JP6558878B2 - Deformation identification method and related technology - Google Patents
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Description
本発明は、要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するための変形特定方法、変形特定システム、変形特定プログラム及び変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。 In the present invention, element bodies are connected in series, and each element body rotates around an axis line in the connecting direction and around an axis line in an arbitrary direction orthogonal to the axis line in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. The present invention relates to a deformation specifying method, a deformation specifying system, a deformation specifying program, and a computer-readable recording medium on which a deformation specifying program is recorded for specifying the deformation of a connection structure that can be rotated or both.
複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転が可能である連結構造体、例えば椎間板を介して連結した椎骨からなる脊柱の全部若しくは部分の変形を簡易的に特定する方法としてコブ法が知られている。 A plurality of element bodies are connected in series, and each element body rotates around an axis line in the connecting direction and around an axis line in an arbitrary direction perpendicular to the axis line in the connecting direction with respect to the adjacent element bodies. As a method for easily specifying the deformation of all or a part of a spinal column composed of vertebrae connected via an intervertebral disc, for example, a bump method is known.
この方法は、概ね、Ｘ線写真上で水平面が最も傾いた二つの椎骨を特定すると共に両者の角度であるコブ角を計測して脊柱の湾曲状態を特定するものである。 This method generally specifies two vertebrae whose horizontal planes are most inclined on an X-ray photograph, and measures a cove angle that is an angle between the two vertebrae to specify a curved state of the spinal column.
しかしながら、このような特定方法では、三次元的な変形や脊柱の軸線のまわりのねじれ（回旋）を伴う脊柱の変形を十分に特定する上で困難を伴うことが少なくない。 However, such identification methods often involve difficulties in sufficiently identifying the deformation of the spinal column with three-dimensional deformation and twisting (rotation) around the spine axis.
特開２０１０−２１４０９８号公報に記載されている椎間板負荷の測定方法及び測定装置の発明においては、脊椎骨の位置情報に基づいて脊柱の変形を算出する技術が記載されている。 In the invention of the method and apparatus for measuring the intervertebral disc load described in Japanese Patent Laid-Open No. 2010-214098, a technique for calculating the deformation of the spinal column based on the position information of the vertebrae is described.
しかしながら、同公報記載の技術は、個々の脊椎骨の位置から脊椎骨間の隙間等を求めて椎間板に加わる圧縮力等の負荷を測定するものであり、全体的な変形を特定するものではない。 However, the technique described in this publication is to determine a gap between vertebrae from the position of each vertebra and measure a load such as a compressive force applied to the intervertebral disc, and does not specify an overall deformation.
本発明の目的とするところは、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能な連結構造体の変形を的確に特定することができる変形特定方法、変形特定システム、変形特定プログラム及び変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。 The object of the present invention is that a plurality of element bodies are connected in series, and each element body is rotated around an axis in the connecting direction and is orthogonal to the axis in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. A deformation identification method, a deformation identification system, a deformation identification program, and a computer-readable recording of the deformation identification program capable of accurately identifying the deformation of the connecting structure capable of rotating or rotating around the axis in the direction of It is to provide a recording medium.
本発明は次のように表すことができる。 The present invention can be expressed as follows.
(1) 複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定する方法であって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定方法。
(1) A plurality of element bodies are connected in series, and each element body rotates around an axis line in the connecting direction and around an axis line in an arbitrary direction perpendicular to the axis line in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. A method of identifying deformation of a connecting structure that is capable of both or one of the rotations of:
For each element in a predetermined reference state, the end point is displaced while the start point is fixed in both rotation around the axis in the connecting direction and rotation around the axis in any direction orthogonal to the axis in the connecting direction. Set the reference vector to get
A deformation specifying method, characterized in that a deformation of a connected structure from a predetermined reference state is specified based on a displacement of a reference vector set in each element and a correspondence between each reference vector and the element.
対象とする構造体は、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能な連結構造体であり、隣接連結した要素体同士の間の連結方向の相対変位及び連結方向に直交する方向の相対変位は、仮にそのような相対変位の両方又は一方が生じ得るものであったとしても、全体の変形を特定する上で特に考慮することを要しないという、構造体としての物理的特性を有する。 The target structure is composed of a plurality of element bodies connected in series, and each element body is rotated around an axis in the connecting direction and any direction orthogonal to the axis in the connecting direction with respect to the adjacently connected element bodies. The relative displacement in the coupling direction and the relative displacement in the direction perpendicular to the coupling direction between the adjacent coupled element bodies are assumed to be such relative relative to each other. Even if both or one of the displacements may occur, it has a physical characteristic as a structure that does not require special consideration in specifying the entire deformation.
そのため、所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定することにより、構成要素である複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる連結構造体の変形を的確に特定することができる。 Therefore, for each element body in a predetermined reference state, the end point is in a state where the starting point is fixed in both rotation around the axis in the coupling direction and rotation around the axis in any direction orthogonal to the axis in the coupling direction. By setting the reference vector that can be displaced, based on the displacement of the reference vector set for each of the plurality of element bodies that are constituent elements, and the correspondence between each reference vector and the element body, from the element bodies connected in series It is possible to accurately specify the deformation of the connecting structure.
(2) 上記基準状態が、所定の要素体に対し各要素体が所定関係にある状態である(1)記載の変形特定方法。 (2) The deformation specifying method according to (1), wherein the reference state is a state in which each element body has a predetermined relationship with a predetermined element body.
基準状態が、所定の要素体に対し各要素体が所定関係にある状態である場合、その基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。 When the reference state is a state in which each element body has a predetermined relationship with respect to a predetermined element body, the displacement of the reference vector set for each of the plurality of element bodies in the reference state, and the relationship between each reference vector and the element body Based on the correspondence, it is possible to more accurately specify the deformation from the reference state of the structural body composed of the element bodies connected in series.
(3) 上記基準状態が、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行な状態である(2)記載の変形特定方法。 (3) The deformation specifying method according to (2), wherein the reference state is a state in which an axis line in a connection direction of a predetermined element body matches or is parallel to an axis line in a connection direction of another element body.
基準状態が、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行な状態であるという関係である場合、その基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。 When the reference state is a relationship in which the axis of the connection direction of a given element body is in a state that is coincident with or parallel to the axis of the connection direction of another element body, each of the plurality of element bodies in the reference state Based on the displacement of the set reference vector and the correspondence between each reference vector and the element body, it is possible to more accurately identify the deformation from the reference state of the structure composed of the element bodies connected in series. .
(4) 上記基準状態において、各要素体の基準ベクトルの始点が何れも連結方向の軸線上に位置すると共に、何れの基準ベクトルも他の基準ベクトルと平行である(3)記載の変形特定方法。 (4) In the above reference state, the starting points of the reference vectors of the respective element bodies are all located on the axis in the connecting direction, and any reference vector is parallel to the other reference vectors. .
基準状態において、各要素体の基準ベクトルの始点が何れも連結方向の軸線上に位置すると共に、何れの基準ベクトルも他の基準ベクトルと平行であるである場合、その基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。 In the reference state, when the starting point of the reference vector of each element body is located on the axis of the connection direction and any reference vector is parallel to the other reference vectors, a plurality of element bodies in the reference state Based on the displacement of the reference vector set to each and the correspondence between each reference vector and the element body, it is possible to more accurately identify the deformation from the reference state of the structure composed of the element bodies connected in series. It is.
(5) 各要素体の基準ベクトルの大きさが何れも等しい(2)乃至(4)の何れかに記載の変形特定方法。 (5) The deformation specifying method according to any one of (2) to (4), wherein the sizes of the reference vectors of the element bodies are all equal.
各要素体の基準ベクトルの大きさが何れも等しいので、基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。 Since the size of the reference vector of each element body is equal, the reference state of the structure is determined based on the displacement of the reference vector set for each of the plurality of element bodies in the reference state and the correspondence between each reference vector and the element body. It is possible to more accurately specify the deformation from
(6) 上記基準状態における各要素体の基準ベクトルが、何れも、連結方向の軸線を含む直交する３軸線の交点を始点とすると共に前記３軸線方向の成分が同じ値である(5)記載の変形特定方法。 (6) The reference vectors of the respective element bodies in the above reference state all have the same value as the starting point of the intersection of three orthogonal axes including the connecting direction axis, and the components in the three axial directions. Deformation identification method.
各要素体の基準ベクトルが、何れも、連結方向の軸線を含む直交する３軸線の交点を始点とすると共に前記３軸線方向の成分が同じ値であるため、基準状態における複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。 Since the reference vector of each element body starts from the intersection of three orthogonal axes including the axis line in the connecting direction, and the components in the three axis directions have the same value, each of the element bodies in the reference state has the same value. Based on the set reference vector displacement and the correspondence between each reference vector and the element, it is possible to more accurately specify the deformation of the structure from the reference state.
(7) 上記連結構造体が脊柱の全体又は部分であり、上記各要素体が非癒合脊椎及び癒合脊椎群である(1)乃至(6)の何れかに記載の変形特定方法。 (7) The deformation specifying method according to any one of (1) to (6), wherein the connection structure is the whole or a part of the spinal column, and the element bodies are a non-union spine and a union spine group.
(8) 上記連結構造体が、ヒトの脊柱のうち仙骨と頸椎にわたる部分であり、上記各要素体が頸椎、胸椎、腰椎、及び仙骨であり、上記所定の要素体が仙骨である(2)乃至(6)の何れかに記載の変形特定方法。 (8) The connecting structure is a portion of the human spinal column that spans the sacrum and the cervical vertebra, the elemental elements are the cervical vertebrae, the thoracic vertebra, the lumbar vertebrae, and the sacrum, and the predetermined elemental body is the sacrum (2) The deformation specifying method according to any one of (6) to (6).
(9) 各要素体の、隣接連結した要素体に対する連結方向の軸線の回りの回転の角度が所定の初期状態から３０度以下であり、連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の角度が所定の初期状態から１５度以下である(1)乃至(8)の何れかに記載の変形特定方法。 (9) The rotation angle of each element body around the axis line in the connecting direction with respect to the adjacent connected element bodies is 30 degrees or less from the predetermined initial state, and the axis line in any direction orthogonal to the axis line in the connecting direction The deformation specifying method according to any one of (1) to (8), wherein the angle of rotation is 15 degrees or less from a predetermined initial state.
(10) 所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表すことを含む(1)乃至(9)の何れかに記載の変形特定方法。 (10) Display of all or part of a plurality of reference vectors in each connected structure at one or more time points deformed from a predetermined reference state, with the start points of those reference vectors at the same position, and corresponding element bodies In addition, the deformation specifying method according to any one of (1) to (9), including expressing on a certain plane.
所定の基準状態から変形した連結構造体における複数の基準ベクトル（全基準ベクトル又は全てではない何れか複数の基準ベクトル）の全体又は部分（例えば、ベクトルの終点のみ、ベクトルの始点から一定長さ、ベクトルの始点から一定長さの位置の点）を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表示することにより、構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。 The whole or part of a plurality of reference vectors (all reference vectors or any but not all reference vectors) in a connected structure deformed from a predetermined reference state (for example, only the end point of the vector, a fixed length from the start point of the vector, The point of a certain length from the starting point of the vector) is displayed on a certain plane together with the display of the corresponding element, with the starting point of those reference vectors being the same position, and from the reference state of the structure. It is possible to specify the deformation more accurately.
このような表示は、所定の基準状態から変形した１つの時点の連結構造体について行うことができる他、このような表示を、２以上の時点の各連結構造体について一定の平面上に行うことにより、連結構造体の経時的な変形を明らかにすることもできる。 Such a display can be performed on a connection structure at one point of time that has been deformed from a predetermined reference state, and such display can be performed on a fixed plane for each connection structure at two or more points in time. Accordingly, it is possible to clarify the deformation of the connection structure over time.
(11) 所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を所定の図形における各要素体に対応した所定位置として一定の平面上に表すことを含む(1)乃至(9)の何れかに記載の変形特定方法。 (11) The whole or part of a plurality of reference vectors in each connected structure at one or more time points deformed from a predetermined reference state, the starting point of those reference vectors corresponding to each element in a predetermined figure The deformation specifying method according to any one of (1) to (9), including expressing the position on a certain plane.
所定の基準状態から変形した連結構造体における複数の基準ベクトル（全基準ベクトル又は全てではない何れか複数の基準ベクトル）の全体又は部分（例えば、ベクトルの終点のみ、ベクトルの始点から一定長さ、ベクトルの始点から一定長さの位置の点）を、それらの基準ベクトルの始点を所定の図形における各要素体に対応した所定位置として一定の平面上に表示することにより、構造体の基準状態からの変形を、より的確に特定することが可能である。 The whole or part of a plurality of reference vectors (all reference vectors or any but not all reference vectors) in a connected structure deformed from a predetermined reference state (for example, only the end point of the vector, a fixed length from the start point of the vector, By displaying the start point of the reference vector on the fixed plane as a predetermined position corresponding to each element in the predetermined figure, by displaying the start point of the reference vector on the predetermined plane. It is possible to more accurately specify the deformation.
このような表示は、所定の基準状態から変形した１つの時点の連結構造体について行うことができる他、このような表示を、２以上の時点の各連結構造体について一定の平面上に行うことにより、連結構造体の経時的な変形を明らかにすることもできる。 Such a display can be performed on a connection structure at one point of time that has been deformed from a predetermined reference state, and such display can be performed on a fixed plane for each connection structure at two or more points in time. Accordingly, it is possible to clarify the deformation of the connection structure over time.
(12) 複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するシステムであって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定システム。
(12) A plurality of element bodies are connected in series, and each element body rotates around an axis line in the connecting direction and around an axis line in an arbitrary direction orthogonal to the axis line in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. A system for identifying deformation of a connecting structure that is capable of both or one of the rotations of:
For each element in a predetermined reference state, the end point is displaced while the start point is fixed in both rotation around the axis in the connecting direction and rotation around the axis in any direction orthogonal to the axis in the connecting direction. Set the reference vector to get
A deformation specifying system that specifies deformation of a connected structure from a predetermined reference state based on a displacement of a reference vector set for each element and a correspondence between each reference vector and the element.
(13) 複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するプログラムであって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
(13) A plurality of element bodies are connected in series, and each element body is rotated around an axis line in the connecting direction and around an axis line in an arbitrary direction orthogonal to the axis line in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. A program for identifying a deformation of a connected structure that is capable of either or both of rotation of:
For each element in a predetermined reference state, the end point is displaced while the start point is fixed in both rotation around the axis in the connecting direction and rotation around the axis in any direction orthogonal to the axis in the connecting direction. Set the reference vector to get
Computer-readable recording of a deformation specifying program characterized in that the deformation of the connected structure from a predetermined reference state is specified based on the displacement of the reference vector set in each element and the correspondence between each reference vector and the element Possible recording media.
(14) 複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体の変形を特定するプログラムであって、
所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定することを特徴とする変形特定プログラム。
(14) A plurality of element bodies are connected in series, and each element body rotates around an axis line in the connecting direction and around an axis line in an arbitrary direction orthogonal to the axis line in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. A program for identifying a deformation of a connected structure that is capable of either or both of rotation of:
For each element in a predetermined reference state, the end point is displaced while the start point is fixed in both rotation around the axis in the connecting direction and rotation around the axis in any direction orthogonal to the axis in the connecting direction. Set the reference vector to get
A deformation specifying program that specifies deformation of a connected structure from a predetermined reference state based on a displacement of a reference vector set for each element and a correspondence between each reference vector and the element.
本発明において対象とする構造体は、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能な連結構造体であり、隣接連結した要素体同士の間の連結方向の相対変位及び連結方向に直交する方向の相対変位は、仮にそのような相対変位の両方又は一方が生じ得るものであったとしても、全体の変形を特定する上で特に考慮することを要しないという、構造体としての物理的特性を有する。 In the structure targeted in the present invention, a plurality of element bodies are connected in series, and each element body is rotated around the axis in the connecting direction and orthogonal to the axis in the connecting direction with respect to the adjacently connected element bodies. It is a connecting structure that can be rotated or rotated around the axis in any direction, and the relative displacement in the connecting direction and the relative displacement in the direction orthogonal to the connecting direction between adjacently connected elements are temporarily Even if both or one of such relative displacements can occur, it has a physical characteristic as a structure that does not require special consideration in specifying the overall deformation.
そのため、本発明の変形特定方法、変形特定システム、変形特定プログラム及び変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定することにより、構成要素である複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる連結構造体の変形を的確に特定することができる。 Therefore, according to the deformation identification method, the deformation identification system, the deformation identification program, and the computer-readable recording medium recording the deformation identification program of the present invention, each element body in a predetermined reference state is rotated around the axis in the coupling direction. By setting a reference vector in which the end point can be displaced in a state where the start point is fixed in any of rotation and rotation around an axis in an arbitrary direction orthogonal to the axis of the connection direction, a plurality of element bodies which are constituent elements Based on the displacement of the reference vector set in each of the above and the correspondence between each reference vector and the element body, it is possible to accurately specify the deformation of the connection structure composed of the element bodies connected in series.
[1] 本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。 [1] An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図面は何れも本発明の実施の形態の例に関するものである。 All the drawings relate to examples of embodiments of the present invention.
(1) 変形特定の対象は、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転が可能な連結構造体である。全体の変形を特定する上で、隣接連結した要素体同士の間の連結方向の相対変位及び連結方向に直交する方向の相対変位は特に考慮することを要しない。 (1) Deformation specific target is an arbitrary combination of multiple element bodies connected in series, each element body rotating around the axis in the connecting direction and the axis in the connecting direction perpendicular to the adjacent connected element bodies It is the connection structure which can be rotated around the axis line of the direction. In specifying the entire deformation, the relative displacement in the connecting direction between adjacently connected element bodies and the relative displacement in the direction orthogonal to the connecting direction are not particularly required to be considered.
対象とする連結構造体は、具体的には、ヒトの脊柱のうち仙骨と頸椎にわたる部分であり、その要素体は、椎間板を介して連結した、頸椎（第１頸椎Ｃ１乃至第７頸椎Ｃ７）、胸椎（第１胸椎Ｔ１乃至第１２胸椎Ｔ１２）、腰椎（第１腰椎Ｌ１乃至第５腰椎Ｌ５）、及び仙骨（第１仙椎Ｓ１で表すこともある）である。各要素体である椎骨又は仙骨の、隣接連結した要素体である椎骨又は仙骨に対する連結方向の軸線の回りの回転の角度は、一般には３０度以下であり、連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の角度は、一般には１５度以下である。 Specifically, the target connecting structure is a portion of the human spinal column that spans the sacrum and the cervical vertebra, and the element is a cervical vertebra (the first cervical vertebra C1 to the seventh cervical vertebra C7) connected via an intervertebral disc. Thoracic vertebrae (first thoracic vertebra T1 to twelfth thoracic vertebra T12), lumbar vertebrae (first lumbar vertebra L1 to fifth lumbar vertebra L5), and sacrum (sometimes represented by the first sacral vertebra S1). The angle of rotation of each elemental vertebra or sacrum about the connecting direction axis relative to the adjacent connected elemental vertebrae or sacrum is generally 30 degrees or less, and any angle orthogonal to the connecting direction axis. The angle of rotation about the direction axis is generally 15 degrees or less.
(2) 連結構造体の基準状態は、仙骨を含む全ての要素体の連結方向の軸線が一定の直線に沿い、且つ、各要素体が連結方向の軸線に直交する方向において何れも本来の前後方向を向いた状態である。 (2) The reference state of the connection structure is that all the elements including the sacrum are connected to each other in the direction in which the connection direction axis is along a certain straight line and each element is orthogonal to the connection direction axis. It is in a state of facing the direction.
(3) 基準状態における各要素体の基準ベクトルは、何れも、図１に示すように、連結方向の軸線（垂直方向軸線）を含む直交する３軸線（X：垂直方向軸線、Ｙ：左右方向水平軸線、Ｚ：前後方向水平軸線）の交点を始点とし、前記３軸線方向の成分の値が同一（例えば何れも１）であるように設定されている。 (3) As shown in FIG. 1, the reference vectors of each element in the reference state are three orthogonal axes (X: vertical axis, Y: left-right direction) including the connecting direction axis (vertical axis). The intersection point of the horizontal axis, Z: the horizontal axis in the front-rear direction) is set as the starting point, and the values of the components in the three axis directions are set to be the same (for example, all are 1).
なお、基準状態において、全ての要素体の前記直交する３軸線Ｘ・Ｙ・Ｚのうち連結方向の軸線Ｘは一定の直線に沿い、全ての要素体の軸線Ｙは互いに平行であり、全ての要素体の軸線Ｚも互いに平行であるものとする。 In the reference state, of the three orthogonal axes X, Y, and Z of all the element bodies, the axis X in the connecting direction is along a certain straight line, and the axis lines Y of all the element bodies are parallel to each other. It is assumed that the axis lines Z of the element bodies are also parallel to each other.
各要素体に、連結方向の軸線Ｘの回りの任意の回転及び連結方向の軸線Ｘに直交する任意の方向の軸線の回りの任意の回転が生じた場合、基準ベクトルの終点は、始点が３軸線の交点に固定した状態で、その始点を中心として基準ベクトルの長さを半径とする球面を描く。 When an arbitrary rotation around the axis X in the connecting direction and an arbitrary rotation around the axis in the arbitrary direction orthogonal to the connecting direction axis X occur in each element body, the end point of the reference vector has a starting point of 3 In a state where the axis is fixed at the intersection of the axes, a spherical surface is drawn with the starting point as the center and the length of the reference vector as the radius.
回旋のみが正負１８０度生じた場合、側彎のみが正負１８０度生じた場合、前後彎のみが正負１８０度生じた場合、基準ベクトルの終点の軌跡は、それぞれ前記球面上に円を描き、基準状態における基準ベクトルに垂直な平面（以下「表示平面」とも言う。）に対する基準ベクトルの正射影の終点の軌跡は、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸を図２に示すように表した場合、それぞれ図２に示すような破線となる。Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の交点は、基準状態における基準ベクトルの終点に対応する。 When only rotation is positive and negative 180 degrees, only side scissors are positive and negative 180 degrees, and only front and rear scissors are positive and negative 180 degrees, the trajectory of the end point of the reference vector draws a circle on the spherical surface. The trajectory of the end point of the orthogonal projection of the reference vector with respect to a plane perpendicular to the reference vector in the state (hereinafter also referred to as “display plane”) is shown when the X axis, Y axis, and Z axis are represented as shown in FIG. It becomes a broken line as shown in FIG. The intersection of the X axis, the Y axis, and the Z axis corresponds to the end point of the reference vector in the reference state.
(4) 全ての要素体の基準ベクトルについて、始点が同じ位置に位置し、一端部の要素体である仙骨（第１仙椎Ｓ１）の基準ベクトルには変位が生じないものとして（すなわち、仙骨［第１仙椎Ｓ１］を基準として）、正射影の終点を一つの表示平面に表した場合、Ｓ１からＣ１に至る各要素体の基準ベクトルは次のように表れる。 (4) Regarding the reference vectors of all element bodies, the starting point is located at the same position, and the reference vector of the sacrum (first sacral spine S1) that is the element body at one end is assumed not to be displaced (ie, the sacrum When [the first sacral spine S1] is used as a reference) and the end point of the orthographic projection is represented on one display plane, the reference vector of each element from S1 to C1 is expressed as follows.
なお、Ｓ１からＣ１に至る各要素体の基準ベクトルの終点を表示平面上に表した図において、それらの基準ベクトルの終点をＳ１のものからＣ１のものまで順に連続線で結んで表すこと、及び、要素体の基準ベクトルの終点のうち要所のものにその要素体の符号（Ｓ１乃至Ｃ１）を付記することにより、各基準ベクトルの終点と要素体との対応が表示されている。 In the figure in which the end points of the reference vectors of each element body from S1 to C1 are represented on the display plane, the end points of these reference vectors are represented by continuous lines in order from S1 to C1. The correspondence between the end point of each reference vector and the element body is displayed by appending the code (S1 to C1) of the element body to the end point of the reference vector of the element body.
(4-1) 基準状態 (4-1) Reference condition
全ての要素体［仙骨及び他の全ての椎骨］の連結方向の軸線［Ｘ軸］が一定の垂直線に沿い、且つ、全ての要素体が本来の前後方向を向いた、仮定の状態である。 The assumption is that the axis [X-axis] in the connecting direction of all the element bodies [sacrum and all other vertebrae] is along a certain vertical line, and all the element bodies are oriented in the original longitudinal direction. .
この場合、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の交点に表れる。 In this case, the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear at the intersections of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
(4-2) 側彎、前後彎又は回旋 (4-2) Side rod, front / rear rod or rotation
それぞれ、脊柱に側彎、前後彎又は回旋のみが生じたという仮定の状態である。 Each is a hypothetical condition that only the scoliosis, anteroposterior heel, or rotation occurred in the spinal column.
(a) 左側彎９０度（右側屈） (a) 90 ° left side
図３のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図４のように表れる。 This is a case where the spinal column is deformed as shown in FIG. 3, and the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG.
(b) 右側彎９０度（左側屈） (b) 90 ° on the right side (left bent)
図５のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図６のように表れる。 This is a case where the spinal column is deformed as shown in FIG. 5, and the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG.
(c) 後彎１８０度（前屈） (c) Backward 180 degrees (forward bending)
図７のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図８のように表れる。 This is a case where the spinal column is deformed as shown in FIG. 7, and the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG.
(d) 前彎９０度（後屈） (d) Front heel 90 degrees (backward bending)
図９のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１０のように表れる。 This is a case where the spinal column is deformed as shown in FIG. 9, and the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG.
(e) 右回旋１８０度 (e) Right turn 180 degrees
図１１のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１２のように表れる。 This is a case where the spinal column is deformed as shown in FIG. 11, and the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG.
(f) 左回旋１８０度 (f) Left turn 180 degrees
図１３のように脊柱が変形した場合であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１４のように表れる。 This is a case where the spinal column is deformed as shown in FIG. 13, and the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG.
(4-3) 正常例 (4-3) Normal case
図１５のように生理的な前後彎のみがある脊柱の状態であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１６のように表れ、前後彎のみの場合の基準ベクトルの終点の軌跡に沿う。 FIG. 15 shows a spinal column with only physiological anteroposterior folds, and the end points of the reference vectors of all element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG. Along the end point trajectory.
頸椎前彎、胸椎後彎、腰椎前彎の変位があり、Ｓ１を基準とすると、上に向かってＬ２までは後屈方向に、次いでＴ１までは前屈方向に、最後のＣ１までは後屈方向に変位している。 There are displacements of the cervical lordosis, thoracic vertebrae, and lumbar lordosis. With S1 as the reference, upward bending up to L2, then forward bending up to T1, and backward bending up to the last C1 It is displaced in the direction.
(4-4) 変形例１ (4-4) Modification 1
図１７のように脊柱が変形した例であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図１８のように表れる。 This is an example in which the spinal column is deformed as shown in FIG. 17, and the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG.
脊柱彎曲が比較的小さい例であり、Ｓ１を基準とすると、上に向かってＴ９までは後屈方向に、次いでＴ１までは前屈方向に、最後にＣ１までは後屈方向に変位しており、全体としては後彎が強いものの、生理的な前後彎が保たれている。 This is an example of a relatively small spinal curvature. When S1 is used as a reference, it is displaced upward in the backward bending direction up to T9, then in the forward bending direction until T1, and finally in the backward bending direction up to C1. As a whole, the hindlimb is strong, but the physiological back-and-forth is maintained.
図１８は、脊柱の１つの時点の変形状態を表したものであるが、脊柱の別の１又は２以上の時点の変形状態における各基準ベクトルの終点を同じ図に表すことにより、脊柱の経時的な変形を明らかにすることも可能である。なお、基準状態は、前記のように全ての要素体の基準ベクトルの終点がＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の交点に表れる状態であるから、この点において、基準状態も図１８に表されていると言うことができる。これらは、変形例２及び３においても同様である。 FIG. 18 shows the deformed state at one time point of the spinal column, but the end point of each reference vector in the deformed state at one or more other time points of the spinal column is shown in the same figure, so that It is also possible to clarify general deformations. Note that the reference state is a state in which the end points of the reference vectors of all the element bodies appear at the intersections of the X axis, the Y axis, and the Z axis as described above. In this respect, the reference state is also shown in FIG. I can say. The same applies to the second and third modifications.
(4-5) 変形例２ (4-5) Modification 2
図１９のように脊柱が変形した例であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図２０のように表れる。 In this example, the spinal column is deformed as shown in FIG. 19, and the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG.
Ｓ１からＴ７まではほぼ側彎のラインに乗って変位している。それ以降は、点が密集していることからもわかるように脊柱はほぼ直線化している。 From S1 to T7, it is displaced almost on the side line. After that, the spinal column is almost linear, as can be seen from the denseness of the dots.
(4-6) 変形例３ (4-6) Modification 3
図２１のように脊柱が変形した例であり、全ての要素体（Ｓ１−Ｃ１）の基準ベクトルの終点は図２２のように表れる。 This is an example in which the spinal column is deformed as shown in FIG. 21, and the end points of the reference vectors of all the element bodies (S1-C1) appear as shown in FIG.
変位が大きい例であり、Ｌ５からＴ１２まではほぼ側彎のラインに乗って変位し、そこから一転して、側彎の戻りと前彎が、続いて右への回旋がＴ６まで生じ、最後は再びほぼ側彎方向の変位がＣ１まで続いている。 This is an example of a large displacement. From L5 to T12, it almost displaces on the side line, and from there, it turns around, and the return of the side lamp and the front side occur, and then the right turn occurs until T6. Is again almost displaced in the lateral direction until C1.
[2] 本発明の実施の形態を、上記以外の形態を含めて更に説明する。 [2] Embodiments of the present invention will be further described, including forms other than those described above.
(1) 本発明の変形特定方法は、所定の基準状態からの連結構造体の変形を特定する方法である。 (1) The deformation specifying method of the present invention is a method for specifying a deformation of a connection structure from a predetermined reference state.
本発明の変形特定システムは、所定の基準状態からの連結構造体の変形を特定するシステムである。 The deformation specifying system of the present invention is a system for specifying a deformation of a connection structure from a predetermined reference state.
また本発明の変形特定プログラムは、所定の基準状態からの連結構造体の変形を特定するプログラムであり、本発明の変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。 The deformation specifying program of the present invention is a program for specifying the deformation of the connected structure from a predetermined reference state, and the computer-readable recording medium recording the deformation specifying program of the present invention records the deformation specifying program. The computer-readable recording medium.
(2) 変形特定の対象である連結構造体は、複数の要素体が直列状に連結し、各要素体が、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である連結構造体である。 (2) The connection structure, which is the object of the deformation identification, has a plurality of element bodies connected in series, and each element body rotates around the axis in the connection direction with respect to the adjacent connected element bodies and the connection direction. It is a connection structure capable of both or one of rotations about an axis in an arbitrary direction orthogonal to the axis.
(2-1) 複数の要素体が直列状に連結しているというのは、各要素体における所定の軸線が所定の連続した線（例えば直線、曲線、直線と曲線の組み合わせ等）に沿うように、複数の要素体が順に連結している状態を言う。 (2-1) A plurality of element bodies are connected in series so that a predetermined axis of each element body follows a predetermined continuous line (for example, a straight line, a curve, a combination of a straight line and a curve, etc.) And a state in which a plurality of element bodies are connected in order.
前記所定の連続した線は、ループ部や分岐を有しないものとすることができるが、必ずしもこれに限らない。連結した要素体の列がループ部を有する場合、ループ部を構成する何れかの要素体を始点（一端部）とし、何れか一方の隣接要素体からループ部を経て他方の隣接要素体（他端部）に至る連結構造体と捉えることが可能である。また連結した要素体の列が分岐を有する場合、分岐部分と分岐を分離した部分のそれぞれを連結構造体と捉えることが可能である。 The predetermined continuous line may not have a loop portion or a branch, but is not necessarily limited thereto. When a row of connected element bodies has a loop portion, one of the element bodies constituting the loop portion is set as a start point (one end portion), and one adjacent element body passes through the loop portion to the other adjacent element body (others). It can be regarded as a connected structure that reaches the end). Further, when the connected row of element bodies has a branch, each of the branch portion and the portion where the branch is separated can be regarded as a connection structure.
(2-2) 直列状に連結した要素体における連結方向の軸線とは、当該要素体を含む複数の要素体が一定直線上に直列状に連結した状態とした場合において、その一定直線上に複数の要素体が直列状に連結した状態を維持しつつ当該要素体が隣接連結した要素体に対し連結方向である前記一定直線の回りに回転するものとした場合の、回転の中心となり得る軸線を言い、前記各要素体における所定の軸線と同一又は平行状をなすものとすることができる。 (2-2) An axis in the connecting direction of element bodies connected in series means that when a plurality of element bodies including the element bodies are connected in series on a certain straight line, Axis that can be the center of rotation when a plurality of element bodies are connected in series, and the element bodies rotate around the fixed straight line that is a connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. And can be the same as or parallel to a predetermined axis of each element.
(2-3) 各要素体は、隣接連結した要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両方又は一方が可能である。すなわち、
(i) 連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の両者が可能であるか、
(ii) 連結方向の軸線の回りの回転が可能であるが連結方向の軸線に直交する方向の軸線の回りには回転しないものであるか、又は、
(iii) 連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転が可能であるが連結方向の軸線の回りには回転しないもの
とすることができる。
(2-3) Each element can rotate around the axis in the connecting direction and / or rotate around the axis in any direction perpendicular to the axis in the connecting direction with respect to the adjacent connected elements. is there. That is,
(i) both rotation around the axis in the connecting direction and rotation around the axis in any direction orthogonal to the axis in the connecting direction are possible,
(ii) can rotate around the axis in the connecting direction but does not rotate around the axis in the direction perpendicular to the axis in the connecting direction, or
(iii) It is possible to rotate around the axis in any direction orthogonal to the axis in the coupling direction, but not around the axis in the coupling direction.
この点において、隣接連結した要素体同士の間の連結方向の相対変位及び連結方向に直交する方向の相対変位は、仮にそのような相対変位の両方又は一方が生じ得るものであったとしても、全体の変形を特定する上で特に考慮することを要しない。 In this regard, the relative displacement in the connection direction between adjacently connected element bodies and the relative displacement in the direction orthogonal to the connection direction may be such that both or one of such relative displacements may occur. No particular consideration is required in specifying the overall deformation.
連結構造体は、隣接連結した要素体同士が、例えば、前記(i)の関係のもののみであるものや、前記(ii)の関係のもののみであるものとすることができる他、前記(i)の関係と(ii)の関係と(iii)の関係の何れか２種類（例えば連結構造体における所定箇所の隣接連結した要素体同士は(i)の関係、他の所定箇所の隣接連結した要素体同士は(iii)の関係）であるものや、前記(i)の関係と(ii)の関係と(iii)の関係の３種類であるものとすることもできる。 In the connection structure, adjacently connected elements may be, for example, only those having the relationship (i) or only having the relationship (ii), Any one of the relationship (i), the relationship (ii), and the relationship (iii) (for example, elements connected at a predetermined location in a connection structure are connected to each other at the relationship (i) or adjacent at another predetermined location. These element bodies may be of the relationship (iii), or may be the three types of the relationship (i), the relationship (ii), and the relationship (iii).
(2-4) 隣接要素体に対し各要素体は、所定角度範囲内の回転が可能であるものとすることができる。各要素体の、隣接連結した要素体に対する連結方向の軸線の回りの回転の角度は、例えば、所定の初期状態から３０度以下であるものとすることができ、連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の角度は、例えば、所定の初期状態から１５度以下であるものとすることができる。初期状態の例としては、本明細書に言う基準状態の他、連結構造体が生体を構成する構造体の全部又は部分である場合の正常な状態（例えば生理的な前後彎のみがある脊柱の状態）を挙げることができるが、これらに限るものではない。 (2-4) Each element body can be rotated within a predetermined angle range with respect to adjacent element bodies. The rotation angle of each element body around the axis line in the connecting direction with respect to the adjacent connected element bodies can be, for example, 30 degrees or less from a predetermined initial state, and can be arbitrarily orthogonal to the axis line in the connecting direction. The angle of rotation around the axis in the direction can be, for example, 15 degrees or less from a predetermined initial state. As an example of the initial state, in addition to the reference state described in this specification, a normal state (for example, a spinal column having only physiological anteroposterior folds) when the connecting structure is all or part of the structure constituting the living body. State), but is not limited thereto.
なお、本発明における連結構造体は、隣接連結した要素体同士の間に、連結方向の相対変位（例えば要素体の連結方向の寸法の５０％程度以下の負又は正の相対変位、より具体的な例としては、椎間板を介して隣接連結した椎骨同士の間の連結方向距離の減少又は増大）及び連結方向に直交する方向の相対変位（例えば要素体の連結方向に直交する方向の寸法の３０％程度以下の相対変位、より具体的な例としては、椎間板を介して隣接連結した椎骨同士の間のずれ［すべり］）の両方又は一方が生じ得るものであってもよい。 In the connection structure in the present invention, the relative displacement in the connection direction (for example, a negative or positive relative displacement of about 50% or less of the dimension in the connection direction of the element bodies, more specifically, between adjacently connected element bodies. As an example, the distance in the connecting direction between the vertebrae adjacently connected via the intervertebral disk is decreased or increased) and the relative displacement in the direction orthogonal to the connecting direction (for example, the dimension 30 in the direction orthogonal to the connecting direction of the element bodies). Relative displacement of about% or less, and more specifically, a displacement [slip] between vertebrae adjacently connected via an intervertebral disc may occur.
(2-5) 連結構造体を構成する要素体同士の連結は、例えば、連結方向の軸線の回りの変形及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの変形の両方又は一方が可能な介在物又は連結部材等（例えば、椎間板のような繊維軟骨、ゴム状若しくはその他の材料からなる板状若しくはその他の形状の介在物、継手、ヒンジ、関節状部材等）を介して連結されたものであってもよく、このような介在物又は連結部材等を構成し得る部分を備えた要素体同士が直接連結し、その連結部分が、前記介在物又は連結部材等と同様の介在部又は連結部を構成するものであってもよい。 (2-5) The connection between the elements constituting the connection structure is, for example, the deformation around the axis in the connection direction and / or the deformation around the axis in any direction orthogonal to the axis in the connection direction. It is connected via a possible inclusion or connecting member (for example, a fibrocartilage such as an intervertebral disc, a plate-like or other shape inclusion made of rubber or other material, a joint, a hinge, an articulated member, etc.) The element bodies having a portion that can constitute such an inclusion or a connecting member are directly connected to each other, and the connecting portion is the same interposed portion as the inclusion or the connecting member. Or you may comprise a connection part.
(2-6) 連結構造体は、例えば、３以上（好ましくは４又は５以上）１００以下（好ましくは４０以下）の要素体からなるものとすることができる。要素体は、例えば、一部又は全部が互いに同一であってもよく、全部又は一部が互いに異なるものであってもよい。 (2-6) The connection structure can be composed of, for example, 3 or more (preferably 4 or 5 or more) 100 or less (preferably 40 or less) element bodies. For example, part or all of the element bodies may be the same as each other, or all or part of them may be different from each other.
(2-7) 連結構造体の例としては、人工的な構造体の全部又は部分、生体を構成する構造体若しくは生体を構成していた構造体の全部又は部分等を挙げることができる。 (2-7) Examples of the connection structure include all or a part of an artificial structure, a structure constituting a living body, or a whole or part of a structure constituting a living body.
生体を構成する構造体の例としては、脊柱を挙げることができ、本発明における連結構造体は、脊柱の全部又は部分とすることができる。その場合の要素体の例としては、非癒合脊椎及び癒合脊椎群を挙げることができる。要素体同士は、椎間板を介して連結している。 As an example of the structure constituting the living body, the spinal column can be cited, and the connection structure in the present invention can be the whole or a part of the spinal column. In this case, examples of the element body include a non-union spine and a union spine group. The element bodies are connected via an intervertebral disc.
また本発明における連結構造体の例としての生体を構成する構造体の部分として、ヒトの脊柱のうち仙骨と頸椎にわたる部分を挙げることができる。その場合の要素体は、椎間板を介して連結した、頸椎、胸椎、腰椎、及び仙骨である。 Moreover, as a part of the structure constituting the living body as an example of the connection structure in the present invention, a part of the human spinal column extending over the sacrum and the cervical spine can be exemplified. The elements in that case are the cervical vertebrae, the thoracic vertebrae, the lumbar vertebrae, and the sacrum, connected via an intervertebral disc.
連結構造体が人工的な構造体である場合は、合成樹脂、合成ゴム、金属、セラミクス、コンクリート、木材、石、岩石等からなる要素体が、前記のように介在物又は連結部材等を介して又は直接に連結したものとすることができる。 When the connection structure is an artificial structure, an element body made of synthetic resin, synthetic rubber, metal, ceramics, concrete, wood, stone, rock, etc. is interposed via an inclusion or a connection member as described above. Or directly linked.
(3) 所定の基準状態における各要素体に対し、連結方向の軸線の回りの回転及び連結方向の軸線に直交する任意の方向の軸線の回りの回転の何れにおいても始点が固定した状態で終点が変位し得る基準ベクトルを設定する。 (3) For each element in a predetermined reference state, the end point is fixed with the starting point fixed in both rotation around the axis in the connecting direction and rotation around the axis in any direction perpendicular to the axis in the connecting direction. Set a reference vector that can be displaced.
(3-1) 各要素体の基準状態は、統一性があるように定めることや、一定の規則に従って定めることが望ましい。なお、連結構造体が実際に基準状態になり得ることを要するものではない。 (3-1) It is desirable to determine the standard state of each element so that it is uniform, or according to certain rules. It is not required that the connecting structure can actually be in the reference state.
基準状態の例としては、所定の要素体に対し各要素体が所定関係にある状態、より具体的には例えば、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行な状態や、各要素体が連結方向の軸線に直交する方向において前後方向等の向きを有する場合（要素体の形状や直列状連結の態様等による向き）は、その向きが同一であるか又は一定の規則に従う状態等を挙げることができ、これらを組み合わせた状態であってもよい。 As an example of the reference state, a state in which each element body has a predetermined relationship with respect to a predetermined element body, more specifically, for example, an axis line in a connection direction of a predetermined element body is an axis line in a connection direction of another element body. If the element body has a direction such as the front-rear direction or the like in the direction perpendicular to the axis of the connection direction (or the direction according to the shape of the element body or the serial connection mode, etc.) Are the same or follow a certain rule, and may be a combination of these.
この場合の所定の要素体は、例えば、直列状に連結した複数の要素体のうち何れかの端部又は所定の中間位置に位置する要素体とすることができる。連結構造体が、ヒトの脊柱のうち仙骨と頸椎にわたる部分である場合、所定の要素体を例えば仙骨とすることができる。 In this case, the predetermined element body may be, for example, an element body located at any end of the plurality of element bodies connected in series or at a predetermined intermediate position. When the connection structure is a portion of the human spinal column that spans the sacrum and the cervical spine, the predetermined element body may be, for example, the sacrum.
また基準状態の例として、各要素体の連結方向の軸線が一定の直線又は曲線等の線に沿う状態、各要素体が連結方向の軸線に直交する方向において前後方向等の向きを有する場合にその向きが同一であるか又は一定の規則に従う状態、これらを組み合わせた状態、或いは所定の初期状態等を挙げることができる。 In addition, as an example of the reference state, when the axis of the connection direction of each element body is along a line such as a fixed straight line or a curve, and when each element body has a direction such as the front-rear direction in a direction orthogonal to the axis of the connection direction A state in which the directions are the same or according to a certain rule, a state in which these are combined, a predetermined initial state, or the like can be given.
(3-2) 所定の基準状態における各要素体に対し設定する前記基準ベクトルは、一定の規則に従って定めることや、統一性があるように定めることが望ましい。 (3-2) It is desirable that the reference vector set for each element in a predetermined reference state is determined according to a certain rule or so as to be uniform.
例えば、基準ベクトルは、大きさが何れも等しいものとすることができる。 For example, the reference vectors can be equal in magnitude.
また基準ベクトルの例としては、前記のような基準状態（例えば、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行である状態、各要素体が連結方向の軸線に直交する方向において前後方向等の向きを有する場合にその向きが同一であるか又は一定の規則に従う状態、これらの組み合わせ）において、
各要素体の基準ベクトルの始点が何れも連結方向の軸線上に位置すると共に、何れの基準ベクトルも他の基準ベクトルと平行であるもの（この場合の基準ベクトルの大きさは何れも等しいことが望ましい）や、
各要素体の基準ベクトルが、何れも、連結方向の軸線を含む直交する３軸線（例えば、所定の要素体の連結方向の軸線が、他の要素体の連結方向の軸線と一致するか又は平行であるもの、或いは、それと共に、所定の要素体の前記直交する３軸線のうち連結方向の軸線以外の２軸線が、他の要素体の対応する２軸線と互いにそれぞれ平行であるもの）の交点を始点とすると共に前記３軸線方向の成分がそれぞれの軸線毎の所定の値又は３軸線方向の成分が同一の値であるもの
等を挙げることができる。
Examples of the reference vector include the reference state as described above (for example, a state in which the axis of the connection direction of a predetermined element body matches or is parallel to the axis of the connection direction of another element body, In a direction perpendicular to the axis of the connecting direction, such as the front-rear direction, the direction is the same or follows a certain rule, a combination thereof)
The starting point of the reference vector of each element is located on the axis in the connecting direction, and any reference vector is parallel to other reference vectors (in this case, the reference vectors have the same size) Desirable)
The reference vectors of each element body are all three orthogonal axes including the axis direction of the connection direction (for example, the axis direction of the connection direction of a predetermined element body matches or is parallel to the axis line of the connection direction of the other element bodies) Or, along with this, two axes other than the axis in the connecting direction among the three orthogonal axes of the predetermined element are parallel to the corresponding two axes of the other elements, respectively) And the three-axis direction component is a predetermined value for each axis, or the three-axis direction component is the same value.
(4) 直列状に連結した要素体からなる連結構造体の、所定の基準状態からの変形は、各要素体に設定した基準ベクトルの変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき的確に特定することができる。 (4) Deformation of a connected structure consisting of element bodies connected in series from a predetermined reference state is based on the displacement of the reference vector set for each element body and the correspondence between each reference vector and the element body. Can be identified.
(4-1) 所定の基準状態の連結構造体と、変形した連結構造体の間における、各要素体に設定した基準ベクトルの変位は、変形特定の対象である連結構造体の特性に応じ、Ｘ線ＣＴスキャナやその他の断層撮影装置、光学カメラを用いた画像計測装置等の任意の装置又はその他の手段により計測することができる。ＣＴ装置によるＭＰＲ（多断面再構成）像を用いて計測することは、その一例である。 (4-1) The displacement of the reference vector set for each element between the connection structure in a predetermined reference state and the deformed connection structure depends on the characteristics of the connection structure that is the object of deformation specification. It can be measured by an arbitrary apparatus such as an X-ray CT scanner, other tomography apparatus, an image measurement apparatus using an optical camera, or other means. One example is measurement using an MPR (multi-section reconstruction) image obtained by a CT apparatus.
(4-2) 各基準ベクトルと要素体との対応とは、その基準ベクトルが何れの要素体についての基準ベクトルであるかの対応である。 (4-2) The correspondence between each reference vector and the element body is a correspondence as to which element body the reference vector is the reference vector.
所定の基準状態から変形した連結構造体における（又は基準状態の連結構造体及び変形した連結構造体のそれぞれにおける）基準ベクトルの全体又は部分と要素体との対応の表示としては、例えば、各要素体を特定する文字や記号等を付記することや、対応する各要素体の連結順序が示される内容を図示する（例えば一端部から他端部に至る各要素体に対応する各基準ベクトルの所定箇所（例えば終点のみ）を結ぶ連続線を示して各基準ベクトルに対応する要素体の連結順序を示す）こと等を挙げることができる。 As an indication of the correspondence between the whole or part of the reference vector and the element body in the connection structure deformed from the predetermined reference state (or in each of the connection structure in the reference state and the deformed connection structure), for example, each element A character or symbol specifying the body is added, and the contents indicating the connection order of the corresponding element bodies are illustrated (for example, predetermined reference vectors corresponding to each element body from one end to the other end) A continuous line connecting points (for example, only the end point) to indicate the connection order of the element bodies corresponding to each reference vector).
(4-3) 構成要素である複数の要素体にそれぞれ設定した基準ベクトルの変位、及び、各基準ベクトルと要素体との対応に基づき、直列状に連結した要素体からなる構造体の変形を的確に特定することができる。必要応じ、連結構造体の変形を２以上の時点において特定することにより、連結構造体の経時的な変形を明らかにすることもできる。 (4-3) Based on the displacement of the reference vector set for each element that is a component and the correspondence between each reference vector and the element, the structure consisting of the elements connected in series is deformed. It can be accurately identified. If necessary, by specifying the deformation of the connection structure at two or more points in time, it is possible to clarify the deformation of the connection structure over time.
このように的確に特定された構造体の変位を適切に把握するには、所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における（又は基準状態の連結構造体及び変形した１又は２以上の時点の連結構造体のそれぞれにおける）各要素体についての基準ベクトルを、例えば次のように表示することができる。 In order to appropriately grasp the displacement of the structure thus accurately identified, each of the connection structures at one or more time points deformed from the predetermined reference state (or the connection structure of the reference state and the deformation) The reference vector for each element (in each of the linked structures at one or more time points) can be displayed, for example, as follows:
すなわち、例えば、所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における（又は基準状態の連結構造体及び変形した１又は２以上の時点の連結構造体のそれぞれにおける）複数の（すなわち、全ての又は一部の）基準ベクトルの全体又は部分（例えば、ベクトルの終点のみ、ベクトルの始点から一定長さ、又はベクトルの始点から一定長さの位置の点。以下同じ。）を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表すことができる（例えば、基準ベクトルの全体又は部分の正射影又はその他の射影［これらに限るものではない］を平面上に表すことができる。以下同じ。）。 That is, for example, in each of the connection structures at one or more time points deformed from a predetermined reference state (or in each of the connection structures in the reference state and the one or more time connection structures deformed) The whole or part of the reference vector (that is, all or part of the vector) (for example, only the end point of the vector, a fixed length from the start point of the vector, or a point at a fixed length from the start point of the vector, and so on). , The starting point of the reference vectors can be in the same position, and can be represented on a certain plane together with the display of the corresponding elements (for example, orthographic projections or other projections of the whole or part of the reference vectors [limited to these Can be expressed on a plane, and so on.)
より具体的には、例えば、所定の基準状態においては、全ての要素体の基準ベクトルが、始点が同じ位置であることにより一致するように設定し、所定の基準状態から連結構造体が変形した状態の全ての要素体の基準ベクトルの全体又は部分（例えば終点のみ）を、一端部の要素体等の所定の要素体の基準ベクトルには変位が生じないものとして、平面上に表すことができる。この場合、変形した連結構造体における基準ベクトルのうち、所定の要素体の基準ベクトルが、変位前の全ての基準ベクトルに一致する。 More specifically, for example, in a predetermined reference state, the reference vectors of all element bodies are set to coincide with each other because the start points are at the same position, and the connection structure is deformed from the predetermined reference state. The whole or part of the reference vector of all the element bodies in the state (for example, only the end point) can be represented on the plane as no displacement occurs in the reference vector of a predetermined element body such as an element at one end. . In this case, among the reference vectors in the deformed connection structure, the reference vector of the predetermined element body matches all the reference vectors before displacement.
また例えば、全基準ベクトルを複数の群に分け、群毎に、所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における（又は基準状態の連結構造体及び変形した１又は２以上の時点の連結構造体のそれぞれにおける）その群に属する複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表すことができる。 Further, for example, all the reference vectors are divided into a plurality of groups, and each group is connected to each connected structure at one or more time points that have been deformed from a predetermined reference state (or the connected structure in the reference state and the deformed 1 or 2). The whole or part of a plurality of reference vectors belonging to the group (in each of the connected structures at the above time points) is represented on a certain plane together with the display of the corresponding element bodies with the start points of the reference vectors at the same position. be able to.
また、上記何れの例においても、始点を同じ位置にするのではなく、所定の図形における各要素体に対応した所定位置を始点とすることにより、対応する要素体の表示を別途行うことを省くことができる。このような所定の図形及び所定位置の例としては、それぞれ、直線、曲線、円、多角形等の図形、及び、直線や曲線における例えば所定の長さ毎の位置、円における例えば円周上の所定中心角毎の位置、多角形における各頂点等を挙げることができるが、これらに限るものではない。 In any of the above examples, the starting point is not set to the same position, but a predetermined position corresponding to each element in the predetermined figure is set as the starting point, so that the corresponding element is not separately displayed. be able to. Examples of such a predetermined figure and a predetermined position include a figure such as a straight line, a curve, a circle, and a polygon, and a position for each predetermined length in a straight line or a curve, for example, on a circumference in a circle. Although the position for every predetermined center angle, each vertex in a polygon, etc. can be mentioned, it is not restricted to these.
Ｃ１乃至Ｃ７ 第１頸椎乃至第７頸椎
Ｔ１乃至Ｔ１２ 第１胸椎乃至第１２胸椎
Ｌ１乃至Ｌ５ 第１腰椎乃至第５腰椎
Ｓ１ 第１仙椎
C1 to C7 First cervical vertebra to seventh cervical vertebra T1 to T12 First thoracic vertebra to twelfth thoracic vertebra L1 to L5 First lumbar vertebra to fifth lumbar vertebra S1 First sacral vertebra
Claims (16)
所定の基準状態における各要素体に対し、当該要素体と一体的に変位する基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態の連結構造体と変形した連結構造体の間における各要素体に設定した基準ベクトルの変位を計測して、所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの回転変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定するものであり、
所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表すことを含むことを特徴とする変形特定方法。 A plurality of element bodies are connected in series, and each element body is rotated around an axis in the connecting direction and around an axis in an arbitrary direction perpendicular to the axis in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. A method of identifying a deformation of a connecting structure that is capable of both or one comprising
For each element in a predetermined reference state, set a reference vector that is displaced integrally with the element,
Measure the displacement of the reference vector set for each element between the connected structure in the specified reference state and the deformed connected structure, and set the deformation of the connected structure from the specified reference state for each element. Specified based on the rotational displacement of the reference vector and the correspondence between each reference vector and the element body ,
The whole or part of a plurality of reference vectors in each connected structure at one or more time points deformed from a predetermined reference state is fixed together with the display of corresponding elements with the start point of the reference vectors being the same position. A modification specifying method comprising: expressing on a plane .
所定の基準状態における各要素体に対し、当該要素体と一体的に変位する基準ベクトルを設定し、
所定の基準状態の連結構造体と変形した連結構造体の間における各要素体に設定した基準ベクトルの変位を計測して、所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの回転変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定するものであり、
所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表す表示手段を有することを特徴とする変形特定システム。 A plurality of element bodies are connected in series, and each element body is rotated around an axis in the connecting direction and around an axis in an arbitrary direction perpendicular to the axis in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. A system for identifying deformations of a connecting structure in which both or one is possible,
For each element in a predetermined reference state, set a reference vector that is displaced integrally with the element,
Measure the displacement of the reference vector set for each element between the connected structure in the specified reference state and the deformed connected structure, and set the deformation of the connected structure from the specified reference state for each element. Specified based on the rotational displacement of the reference vector and the correspondence between each reference vector and the element body ,
The whole or part of a plurality of reference vectors in each connected structure at one or more time points deformed from a predetermined reference state is fixed together with the display of corresponding elements with the start point of the reference vectors being the same position. A deformation specifying system comprising display means for display on a plane .
所定の基準状態における各要素体に対し、当該要素体と一体的に変位する基準ベクトルを設定する処理と、
計測手段を用いて、所定の基準状態の連結構造体と変形した連結構造体の間における各要素体に設定した基準ベクトルの変位を計測する処理と、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの回転変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定する処理と、
所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表す処理を、コンピュータに実行させるものであることを特徴とする変形特定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A plurality of element bodies are connected in series, and each element body is rotated around an axis in the connecting direction and around an axis in an arbitrary direction perpendicular to the axis in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. A program for identifying a deformation of a connection structure that is capable of both or one of the following:
For each element body in a predetermined reference state, a process of setting a reference vector that is integrally displaced with the element body;
A process of measuring a displacement of a reference vector set for each element body between a connection structure in a predetermined reference state and a deformed connection structure using a measurement unit;
The deformation of the connecting structure from a predetermined reference state, and corresponds based on the particular processing of the rotational displacement and the reference vector and the elements of the reference vector set for each element body,
The whole or part of a plurality of reference vectors in each connected structure at one or more time points deformed from a predetermined reference state is fixed together with the display of corresponding elements with the start point of the reference vectors being the same position. A computer-readable recording medium on which a deformation specifying program is recorded, which causes a computer to execute processing represented on a plane .
所定の基準状態における各要素体に対し、当該要素体と一体的に変位する基準ベクトルを設定する処理と、
計測手段を用いて、所定の基準状態の連結構造体と変形した連結構造体の間における各要素体に設定した基準ベクトルの変位を計測する処理と、
所定の基準状態からの連結構造体の変形を、各要素体に設定した基準ベクトルの回転変位及び各基準ベクトルと要素体との対応に基づき特定する処理と、
所定の基準状態から変形した１又は２以上の時点の各連結構造体における複数の基準ベクトルの全体又は部分を、それらの基準ベクトルの始点を同じ位置にして、対応する要素体の表示と共に一定の平面上に表す処理を、コンピュータに実行させるものであることを特徴とする変形特定プログラム。 A plurality of element bodies are connected in series, and each element body is rotated around an axis in the connecting direction and around an axis in an arbitrary direction perpendicular to the axis in the connecting direction with respect to adjacently connected element bodies. A program for identifying a deformation of a connection structure that is capable of both or one of the following:
For each element body in a predetermined reference state, a process of setting a reference vector that is integrally displaced with the element body;
A process of measuring a displacement of a reference vector set for each element body between a connection structure in a predetermined reference state and a deformed connection structure using a measurement unit;
The deformation of the connecting structure from a predetermined reference state, and corresponds based on the particular processing of the rotational displacement and the reference vector and the elements of the reference vector set for each element body,
The whole or part of a plurality of reference vectors in each connected structure at one or more time points deformed from a predetermined reference state is fixed together with the display of corresponding elements with the start point of the reference vectors being the same position. A deformation specifying program for causing a computer to execute processing represented on a plane .
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