を支持柱14から外した状態を示す前腕回内外測定器10の斜視図である。図3を併せ参照し説明する。基準面板12は厚さ10mm弱の長方形のアクリル板からなり、その一面が平面の基準平面12aをなしている。基準平面に垂直に支持柱14がネジ24(図5に記載)により固定されている。支持柱14はアルミ合金からなる角柱であり、断面が正方形をなしている。一方、把持板16は厚さ10mm弱のアクリル板からなり、その上部に角孔16aが明けられている。角孔16aは支持柱14の断面と同じ形状をなしており、角孔16aに支持柱14を嵌挿することにより、把持板16は支持柱14に摺動自在に保持される。
【0020】
基準面板12の上縁に金属板20がビスにより固定され、その金属板20の上面に樹脂からなる基台22が固定され、その基台22により鉛直線指示計18が支持固定されている。鉛直線指示計18は重力による鉛直線を示す計器で、透明な樹脂で出来た円板状の容器の中に、矢指針18aが封入されている。矢指針18aは中心軸18bにより回転自在に支承され、矢指針18aの他端には錘18cが取り付けられ、重力に従って矢指針18aが鉛直方向を向くよう回転するようになっている。また、円板状の容器の中にはシリコンオイルが封入され、矢指針18aの無用な揺動を抑制するようになっている。鉛直線指示計18の周辺には角度目盛り18dが刻まれ、矢指針18aの示す鉛直方向の角度を読み取れるようになっている。
【0021】
以上の構成に基づき、作動について説明する。
図5は、前腕回内外測定器10を被測定者の前腕52に装着した状態を示す正面図であり、前腕52は手首近傍の近位面での断面で示している。前腕52には、橈骨62、尺骨63があり、橈骨62、尺骨63は手根関節近傍では大きく膨らんでいる(図2を参照されたい)。ここで、橈骨62、尺骨63の背側の皮膚71との間には伸筋腱72が介在するのみで、筋腹等は存在しない。腹側には、回内筋73の薄い筋腹があるだけで、屈筋腱74と神経75のみである。そのため、基準平面12aを有する基準面板12と把持板16で前腕52を挟めば、基準面板12のなす角度は橈骨62と尺骨63のなす角度に良く一致する。
【0022】
被測定者は前腕52の手首近傍の背側を基準面板12の基準平面12aに押し付け、把持板16を図面左方にスライドさせて前腕52を挟む。すると、前腕52の軟部組織の弾力性による反発力により把持板16は図面右方矢印F1の方向に押される。把持板16は上部の角孔16aを支持柱14に挿通され支持されているから、下方の部分を矢印F1の方向に押されると角孔16aを中心に把持板16を図面で左回転させる力が働き、基準面板12と把持板16の下端を開くように「こじる」ことになる。このため、把持板16はその角孔16aが支持柱14に食い込むような形になり、把持板16は支持柱14上を右方向に摺動することが出来なくなり、前腕52を挟圧したままその位置にとどまる。
【0023】
つまり、前腕回内外測定器10は前腕52に装着されたことになる。前腕回内外測定器10を前腕52から外すには、手指で把持板16を支持柱14と正確に直角になるようにしてやり、「こじり」を解いて、図面右方向に摺動させればよい。前腕回内外測定器10を前腕52に装着した状態で、前腕52を回旋させてやれば、そのときの回内角、回外角を矢指針18aの示す角度目盛り18dを読むことにより測定することができる。
【0024】
図6、図7、図8は、被測定者が前腕52の回内、回外をし、その角度を測定している状態を示す斜視図である。図6は、被測定者に前腕回内外測定器10を装着し、肘を直角に屈曲し手掌面53を垂直にした中間位の姿勢である。この時、前腕回内外測定器10の矢指針18aの示す角度は0°であるとする。図7は、前腕52を右回転し、手掌面53を上向きにした回外位の姿勢である。この時の前腕回内外測定器10の矢指針18aの示す角度は+90°であるとする。図8は、前腕52を左回転し、手掌面53を下向きにした回内位の姿勢である。この時の前腕回内外測定器10の矢指針18aの示す角度は−80°であるとする。すると、この被測定者の前腕回内外角度は、170°と測定されたことになる。このようにして、被測定者の回内外角度を容易に測定することができ、患者の拘縮の程度、リハビリ訓練による回復の程度を客観的な再現性のある数値として測定することができる。
【0025】
以上述べた実施の形態では、基準面板12を前腕52に押し付けて固定する基準面板固定手段を、把持板16の角孔16aと支持柱14の「こじり」によるものとしたが、基準面板固定手段には種々の形態が容易に考えられる。たとえば、把持板を支持柱に摺動自在に支承し、引っ張りバネで基準面板の方に付勢しておく構造でも良い。また、把持板を支持柱に揺動自在に支承し、クリップの如く、バネで基準面板の方へ閉じる方向に付勢しておいても良い。また、もっと単純に、基準面板を上腕の背に押し付けた状態で、マジックテープ(商標名)で固定するようにしても良い。
【0026】
前記の実施の形態では、基準面板12の傾きの方向を示す傾斜表示手段を、鉛直線指示計18によるものとしたが、3次元角度センサーを取り付け、無線により測定者の手元の計測器にデータを送信するようにしても良い。また、最も単純には、図9に示すように、前腕回内外測定器30の基準面板12に基準面板12と平行な指針31を固定しただけでも良い。指針31は金属針で構成する。被測定者に種々の姿勢を取らせ、そのときの指針31の角度を三脚等で固定したディジタルカメラで撮影し、コンピュータで画像処理して前腕の回内外角度を測定するようにすれば良い。また、レントゲン撮影をし、骨格と共に指針31の角度を測定するようにしても良い。いずれにしても、これらの種々の形態は、前腕の手首近傍の背側に基準面板を押し付け、その基準面板の方向を測定することにより前腕の回内回外の角度を測定する方法によるものである。この方法の測定により、肘関節の回内回外が正確に測定できれば、医療の場だけではなく、ロボットの制御への応用が期待できる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、手関節の角度に影響されることなく、前腕の回内回外の角度を、正確に、再現性良く、簡便に測定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】前腕の回内、回外を示す説明図である。
【図2】前腕を回内、回外させたときの骨の様子を示す平面図である。
【図3】本発明に係る第1の実施の形態の前腕回内外測定器を示す斜視図である。
【図4】把持板を支持柱から外した状態を示す前腕回内外測定器の斜視図である。
【図5】前腕回内外測定器を被測定者の前腕に装着した状態を示す正面図であり、前腕は手首近傍の近位面での断面で示している。
【図6】被測定者が前腕の回内、回外をし、その角度を測定している状態を示す斜視図であり、手掌面を垂直にした中間位の姿勢である。
【図7】被測定者が前腕の回内、回外をし、その角度を測定している状態を示す斜視図であり、手掌面を上向きにした回外位の姿勢である。
【図8】被測定者が前腕の回内、回外をし、その角度を測定している状態を示す斜視図であり、手掌面を下向きにした回内位の姿勢である。
【図9】第2の実施の形態の前腕回内外測定器を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 前腕回内外測定器
12 基準面板
12a 基準平面
14 支持柱
16 把持板
16a 角孔
18 鉛直線指示計
52 前腕
53 手(手掌面)
62 橈骨
63 尺骨[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a measuring instrument and a measuring method for measuring the angle of pronation and supination of a forearm (the angle of movement of turning a palm surface downward or upward).
[0002]
[Prior art]
Pronation (supination) and supination (supination) of the forearm are indispensable to daily life, and the obstacle has a great effect on the operation of grasping and moving an object such as a meal operation. Medically, the contraction of the supination and supination is reduced. There are various types of contractures, such as those caused by trauma and paralysis. Rehabilitation training is performed for these contractures, and surgical operations are performed for severe contractures. In order to evaluate such training and treatment, it is important to accurately measure the range of motion (the range in which the joint moves) of the pronation and forearm of the forearm.
In recent years, in order to improve robot technology, accurate tracing of human movement has been performed. For this reason, it is important to accurately measure the movement of each joint.
[0003]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing pronation (pronation) and supination (supination) of the forearm. In the figure, 51 is the upper arm, 52 is the forearm, 53 is the hand (palm surface), 61 is the humerus (humerus), 62 is the radius (radius), and 63 is the ulna (ulna).
Conventionally, to measure pronation and pronation, the subject's elbow is bent at a right angle and attached to the body, the
[0004]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-308815 (Patent Document 1), a rotary encoder (10) is incorporated in a rotation mechanism (1), and the rotation is displayed on a display unit (4). , 6) provided with a U-shaped handle handle (12) on the outer surface. The subject measures the pronation and supination of the forearm by grasping and rotating the handle (12) (rotation operation unit 2) with his hand and reading the amount of rotation from the display unit (4). is there.
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-8-308815, paragraph number 0011, paragraph number 0012, paragraph number 0016, FIG. 4, FIG.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of Patent Literature 1, since the handles (12) and (2) are gripped by hand, the measurement value differs depending on how the user grips, the problem that the angle including the movement of the wrist is measured, As shown in FIG. 5, there is a problem that a large-scale stand is required for fixing the fixed side of the rotation mechanism (1) in accordance with the height of the subject.
Further, the method of observing the angle of the palm surface performed at the medical site described above has a problem that the measurement tends to be inaccurate and the reproducibility is low.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a measuring instrument and a measuring method which can accurately measure pronation and pronation of a forearm with good reproducibility by using a very simple mechanism.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 2 is a plan view showing the state of the bone when the forearm is pronation and supination. In the figure, 61 is a humerus (humerus), 62 is a radius (radius), 63 is an ulna (ulna), 64 is a first metacarpal (thumb), and 65 is a fifth metacarpal (little finger). . The left side shows the supination state, and the right side shows the pronation state. The
[0009]
The back side of the
[0010]
Therefore, in order to achieve the above object, the invention of the first embodiment of the present invention refers to a
Here, the reference surface plate fixing means means all of various configurations for pressing the reference surface plate against the forearm and fixing it to the forearm. In addition, the tilt display means means all configurations capable of displaying the tilt angle of the reference face plate.
[0011]
When formed in this manner, the forearm
[0012]
Here, as shown in FIG. 5, the reference surface plate fixing means includes a
[0013]
With this configuration, the subject presses the back side of the forearm near the wrist against the reference plane 12a of the
[0014]
As described above, since the holding
In addition, since the upper arm is pinched and gripped in a state where the
[0015]
Here, as shown in FIG. 5, the inclination display means may be a
With this configuration, the inclination of the
[0016]
Here, the inclination display means may be a
When formed in this way, the angle can be displayed with the simplest structure, so that there is an effect that the weight of the forearm pronation measuring device can be reduced. The measurement of the angle is performed by taking an image with a digital camera or a video and performing image processing with a computer.
[0017]
Further, as a method invention, a measurement method is proposed in which a reference face plate is pressed against the back side of the forearm near the wrist and the direction of the reference face plate is measured to measure the angle of pronation and supination of the forearm. According to this method, since the reference face plate is parallel to the plane formed by the radius and the ulna near the wrist, the angle of pronation and supination of the forearm can be easily and accurately determined without being affected by the angle of the wrist. There is an effect that the measurement can be performed. This method is valuable not only as a pure medical diagnosis method but also for industrial use in that it can accurately observe the movement of the elbow joint and can be applied to robot control.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a perspective view showing the forearm pronation / inside
[0019]
FIG. 4 is a perspective view of the forearm
[0020]
A
[0021]
The operation will be described based on the above configuration.
FIG. 5 is a front view showing a state in which the forearm pronation /
[0022]
The subject presses the back side of the
[0023]
That is, the forearm
[0024]
6, 7, and 8 are perspective views showing a state in which the subject measures the pronation and supination of the
[0025]
In the above-described embodiment, the reference surface plate fixing means for pressing and fixing the
[0026]
In the above embodiment, the inclination display means for indicating the direction of the inclination of the
[0027]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has an effect that the angle of the pronation and supination of the forearm can be accurately, reproducibly, and simply measured without being affected by the angle of the wrist joint.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing pronation and supination of a forearm.
FIG. 2 is a plan view showing a state of a bone when a forearm is pronation and supination.
FIG. 3 is a perspective view showing a forearm pronation measuring device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a forearm pronation measuring device showing a state in which a gripping plate is removed from a support column.
FIG. 5 is a front view showing a state in which a forearm pronation / internal measuring device is mounted on a forearm of a subject, and the forearm is shown in a cross section on a proximal surface near a wrist.
FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the subject is prone and supination of the forearm and is measuring its angle, and is in a middle posture with the palm surface vertical.
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the subject measures the angle of the pronation and supination of the forearm, and is in a supination position with the palm surface facing upward.
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the subject measures the angle of the pronation and supination of the forearm, and is in a prone position with the palm surface facing down.
FIG. 9 is a perspective view showing a forearm pronation / pronation measuring instrument according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
62
Claims (5)
その基準平面を前腕の手首近傍の背側に押し付けて基準面板を前腕に固定させる基準面板固定手段と、
前記基準面板の傾きの方向を示す傾斜表示手段と、
を備えることを特徴とする前腕回内外測定器。A reference face plate having a reference plane serving as a reference,
Reference face plate fixing means for pressing the reference plane against the back side near the wrist of the forearm to fix the reference face plate to the forearm,
Tilt display means indicating the direction of tilt of the reference face plate,
A forearm pronation / internal measurement device, comprising:
基準面板に端部が固定され基準面から垂直に突出して基準面板に固定された支持柱と、
前記支持柱が嵌挿する孔を有しその孔により摺動自在に支持柱に保持され、対向する基準面板との協働により前腕を挟持可能な把持板と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の前腕回内外測定器。The reference face plate fixing means,
A support pillar whose end is fixed to the reference face plate and protrudes vertically from the reference face and is fixed to the reference face plate,
A gripping plate having a hole into which the support column is inserted, slidably held by the support column by the hole, and capable of holding the forearm in cooperation with an opposing reference surface plate;
The forearm pronation / external measurement device according to claim 1, further comprising:
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Cited By (6)
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