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THREE-DIMENSIONAL SHAPE MEASURING INSTRUMENT, AND APPARATUS FOR DESIGNING SHAPE OF ARTIFICIAL LIMB SOCKET FROM DATA OBTAINED BY MEASUREMENT THEREOF meetings

Patent code P08A014205
Posted date Jan 23, 2009
Application number P2005-077834
Publication number P2006-255199A
Patent number P4304341
Date of filing Mar 17, 2005
Date of publication of application Sep 28, 2006
Date of registration May 15, 2009
Inventor
  • (In Japanese)尾田 雅文
  • (In Japanese)花房 昭彦
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 新潟大学
Title THREE-DIMENSIONAL SHAPE MEASURING INSTRUMENT, AND APPARATUS FOR DESIGNING SHAPE OF ARTIFICIAL LIMB SOCKET FROM DATA OBTAINED BY MEASUREMENT THEREOF meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional shape measuring instrument and an artificial limb socket shape designing apparatus for providing a socket which can comfortably be used by an artificial limb user by measuring not only the external shape of a human body but also internal tissues such as bones, muscles, fat shapes together with ultrasonic waves, and considering loading acting on the periphery of a stump part in the case of using the artificial limb.
SOLUTION: The three-dimensional shape measuring instrument is provided with: a means for sending the ultrasonic waves; a means for detecting reflected waves of the ultrasonic waves; a means for deciding the position of the means for sending the ultrasonic waves and the means for detecting reflected waves of the ultrasonic; a means for analyzing detected data in order to obtain a boundary between different materials of a patient constituted of a plurality of materials; and a means for preparing a finite element model from an analyzed result. The artificial limb socket shape designing apparatus is used for designing an artificial limb socket using the data.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来、義肢用のソケットは主に義肢装具士の手作業により製作されてきたが、良い適合性を得るためには熟練した義肢装具士の技能が必要であった。しかしながら、ソケット形状を決定するには義肢装具士の経験や勘に頼ることが多く、例えば、義足使用時において断端部周辺に作用する荷重を考慮せずに、外部形状の情報だけに基づいて形状設計を行ったソケットでは、義足固定のための圧迫や、歩行立脚期など体重負荷時によって、ソケットおよび断端形状が変形することから、その適合状態に問題が生じる可能性があった。



義足の良否は、ソケット形状ならびにアライメントの適合性の両者により決定される。例えば義足ソケットの適合性が良好でない場合に、切断端で瘡を生じ易く、車椅子の併用を強いられるケースも存在する.このため、義足ソケットの最適形状を得ることは、義足使用者の快適性向上の点で極めて重要な問題である。



このことから、経験や勘に頼ることなく、定量的かつ一定の製作技術レベルで対応することが求められている。近年レーザ測長技術などを利用した非接触な下肢表面形状計測手法を利用することによって、義足使用者の断端形状を数値化し、CAD/CAM技術を駆使した新しい義足ソケット製作手法が提案されている(例えば、特許文献1)。



義足ソケットの最適形状を得るには、人体の外部形状だけでなく生体組織である骨、筋肉、脂肪形状等内部組織形状も併せて計測し、三次元モデルを作成する必要がある。内部組織を併せて身体形状を計測する方法として、X線CT、MRI、超音波が一般には利用されている。この中でも超音波は、X線被曝のような人体への負担がなく、MRIに比べ大型設備を必要としないなどの長所があり、CADでの義足ソケット設計のための超音波計測システムも研究されている(例えば、非特許文献1)。これらのシステムにおいては、超音波エコーの振幅に基づく濃淡画像から組織境界を抽出する方法が提案されているものの、X線CTやMRIと比較して、超音波の信号は組織内の屈折や散乱の影響を受けやすく、組織の境界を的確に判定することが困難であった。
【特許文献1】
特開2003-299679号公報
【非特許文献1】
IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering No10(1),P11-21,2002年

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、3次元形状データ計測装置およびその計測データに基づく義肢のソケットの形状を設計する装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
超音波の送出手段と、前記超音波の反射波の検出手段と、前記超音波の送出手段と前記反射波の検出手段の位置を決定する手段と、複数の材質から構成された検体の異なる材質間の境界を求めるために、検出されたデータを解析する手段と、解析された結果から有限要素モデルを作成する手段とを備え、前記検出されたデータを解析する手段は、超音波の反射波のデータを時間と周波数とで2次元解析して水と皮膚、皮膚と脂肪、脂肪と筋肉、筋肉と骨の境界の位置座標を求め、前記有限要素モデルを作成する手段は、前記検出されたデータを解析する手段により求めた位置座標と予め用意した当該箇所の標準ヒト型有限要素モデルを使用して皮膚の有限要素モデル、脂肪の有限要素モデル、筋肉の有限要素モデル、骨の有限要素モデルを作成するように構成されたことを特徴とする3次元形状計測装置。

【請求項2】
 
請求項1に記載の3次元形状計測装置で計測された有限要素モデルのデータを入力する手段と、生活環境を考慮した境界条件を入力する手段と、前記有限要素モデルのデータと前記境界条件とで有限要素応力解析を行い、ソケット形状を決定する手段とを有することを特徴とする義肢のソケット形状設計装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005077834thum.jpg
State of application right Registered
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