被誘導式整形外科ガイド及び外科システム
【課題】整形外科手術の際に以降に使用するコンポーネントを位置決めするために使用される基準部を確立するための被誘導式整形外科ガイドを提供する。
【解決手段】整形外科ガイド２０は、手術部位に対して所望の位置に整形外科ガイド２０を配置するために手術ナビゲーションシステムによって追跡される電磁コイル２８と、後で使用する外科コンポーネントの配置を誘導するために外科コンポーネントが係合できるような基準ピン１０を手術部位に対して所望の位置に配置するための少なくとも一つの孔３２，３４，３６が設けられた本体２１とを備え、本体２１と電磁コイル２８とが既知の関係で取り付けられている。
【解決手段】整形外科ガイド２０は、手術部位に対して所望の位置に整形外科ガイド２０を配置するために手術ナビゲーションシステムによって追跡される電磁コイル２８と、後で使用する外科コンポーネントの配置を誘導するために外科コンポーネントが係合できるような基準ピン１０を手術部位に対して所望の位置に配置するための少なくとも一つの孔３２，３４，３６が設けられた本体２１とを備え、本体２１と電磁コイル２８とが既知の関係で取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術ナビゲーションシステムと共に使用される外科コンポーネントに関する。特に、本発明は、整形外科手術の際に以降で使用するコンポーネントを案内するための被誘導式器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くの外科手術は、外科器具、インプラント又は患者の身体部分のような手術部位の物体に対して既知の関係で取り付けられたトラッキング要素（追跡要素）をセンサによって検出するようにした手術ナビゲーションシステムを用いて行われるようになってきている。センサ情報がコンピュータに送られると、コンピュータは手術ナビゲーションシステム座標系におけるトラッキング要素の三次元的位置を三角法で測定する。こうして、コンピュータは、物体の位置及び向きを求め、外科医の誘導のためにその位置及び向きを表示することができる。例えば、この位置及び向きは、Ｘ線、ＣＴスキャン、超音波又は他の画像技術によって得られた患者の解剖学的構造の画像に重ねて表示することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、多くの整形外科手術は従来の器具を用いて行われており、解剖学的目標を目視及び／又は触知することによって手術の様々なコンポーネントの位置を外科医が機械的に調整している。これらの処置の際には、骨に前処置を施すための器具の形態の整形外科コンポーネント、サイズ決定が正しいことを確かめるための暫定コンポーネント、インプラントコンポーネント及び／又は他の適宜のコンポーネントが手術部位に配置される。これらコンポーネントは、多くの場合、適正に機能を果たすための位置及び向きに関する要件を有している。例えば、骨切削ガイドは、切削器を案内して所望の位置に切削面を生成するためには、適正な向きで骨上の位置を調整されなくてはならない。
【０００４】
本発明の目的は、以降で使用する外科コンポーネントを案内するための被誘導式整形外科ガイド及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つ態様として、整形外科手術の際に手術部位に対して基準部を確立するために手術ナビゲーションシステムと共に使用するための被誘導式整形外科ガイドが提供される。基準部は、以降で使用する外科コンポーネントの配置を誘導するために当該外科コンポーネントと係合し得る。整形外科ガイドは、本体と、手術部位に対して所望の位置に整形外科ガイドを位置決めするために手術ナビゲーションシステムによって追跡されるための被追跡手段と、手術部位に対して所望の位置に基準部を確立するための基準部確立手段とを備える。
【０００６】
本発明の他の態様として、膝関節に隣接する大腿骨の遠位端部において使用するための外科システムが提供される。この外科システムは、手術ナビゲーションシステムと、遠位大腿骨切削ガイドと、ベース部材と、接続リンクと、基準部ガイド部材とを備える。手術ナビゲーションシステムは、手術中に物体の位置を追跡するための追跡手段を備える。遠位大腿骨切削ガイドは、大腿骨の遠位端部に遠位大腿骨切削ガイドを取り付けるための取付手段と、大腿骨の遠位端部に平坦面を切削加工するための切削器を案内するための案内手段とを備える。ベース部材は、第１の調整軸線に沿って摺動するように遠位大腿骨切削ガイドに取り付けられており、接続リンクは第２の調整軸線に沿って摺動するようにベース部材に取り付けられており、基準部ガイド部材は第３の調整軸線周りに旋回するように接続リンクに取り付けられている。基準部ガイド部材は、大腿骨の遠位端部に対して基準部を確立するための基準部確立手段と、大腿骨に対して所望の位置への基準部ガイド部材の位置決めを誘導するために手術ナビゲーションシステムによって追跡されるための被追跡手段とを備える。基準部ガイド部材は、基準部ガイドの内外方向回転角度を平面内で調整するために第３の調整軸線周りに旋回できるようになっており、接続リンクは、基準部ガイドの内外方向位置を平面内で調整するために第２の調整軸線に沿って並進移動できるようになっており、ベース部材は、基準部ガイドの前後方向位置を平面内で調整するために第１の調整軸線に沿って並進移動できるようになっている。
【０００７】
本発明の他の態様では、患者の身体の手術部位で整形外科手術を行う方法が、整形外科ガイドの位置を追跡（トラッキング）するために手術ナビゲーションシステムを作動させるステップと、手術ナビゲーションシステムによって指示される通りに手術部位に対して所望される位置に整形外科ガイドを位置決めするステップと、整形外科ガイドを用いて手術部位に対して基準部を確立するステップと、手術部位に対して所望の位置に外科コンポーネントを位置決めするために基準部と外科コンポーネントとを係合させるステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の様々な説明上の例が添付図面を参照して説明される。これら図面は、本発明の説明上の例を示しているに過ぎず、本発明の範囲を制限するものとみなされるべきではない。
【０００９】
被誘導式整形外科ガイドの各実施形態は、様々な外科コンポーネントを案内するように構成されている。例えば、被誘導式整形外科ガイドは、単数又は複数のピン、ねじ、棒、フィン、レール、蟻継ぎのアリ、平坦面、穴、スロット、切り欠き及び／又は骨内又は骨上の他の適宜の基準のような骨に対する基準部を定めるために使用することができる。基準部は、切削器具、リーマ加工器具、テンプレート、ドリルガイド、暫定インプラント、インプラント及び／又は任意の適宜の手術部位のための他のコンポーネントを含む以降で使用する外科コンポーネントの位置及び／又は向きの基準とするために使用される。手術部位の例には、股関節、膝関節、脊椎関節、肩関節、肘関節、足関節、手及び足の指関節、骨折部位、腫瘍部位及び／又は他の適宜の整形外科手術部位が含まれる。本発明の整形外科ガイドは、それを使用しなければ手術ナビゲーションシステムと共に使用することができないコンポーネントによって基準として参照され得る基準部を確立するために使用され得る。よって、整形外科ガイドは、既存の被誘導タイプではないコンポーネントを使用しながら三次元手術ナビゲーション技術の恩恵を与えるために使用され得る。整形外科ガイドは、別の中間基準部を定めるように構成されていてもよく、以降で使用される外科コンポーネントと係合してこれを直接的に案内する基準部自体として機能してもよい。直接的に基準部として機能するガイドには、単数又は複数のピン、ねじ、棒、フィン、レール、蟻継ぎのアリ、平坦面、穴、スロット、切り欠き及び／又は以降で使用するコンポーネントと直接的に係合してこれを手術部位に対して案内する他の機構が含まれ得る。例えば、整形外科ガイドは、切削器を受容して案内し骨上に切削表面を生成するためのスロットを含んでいてもよい。
【００１０】
図１〜図３は、基準ピン１０の配置を誘導するように構成された例示の被誘導式整形外科ガイド２０を示しており、基準ピン上には大腿骨切削ガイド５０が配置され、膝関節置換手術において大腿骨コンポーネントを受容するための大腿骨２の切削を誘導する。整形外科ガイド２０は、表側表面２２と該表側表面と反対側の裏側表面２４と該表側表面２２から該裏側表面２４まで延びる周側壁２６とを有した本体２１を備える。説明上の例では、整形外科ガイド２０は、表側表面２２と裏側表面２４との間の側壁２６の周界内で本体２１内に埋め込まれた電磁コイル２８の形態のトラッキング要素（追跡要素）を備えている。電磁コイル２８は、手術ナビゲーションシステムと接続して手術ナビゲーションシステムと電磁コイル２８との間で電気信号を伝達するために、電磁コイル２８から本体２１の外へ延びるリード線３０を備えている。電磁コイル２８は、電磁界内に配置されると、電荷を生じ、生じた電荷は、電磁コイル２８すなわち整形外科ガイド２０の三次元的な位置及び向きが手術ナビゲーション座標系と関連付けられ得るように、手術ナビゲーションシステムに伝達される。例えば、手術ナビゲーションシステムは、既知の位置に複数のセンサを備え、これらセンサが電磁コイル２８からの信号を受信してコンピュータに情報を送るようにすることができる。すると、コンピュータは、手術ナビゲーションシステム座標系内で電磁コイルの三次元的位置を三角法で測定することができる。そして、手術ナビゲーションシステムは、電磁コイル２８の位置及び向きを検出して、電磁コイル２８と整形外科ガイド２０との間の既知の関係から整形外科ガイド２０の位置及び向きを求めることによって、整形外科ガイド２０の位置及び向きを決定することができる。
【００１１】
説明上の例は能動型電磁トラッキング要素を示しているが、トラッキング要素は、電磁的又は音響的に、若しくは画像又は他の適宜の検出手段によって、検出することも可能である。さらに、トラッキング要素は能動型でも受動型でもよい。能動型トラッキング要素の例には、電磁システムの電磁場エミッタ（例えば例示の電磁コイル２８）、画像システムの発光ダイオード、音響システムの超音波エミッタなどが含まれ得る。受動型トラッキング要素の例には、反射表面を備えた要素が含まれ得る。例えば、反射性球体又は円盤を整形外科ガイドに取り付けてこれを画像システムによって検出してもよい。
【００１２】
整形外科ガイド２０は、以降に使用するコンポーネントを案内するために骨上又は骨内に基準部を確立するための基準部確立手段を備える。例示の整形外科ガイド２０では、孔３２，３４，３６が整形外科ガイド２０を貫通して表側表面２２から裏側表面２４まで延びている。孔は、ピン１０、ねじ又は他の基準部の配置を誘導することができる。例えば、ドリル用ビットを孔３２，３４，３６のうちの一つ又は複数に沿って案内して、その下の骨２に穴４０（図２）を形成させることができる。すると、ピン１０を骨２の穴に挿入できるようになる。あるいはまた、セルフドリリングピンを使用してもよい。また、ピン１０を設けず、骨２に形成された穴４０自体が基準部として機能してもよい。あるいはまた、整形外科ガイド２０は、骨２に対する切り欠き、スロット又は他の基準部の形成を誘導するための切り欠き、スロット、案内面又は他の機構を備えてもよい。さらに、整形外科ガイド２０は、骨２内又は骨２上に棒、レール又は他の基準部を設置するのを誘導するためのスロット、切り欠き、案内面又は他の機構を備えてもよい。
【００１３】
基準部が骨２上に位置決めされると、外科コンポーネントは、自身を正確に位置決めするために、基準部を基準にできる。例えば、図３では、大腿骨切削ガイド５０は、整形外科ガイド２０を使用して取り付けられた基準ピン１０を受容するための孔５２，５４及び５６を含んでいる。あるいはまた、外科コンポーネントは、整形外科ガイド２０を使用して形成された穴４０に係合するための突起、又は整形外科ガイド２０を使用して位置決めされた他のタイプの基準部に係合するための他の機構を備えていてもよい。大腿骨切削ガイド５０は、表側表面６０と裏側表面６２と該表側表面６０から該裏側表面６２まで延びる周側壁６３とを有した本体５８を備える。基準部受容孔５２，５４，５６が表側表面６０から裏側表面６２まで延びている。切削器を案内して大腿骨膝関節インプラントを受容するように大腿骨２の端部の形状を整えるために、複数のスロット６４，６６，６８，７０，７２が切削ガイド５０を貫通して表側表面６０から裏側表面６２まで形成されている。例えば、後側切削スロット７０は、大腿骨２上に後側切子面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。後側面取面切削スロット６８は、大腿骨２上に後側面取面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。前側切削スロット６４は、大腿骨２上に前側切子面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。前側面取面切削スロット６６は、大腿骨２上に前側面取面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。滑車凹部切削スロット７２は、大腿骨２上に滑車凹部の底面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。さらに、ドリル案内孔７４は、大腿骨インプラントの固定柱を受容するための柱穴を大腿骨に形成するために、ドリルビットを案内することができる。固定孔７６は、鋸切断及びドリル孔形成が行われる間、骨２上の所定の位置に切削ガイド５０を保持するための付加的なピン、ねじ又は他の留め具を受容するように配置されている。
【００１４】
図１の例示の整形外科ガイド２０では、孔３２，３４，３６は所定の範囲のサイズで提供された切削ガイド５０に形成された孔に対応している。整形外科ガイド２０の中央の孔３２は切削ガイド５０の中央の孔５２に対応しており、全てのサイズの切削ガイド５０に共通のものである。基準ピン１０を受容するための付加的な孔５４，５６は、切削ガイド５０のサイズによって場所が変動し得る。したがって、整形外科ガイド２０は、複数の場所に、対応する付加的な整形外科ガイド孔３４，３６を含んでいる。付加的な整形外科ガイド孔３４，３６は、使用される予定の切削ガイド５０のサイズを識別するために、ラベル又は標識を付けられていてもよい。次に、ラベル又は標識を付けられた対応する整形外科ガイド孔３４，３６を使用して、基準ピン１０が位置決めされる。切削ガイド５０を確実に位置決めするには、二つのピン１０があれば十分である。
【００１５】
次に、膝関節置換手術の際に大腿骨２の遠位端部を置換する処置で使用される外科コンポーネントである例示の大腿骨切削ガイド５０に関連して、整形外科ガイド２０の使用方法を説明する。外科医は、大腿骨インプラントの所望の術中サイズ及び位置を術前に予め決めておくことができる。例えば、Ｘ線画像、ＣＴデータ、ＭＲＩデータ又は他の患者データをデジタル化して、患者の解剖学的構造のコンピュータモデルを形成し、コンピュータスクリーン上で利用可能な膝関節インプラントのモデルと重ね合わせればよい。次に、外科医は、適切なサイズのインプラントを選び、それを仮想現実的にコンピュータモデル上の所望の位置に誘導することができる。次に、この位置情報が手術ナビゲーションシステムによって使用され、整形外科ガイド２０の中央共通孔３２を適切な位置に位置決めするように外科医を誘導して、選択された切削ガイド５０を適正に位置決めさせる。例えば、外科医は、当該技術分野において公知の従来の方法で、遠位切削表面４を形成することができる。次に、被誘導式整形外科ガイド２０を遠位切削表面４に配置し、中央孔３２が要求位置にあることを手術ナビゲーションシステムが指示するまで整形外科ガイド２０を誘導すればよい。次に、孔３２を通して大腿骨２までドリル加工し、ドリル加工された穴４０に基準ピン１０を押し入れることによって、基準ピン１０を挿入することができる。こうして、整形外科ガイド２０は特定の前後方向（Ａ／Ｐ）及び内外方向（Ｍ／Ｌ）の位置に固定され、次に、予定されるインプラントサイズに対応する他の孔３４，３６が適正な回転位置にあることを手術ナビゲーションシステムが指示するまで中央孔３２内のピン１０周りに整形外科ガイド２０を回転すればよい。次に、適切な孔３４，３６を通して大腿骨２にドリル加工し、ドリル加工された穴４０に基準ピン１０を押し入れることにより、基準ピン１０を挿入することができる。その後、整形外科ガイド２０は、持ち上げて基準ピン１０から外すことによって除去することができる。基準ピン１０に沿って切削ガイド５０を摺動させることによって、適切な大腿骨切削ガイド５０を大腿骨２の遠位切削表面４上に位置決めすることができる。固定孔７６のうちの一つ又は複数のものを通して大腿骨２にピン、ねじ又は他の留め具を挿入することによって、切削ガイドを骨に留めることができる。切削ガイド５０のスロット６４，６６，６８，７０，７２及び孔７４を用いて鋸歯及びドリルを案内し、所望のＡ／Ｐ位置、Ｍ／Ｌ位置及び回転位置に特定のサイズのインプラントを受容するように大腿骨２に前処理を施すことができる。
【００１６】
あるいはまた、整形外科ガイド２０は、それ自体が以降に使用するコンポーネントを案内するための基準部として機能してもよい。例えば、整形外科ガイド２０は、手術ナビゲーションシステム座標系に対する以降に使用するコンポーネントと直接係合して案内するための孔、スロット、平坦面及び／又は他の機構を含み得る。例えば、切削ガイド５０の案内スロット６４，６６，６８，７０，７２及び孔７４は、被誘導式整形外科ガイド２０に直接的に形成されていてもよい。しかしながら、切削ガイド５０の機構の全てを有している被誘導整形外科ガイド２０は、切削ガイド５０よりも高価で且つ／又は壊れやすくなる恐れがある。切削ガイド５０は様々なサイズで提供されることが典型的であることから、上述したような基準部を設定するための別個の単一の被誘導式整形外科ガイド２０を提供することが、費用を抑え且つ／又は要求される保守も少なくし得る。さらに、既存の被誘導式でない切削ガイド５０を使用しながら手術ナビゲーション技術の恩恵を与えるために、別個の被誘導式整形外科ガイドを使用することもできる。これは、必要とされる新しい機器の数を減少させることによって、被誘導式でない処置から被誘導式の処置への移行の費用を大幅に低減させる。
【００１７】
図４は、図１の被誘導式整形外科ガイドの代替的構成を示している。図４の整形外科ガイド１２０は、図１の整形外科ガイド２０の半分の幅である。この小型の整形外科ガイド１２０は、切開部のサイズが小さい低侵襲外科処置における使用に非常に適している。整形外科ガイド１２０は、本体１２１と、手術ナビゲーションシステムによって整形外科ガイド１２０の位置及び向きを追跡（トラッキング）できるようにするための電磁コイル１２８の形態のトラッキング要素とを備える。切開部への整形外科ガイドの挿入を容易にするために、整形外科ガイド１２０からハンドル１２５が延びている。低侵襲外科処置では、整形外科ガイド１２０の本体１２１が柔軟組織によって大きく覆われるように、切開部の縁の下に整形外科ガイドの縁端１２３を滑り込ませることが必要となることがある。そこで、ハンドル１２５は、切開部から突出する把持表面を備えている。整形外科ガイド１２０の本体１２１は、中心孔１３２と、第１及び第２の組の付加的な基準部案内孔１３４，１３６とを含んでいる。付加的な基準部案内孔１３４，１３６は、各孔に関連付けられた対応する切削ガイド５０を表示するためにラベル又は標識を付されている。半分のサイズの器具上に基準部案内孔１３４，１３６をうまく収めるために、オフセットされた代替中心孔１３３が設けられている。代替中心孔１３３は、第２の組の基準部案内孔１３６が第１の組の基準部案内孔１３４からオフセットされ第１の基準部案内孔１３４と重ならないようにできるように、第２の組の基準部案内孔１３６と関連付けられている。対応する中心孔１３２，１３３と付加的な基準部案内孔１３４，１３６とを関連付けるために、エッチングによって形成された線１３７，１３９のような視覚的手掛かりを設けることもできる。
【００１８】
図５〜図７は、調整機構をさらに備えている図１の被誘導式整形外科ガイドの例示の代替的構成を示している。整形外科ガイド２００は、ベース部材２０２と、基準部を確立するためのガイド部材２８０と、ベース部材２０２をガイド部材２８０に接続する接続リンク２４０とを備える。ベース部材２０２は、手術ナビゲーション座標系内に整形外科ガイド２００を留める。例えば、ベース部材２０２は、手術部位に隣接する骨に取り付けられ得る。例示のベース部材２０２の細長い形状は、ベース部材２０２が低侵襲外科技術において使用されるような細い切開部内に嵌入することを可能とさせる。例示のベース部材２０２は、ベース部材２０２を骨に留めるために、固定部材を受容するための固定孔２０４を含んでいる。固定孔２０４は、図示されているように、固定部材が小さい切開部及び／又は内側又は外側にオフセットされた切開部の中に所定の角度をなして挿入されることを可能とさせるために、一方側に角度をなしていてもよい。接続リンク２４０は、ガイド部材２８０が骨に対して所望の向きに留められることを可能とさせるために、ベース部材２０２に対するガイド部材２８０の調整を可能とさせる。このような調整機能は、接続リンク２４０をベース部材２０２及びガイド部材２８０に接続する調整機構によって提供される。
【００１９】
接続リンク２４０は、ベース部材２０２から延びるライザーブロック（立ち上がりブロック）２０６を通してベース部材２０２に接続されている。接続リンクボルト２０８は、サドルワッシャ２１０及びライザーブロック２０６を貫通して延び、第１のロックノブ２１２とねじ式に係合している。接続リンクボルト２０８は、横断孔２１６を有した頭部２１４を備えている。接続リンク２４０は、横断孔２１６の軸線２１７に沿って並進移動し且つ該軸線２１７周りに回転できるように横断孔２１６によって受容される筒状シャフト２４２を備えている。第１のロックノブ２１２が接続リンクボルト２０８のねじ部２１８に締め付けられると、接続リンクボルト２０８がサドルワッシャ２１０及びライザーブロック２０６を通して引き寄せられる。接続リンク２４０の筒状シャフト２４２は引き寄せられてサドルワッシャ２１０の切り欠き部２２０に当接する。第１のロックノブの締め付けにより、サドルワッシャ２１０でベース部材２０２に対して接続リンク２４０をロックさせ、ベース部材２０２に対する接続リンク２４０の並進移動及び回転を防止させる。
【００２０】
接続リンクボルトの頭部２１４は、例えば肩部２２２を形成するように半径方向に拡張され、筒状シャフト２４２が横断孔２１６から外れても接続リンクボルト２０８が意図せずにサドルワッシャ２１０及びライザーブロック２０６を通り抜けてしまわないようにすることができる。接続リンクボルト２０８は、接続リンクボルト２０８がベース部材２０２に対して回転することを防止するために、サドルワッシャ２１０及びライザーブロック２０６の非円形の孔２２６，２２８に対応する非円形のシャフト部分２２４を含んでいてもよい。接続リンクボルト２０８を回転しないように拘束することによって、接続リンク２４０とベース部材２０２との間の相対運動は、横断孔２１６の軸線２１７に沿った並進移動と該軸線２１７周りの回転のみとなる。さらに、接続リンクボルト２０８を拘束することによって、第１のロックノブ２１２を締め付けることが容易になる。
【００２１】
ライザーブロック２０６は、ライザーブロックを二つの離間した片持ち部分２３２，２３４に分割するスリット２３０を含んでいてもよい。これら片持ち部分２３２，２３４は、ばねとして作用し、ばね無しの場合よりも広い範囲の引張り力調整を調整機構に可能とさせる。スリット２３０がある場合、第１のロックノブ２１２は、ガイド部材２８０の重量の作用を受けたときに横断孔２１６内の所望の位置に筒状シャフト２４２を保持するに十分でありながらもユーザが手の圧力で横断孔２１６内の筒状シャフト２４２を移動することを許容する引張り力に容易に調整することができる。その後、第１のロックノブ２１２を締め付けて、最終的な所望の位置に筒状シャフト２４２をロックすることができる。
【００２２】
接続リンク２４０は、接続リンク２４０から延びるタブ２４４を介してガイド部材２８０に接続されている。タブ２４４は、横断孔２１６の軸線２１７に対して所定角度をなしている軸線２４８を有した孔２４６を含んでいる。これら孔の軸線２１７，２４８の間の角度は、ベース部材２０２に対するガイド部材２８０の二次的な回転方向調整を可能とさせている。ガイド部材２８０は、互いに離間した第１のアーム２８４と第２のアーム２８６とを有したヨーク２８２を備える。各アーム２８４，２８６は、ベース部材２０２に対するガイド部材２８０の二次的な並進方向調整を可能とさせる細長いスロット２８８を含んでいる。タブ２４４は、第１のアーム２８４と第２のアーム２８６との間に摺動及び旋回可能な関係で受容される。ガイド部材ボルト２９０は、第１のアーム２８４及び第２のアーム２８６のうちの一方のアーム２８４とタブ２４４の孔２４６と他方のアーム２８６とを貫通して延び、第２のロックノブ２９２とねじ式に係合している。
【００２３】
このような構成は、ガイド部材２８０にタブ孔軸線２４８周りの回転及び細長いスロット２８８に沿った並進移動をさせる。ガイド部材ボルト２９０は半径方向に拡張された頭部２９４を備え、この頭部２９４がヨークの二つのアームのうちの一方２８４に当接し、ガイド部材ボルト２９０がスロット２８８を通って引き抜けることを防止している。第２のロックノブ２９２がガイド部材ボルト２９０のねじ部２９６に締め付けられると、ヨークの第１のアーム２８４及び第２のアーム２８６が互いに撓んで、接続リンク２４０のタブ２４４を把持する。第１のアーム２８４及び第２のアーム２８６のばね作用は、ガイド部材２８０の重量による作用を受けたときにヨーク２８２内の所望の位置にタブ２４４を保持するのに十分でありながらも、なおユーザが手の圧力でヨーク２８２内のタブ２４４を回転させることを許容するような引張力に第２のロックノブ２９２を容易に調整できるようなタブ２４４の把持力の範囲を可能にさせる。
【００２４】
その後、第２のロックノブ２９２を締め付けると、タブ２４４、結果としてガイド部材２８０を最終的な所望の位置にロックすることができる。任意選択の一つ又は複数のロックワッシャ２５０がタブ２４４とヨーク２８２との間に設けられてもよい。ロックワッシャ２５０は、ヨーク２８２とタブ２４４との間の把持力を増加させるために、複数の歯２５２を備えていてもよい。さらに、ガイド部材ボルトの頭部２９４は、第２のロックノブ２９２が締め付けられたときにガイド部材ボルト２９０が回転することを防止するために、スロット２８８に隣接して設けられた対応する凹部（図示せず）に受容される非円形プロファイル（断面）を備えていてもよい。例えば、ガイド部材ボルトの頭部２９４は、スロット２８８を取り囲む平坦な側面を有したさら孔内に嵌合する平坦な側面２９５を有していてもよい。
【００２５】
ガイド部材２８０は、手術ナビゲーションシステム座標系に基準部を確立するための基準部確立手段を備える。図５の例示の整形外科ガイドでは、ガイド部材２８０は、基準部を確立するために、ピンを案内するための案内孔２９８を含んでいる。ガイド部材２８０は、手術ナビゲーションシステムがガイド部材２８０の位置及び向きを追跡（トラッキング）することを可能とさせるために、電磁コイル３００のようなトラッキング要素を備える。
【００２６】
使用の際、手術ナビゲーションシステム座標系にとって既知の部材にベース部材２０２を取り付けることによって、ベース部材２０２を手術ナビゲーションシステム座標系内に固定する。例えば、図６に示されているように、ベース部材２０２を大腿骨２９９に取り付けることができる。例示のベース部材２０２の細長い形状は、ベース部材２０２を小さい切開部に入れることを可能とさせる。例えば、膝関節に隣接して設けられた狭い内側又は外側切開部内にベース部材２０２を挿入することができる。さらに、固定孔２０４は、このような内側又は外側切開部内に固定部材を挿入することを可能とさせるために、図示されているように、角度を付けて設けられていてもよい。
【００２７】
ベース部材２０２に対してガイド部材２８０を動かすことを可能とさせるためには、第１のロックノブ２１２及び第２のロックノブ２９２を緩める。図６に示されているようにベース部材２０２が大腿骨２９９上に配置されている場合には、第１のロックノブ２１２は、ガイド部材２８０の内外方向位置及び屈曲角度をロックする。第２のロックノブ２９２は、ガイド部材２８０の内外反位置及び切除深さをロックする。ガイド部材２８０が所望の位置に位置決めされたことを手術ナビゲーションシステムが指示するまで、調整機構を操作する。その後、第１のロックノブ２１２及び第２のロックノブ２９２を締め付け、ベース部材２０２に対してガイド部材２８０を所望の位置にロックする。次に、ガイド部材２８０を用いて、以降に使用する外科コンポーネントを案内するための基準部を確立することができる。例えば、案内孔２９８を通してピン３０２を大腿骨２９９に挿入することができる。その後、被誘導式ガイド２００は除去することができる。
【００２８】
図７は、ピン３０２に取り付けられた遠位大腿骨切削ブロック３０４を示している。遠位大腿骨切削ブロック３０４は、ピン３０２を受容するための孔３０６，３０８，３１０と、切削器を案内して骨上に表面を形成するための切削器ガイド３１２とを含んでいる。孔３０６，３０８，３１０は、複数列の孔として設けられてもよい。各列は、異なる切除高さ（レベル）を提供し得る。例えば、一つの列の孔３０８は、予め定められた公称切除高さ（ｎｏｍｉｎａｌ ｒｅｓｅｃｔｉｏｎ）に対応し得る。他の列の孔３０６，３１０は、外科医の好みや骨の状態により必要とされる場合に骨の切除量を多くする又は少なくすることを可能とさせる。使用されるピン３０２の数よりも多い孔を各列に設けることによって、遠位大腿骨切削ブロック３０４をピン３０２から持ち上げて外して同じ列の隣の穴に位置決めし直すことで遠位大腿骨切削ブロック３０４の位置を前後方向に調整することができるようになる。遠位大腿骨切削ブロック３０４が所望の切除高さ及び前後方向位置に位置決めされた状態で、孔３０６，３０８，３１０のうちの幾つかに付加的な固定部材を挿入して、切削器を案内して大腿骨２９９を切削する間、遠位大腿骨切削ブロック３０４を所定の位置に保持することができる。
【００２９】
図５〜図７の調整可能な被誘導式整形外科ガイド２００は、大腿骨２９９の遠位部分に基準部を位置決めして遠位大腿骨切削ガイド３０４を位置決めするように構成されているものとして図示されている。しかしながら、調整可能な被誘導式整形外科ガイドを使用して、大腿骨仕上げガイド及び／又は脛骨切削ガイドのような切削ガイドを含む他の外科コンポーネントのための基準部を確立してもよい。さらに、図１〜図３及び図４の被誘導式整形外科ガイドのように、図５〜図７の整形外科ガイドもそれ自体が以降で使用する外科コンポーネントを直接的に案内するための基準部として機能することもできる。
【００３０】
図８〜図１１は、調整機構をさらに備えた図１の整形外科ガイドの他の例示の代替的構成を示している。整形外科ガイド４００は、ベース部材４０２と、ガイド部材４８０と、ベース部材４０２とガイド部材４８０とを調整可能に接続するための接続リンク装置４４０とを備える。ベース部材４０２は、接続リンク装置４４０を受容するための受容体ブロック４０４と、手術ナビゲーションシステム座標系内に整形外科ガイドを固定するためのアンカー部分（係留部分）４０６とを含む。例示のアンカー部分４０６は、骨内に打ち込むことができる主取付柱４０８を含む。主取付柱４０８は、骨に対してベース部材４０２が回転しないようにするために、フィン４１０を備えていてもよい。ベース部材４０２が回転しないようにするために、補助取付柱４１１を備えていてもよい。補助取付柱４１１は、回転しないようにより大きなモーメントアームを形成するために、主取付柱４０８から半径方向に離間して設けるとよい。ベース部材４０２は、骨からベース部材４０２を取り外すために、ベース部材４０２を把持するための把持手段を備えていてもよい。例示のアンカー部分４０６は、ベース部材４０２の上方まで延びており、ピン引き抜き器、スラップハンマー（ｓｌａｐ ｈａｍｍｅｒ）、及び／又はベース部材４０２を引き抜くための他の適宜の器具によって係合され得る環状溝４１２を含んでいる。
【００３１】
接続リンク装置４４０は、ガイド部材４８０を骨に対して所望の向きで固定できるようにさせるために、ベース部材４０２に対するガイド部材４８０の調整を可能にさせる。この調整性は、接続リンク装置４４０をベース部材４０２及びガイド部材４８０に接続する調整機構によって提供される。
【００３２】
接続リンク装置４４０は、回転支持体４４２によってベース部材４０２に接続されている。説明上の例では、回転支持体４４２は、上側表面４４３と下側表面４４５と一端から突出しているトラニオン４４６とを有した板状本体４４４を含んでいる。トラニオン４４６は、受容体ブロック４０４に形成された孔４１４内に該孔４１４の軸線４１６周りに回転するように受容されている。回転支持体４４２を所定の位置にロックするために、受容体ブロック４０４に止めねじ４１８が螺入される。トラニオン４４６は、止めねじ４１８の先端部４２０を受容するための環状溝４４８を含んでいてもよい。止めねじ４１８が溝４４８と緩く係合している場合には、回転支持体４４２は孔４１４の軸線４１６周りの回転は許容される一方で、孔４１４の軸線４１６に沿った並進移動は防止される。止めねじ４１８を締め付けることによって、回転支持体４４２をその回転位置にロックする。
【００３３】
回転支持体４４２の反対側の端部には調整ねじハウジング４５０が支持されている。調整ねじハウジング４５０は、対向するてこ台４５６によって規定される横断開口部４５４を有した本体４５２を含んでいる。回転支持台４４２は、その上側表面４４３及び下側表面４４５を対向するてこ台４５６の頭頂４５８に密着させた状態で、開口部４５４内に受容されている。てこ台４５６は、調整ねじハウジング４５０が回転支持体４４２に対して揺動することを許容している。一対の角度調整ねじ４６０が調整ねじハウジング４５０に螺入され、開口部４５４を横断する方向に開口部４５４に疎通し、調整ねじ４６０が回転支持体４４２の上側表面４３３と係合できるようになる。調整ねじ４６０は、てこ台の頭頂４５８の両対辺上に位置するように、調整ねじハウジング４５０内に配置される。角度調整ねじ４６０のうちの一方を緩め、他方を締め付けることによって、調整ねじハウジング４５０がてこ台頭頂４５８上で旋回し、回転支持体４４２に対する調整ねじハウジング４５０の角度を調整することができるようになる。
【００３４】
接続リンク装置４４０は、ガイド部材４８０の一部が調整ねじハウジング４５０に接続することによって、ガイド部材４８０に接続されている。説明上の例では、螺刻されたねじ部付きロッド４８３がガイド部材４８０から突出しており、調整ねじハウジング４５０、対向するてこ台４５６の頭頂４５８、回転支持体４４２に形成された細長いスロット４６２を貫通して、調整ナット４６４とねじ式に係合している。ガイド部材４８０と調整ねじハウジング４５０との間には、それらを互いから離れる方向に付勢するために、ばね４６６が介挿されている。調整ナット４６４を締め付けることによって、ねじ部付きロッド４８２を調整ねじハウジング４５０内に引き込み、それによってガイド部材４８０を調整ねじハウジング４５０に向かって移動させ、ばね４６６を圧縮させる。調整ナット４６４を緩めることにより、ガイド部材４８０が調整ねじハウジング４５０から離れる方向に移動できるようになる。
【００３５】
ガイド部材４８０は、手術ナビゲーションシステム座標系内に基準部を確立するための基準部確立手段を備えている。図８の例示の整形外科ガイドでは、ガイド部材４８０は、前面４８４と後面４８６とを有したガイド部材本体４８２を備えている。ピンを案内して基準部を確立するための案内孔４８７が前面４８４から後面４８６まで延びている。ガイド部材４８０は、手術ナビゲーションシステムがガイド部材４８０の位置及び向きを追跡（トラッキング）することを可能とさせるために、電磁コイル４８８の形態のトラッキング要素を備えている。
【００３６】
任意選択であるが、ガイド部材４８０は、以降に使用する外科コンポーネントを直接的に案内するための基準面を備えていてもよい。図８〜図１１の例示の整形外科ガイドは、以降に使用する外科コンポーネントを直接的に案内するために、前面４８４から後面４８６まで延びる細長い切削器案内スロット４９０の形態の基準面を備えている。任意選択の直接的に案内するための基準面が設けられている場合、案内孔４８７は、ガイド部材４８０が以降に使用する外科コンポーネントを直接的に案内する間、該ガイド部材４８０を所定の位置に保持するための固定部材を受容することができる。典型的には所定の範囲のサイズで提供されなければならない大腿骨切削ガイドと異なり、多くの場合、広範なサイズの脛骨を切削するのに単一の脛骨切削ガイドが使用され得る。したがって、図示されているように、脛骨への使用に合わせて構成された単一の直接案内式整形外科ガイドを提供することが有利となるであろう。しかしながら、図８〜図１１の整形外科ガイドを使用して、脛骨切削ガイド、大腿骨切削ガイド、インプラント及び／又は他の外科コンポーネントのような別個の外科コンポーネントのための基準部を確立してもよい。既存の被誘導式でないコンポーネントに手術ナビゲーション技術の恩恵を与えるために、整形外科ガイドを使用して、既存の脛骨切削ガイドのための基準部を確立することも有利となり得る。
【００３７】
使用の際には、図９及び図１０に示されているように、骨に隣接して整形外科ガイド４００を固定するために、取付柱４０８を骨に挿入する。脛骨５００上での使用の場合、ガイド部材４８０を前脛骨皮質５０４に隣接して配置するためには、近位脛骨表面５０２に取付柱４０８を挿入すればよい。両方の角度調整ねじ４６０を緩めた状態では、前脛骨皮質５０４に対して所望の位置まで回転支持体４４２に沿って調整ねじハウジング４５０及びガイド部材４８０を摺動させることができる。ガイド部材４８０の内外反方向の向きを調整するために、止めねじ４１８を緩めた状態では、回転支持体４４２、調整ねじハウジング４５０及びガイド部材４８０を回転させることができる。角度調整ねじ４６０の緩め具合を別々にすることにより、図１１に最もよく示されているように、回転支持体４４２に対する調整ねじハウジング４５０及びガイド部材４８０のてこ台頭頂４５８周りの角度を変えることができる。この角度は、ガイド部材４８０の後方傾斜の向きを調整する。最後に、調整ナット４６４を締め付けるか緩めることにより、ガイド部材４８０の高さを変動させ、ガイド部材４８０の切除深さ位置を確立することができる。
【００３８】
ガイド部材４８０を追跡（トラッキング）するために手術ナビゲーションシステムを使用しながら、これら全ての調整を行うことができる。ガイド部材４８０が所望の位置にあることを手術ナビゲーションシステムが指示したときに、調整ねじを締め付けてその位置にロックすることができる。例えば、ガイド部材４８０の案内孔４８７を通して前脛骨皮質５０４に基準ピン５０６を挿入することによって、ガイド部材４８０を使用して、脛骨５００上に基準部を確立することができる。その後、整形外科ガイド４００を除去して、以降に使用する外科コンポーネントを基準ピン５０６に係合させることができる。例えば、切削器を案内して近位脛骨表面５０２を切除するための切削ブロックを基準ピン５０６に係合させることができる。あるいはまた、ガイド部材４８０は、以降に使用する外科コンポーネントを案内するために、切削器案内スロットの場合のように、直接的に基準部を確立することもできる。例えば、切削器を案内して近位脛骨表面５０２を切除するために、切削器案内スロット４９０に切削器を挿入することができる。
【００３９】
図８〜図１１の例示の整形外科ガイド４００は、膝関節置換手術の際に直接的に切削器を案内して近位脛骨上に切削表面を形成するように構成されたものとして示されている。しかしながら、この整形外科ガイド４００は、他の外科コンポーネント及び／又は他の手術位置を直接的に案内する又は他の外科コンポーネント及び／又は他の手術位置のための基準部を確立するために、使用されてもよい。例えば、膝関節の大腿骨又は脛骨、股関節の大腿骨又は骨盤及び／又は他のコンポーネント及び位置に対して所望の位置に器具又はインプラントを直接的に案内するために又はそれらを案内するための基準部を確立するために、整形外科ガイド４００を使用することもできる。
【００４０】
図１２〜図１７は、調整機構をさらに備えた図１の被誘導式整形外科ガイドの他の例示の代替的構成を示している。整形外科ガイド６００は、ベース部材６０２と、基準部を確立するためのガイド部材６８０と、ベース部材６０２とガイド部材６８０とを接続する接続リンク６４０とを備える。ベース部材６０２は、手術ナビゲーションシステム座標系内に整形外科ガイド６００を固定する。例えば、ベース部材６０２は、手術部位に隣接する骨に固定され得る。あるいはまた、ベース部材６０２は、例示のベース部材６０２が図７の遠位大腿骨切削ガイド３０４に固定されている図１６に示されているように、他の外科コンポーネントに固定されてもよい。例示のベース部材６０２は、遠位大腿骨切削ガイド３０４と係合可能なクランプナット６０４を備えている。クランプナット６０４は、軸線方向に延びるねじ孔６０６と、ねじ孔６０６を横断する方向に延び且つ下部分を切り取ったアンダーカットスロット６０８とを含んでいる。ねじ６１０は、クランプナット６０４のねじ孔６０６と係合可能なねじ部付きシャンク６１２と、ノブ６１４とを含んでいる。シャンク６１２は、ベース部材６０２のベースクランプ孔６１６を貫通し、クランプナット６０４と係合する。ねじ６１０を回転させたときにクランプナット６０４が回転することを防止するために、一対の側部翼６１６がベース部材６０２から下方に突出している。このクランプナット６０４は、ベース部材６０２を遠位大腿骨切削ガイド３０４上の選択された相対位置に締め付けることを可能にさせる。
【００４１】
接続リンク６４０は、ベース部材６０２に対するガイド部材６８０の調整を可能とさせる。この調整性は、接続リンク６４０をベース部材６０２及びガイド部材６８０に接続する調整機構によって提供される。接続リンク６４０は一端にアーム６４２を備えており、このアーム６４０は、ベース部材６０２の位置が遠位大腿骨切削ガイド３０４に対して第１の方向に調整でき且つ接続リンク６４０の位置がベース部材６０２に対して第１の方向を横切る方向の第２の方向に調整できるように、アンダーカットスロット６０８を横切る方向にベース部材６０２のアーム受容開口部６１８に摺動可能に係合している。図１２〜図１７の説明上の例では、第１の方向及び第２の方向が互いに垂直になっている。ベース部材６０２は、アーム受容開口部６１８と連通しているねじ孔６２０を含んでいる。ロックノブ６２２は、ねじ孔６２０に螺合するシャンク６２４を備えており、シャンク６２４の先端部６２６がアーム６４２に係合し、締め付けられてベース部材６０２に対してアーム６４２をロックできるようになっている。接続リンク６４０は、アーム６４２と反対側にサドル６４４（鞍状部）を備えている。サドル６４４は互いに離間した側面部６４６，６４８を備え、これら側面部６４６，６４８は同心に整列配置された孔６５０，６５２を含んでいる。孔６５０，６５２は、クランプボルト６５４を受容し、クランプノブ６５６がクランプボルト６５４に螺合する。孔の一方６５２は、クランプノブ６５６を回転させるときにクランプボルト６５４が回転するのを防止するために、クランプボルト６５４の非円筒状の頭部６５８を受容するように非円筒状になっていてもよい。
【００４２】
ガイド部材６８０は、手術ナビゲーションシステム座標系内に基準部を確立するための基準部確立手段を備えている。図１２〜図１７の例示の整形外科ガイドでは、ガイド部材６８０が、ピンを案内して基準部を確立するための案内孔６８２を含んでいる。ガイド部材６８０は、手術ナビゲーションシステムがガイド部材６８０の位置及び向きを追跡（トラッキング）できるようにするために、電磁コイル６８４のようなトラッキング要素を備えている。ガイド部材６８０は、サドル６４４と係合するタブ（耳状部）６８６を備えている。タブ６８６の貫通孔６８８は、クランプボルト６５４がサドルの一方の孔６５２とタブ６８６の貫通孔６８８とサドルの他方の孔６５０とを貫通してクランプノブ６５６と係合できるように、孔６５０，６５２と整列するように配置される。サドル６４４とタブ６８６とによる構成はヒンジを形成し、ガイド部材６８０がクランプボルトの軸線周りに旋回し、クランプノブ６５６を締め付けることによって所望の角度位置にロックされ得るようにする。
【００４３】
使用の際には、ベース部材６０２を手術部位に固定する。例えば、ベース部材６０２を骨に取り付ければよい。あるいはまた、図１６に示されているように、ベース部材６０２を遠位大腿骨切削ガイド３０４に取り付けてもよい。これにより、外科的処置の論理的且つ迅速な進行を容易にさせる便利な取付構成を提供する。クランプナット６０４のアンダーカットスロット６０８は、遠位大腿骨切削ガイド３０４の上部３０９に沿って形成されたレール３０５及びスロット３０７に係合する。手術部位に対するガイド部材６８０の前後方向位置を調整するためには、ベース部材６０２を遠位大腿骨切削ガイド３０４に沿って摺動させる。前後方向の位置は、ねじ６１０を締め付けることによってロックされる。手術部位に対するガイド部材６８０の内外方向の位置を調整するためには、アーム受容開口部６１８内で接続リンクのアーム６４２を摺動させる。内外方向位置はロックノブ６２２を締め付けることによってロックされる。手術部位に対するガイド部材６８０の内外方向回転角度を調整するためには、サドル６４４内でガイド部材６８０を旋回させる。内外方向回転角度は、クランプノブ６５６を締め付けることによってロックされる。ガイド部材６８０が所望の位置に位置決めされたことを手術ナビゲーションシステムが指示するまで、機構を操作する。次に、ロックノブ、すなわちねじ部付きシャンク６１２、ロックノブ６２２及びクランプノブ６５６を締め付けて、位置を固定する。その後、ガイド部材６８０を用いて、以降に使用する外科コンポーネントを案内するための基準部を確立することができる。例えば、案内孔６８２を通して大腿骨２９９にピン３０３を挿入することができる。その後、被誘導式整形外科ガイド６００及び遠位大腿骨切削ガイドブロック７００を除去することができる。
【００４４】
図１７は、ピン３０３に取り付けられた前方粗切削用ガイドブロック７００を示している。前方粗切削用ガイドブロック７００は、ピン３０３を受容するための孔７０２と、切削器を案内して骨上に表面を形成するための切削器ガイド７０４とを備えている。ピン３０３によって確立されたような所望の位置に前方粗切削用ガイドブロック７００を配置した状態で、孔７０２のうちの幾つかに付加的な固定部材を挿入して、切削器を案内して大腿骨２９９を切削している間、前方粗切削用ガイドブロック７００を固定することができる。大腿骨２９９の遠位表面及び前側表面が切削されると、大腿骨インプラントの近位遠位位置、前後位置、内外方向回転が確立される。仕上げガイドの基準として大腿骨２９９の切削された遠位表面及び前側表面を参照し、所望の内外方向位置に仕上げガイドを配置することができる。その後、仕上げ切削を行い、大腿骨インプラントを挿入することができる。図１２〜図１７の被誘導式整形外科ガイドは、前方粗切削用ガイドブロック７００を位置決めするために使用されるとして示されている。しかしながら、この被誘導式整形外科ガイドは、後方粗切削用ガイドブロックや他の適宜の外科コンポーネントを位置決めするために、使用することもできる。
【００４５】
被誘導式整形外科ガイドの幾つかの例及びその使用方法を詳細に説明、図解したが、これらは説明及び例として意図されたものに過ぎず、限定するものとして解釈されるべきではないことは了解されよう。膝関節置換手術に関連付けた特定の位置にピンを設定する又は切削器を案内する整形外科ガイドに関して本発明を説明した。しかしながら、他のタイプの外科コンポーネントと共に使用するために、他のタイプの基準部を患者身体内の他の位置に位置決めするように整形外科ガイドを構成することもできる。したがって、整形外科ガイドの変形形態及び改変並びにその使用方法は当業者に明らかであり、添付の特許請求の範囲はこのような改変及び等価なものを全て網羅することを意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】骨に対して基準部を確立するために使用される本発明による例示の被誘導式整形外科ガイドの斜視図である。
【図２】図１の被誘導式整形外科ガイドによって確立された基準部を示している図１の骨の斜視図である。
【図３】図２の基準部を用いて位置決めされる外科コンポーネントを示している斜視図である。
【図４】図１の整形外科ガイドの例示の代替的構成の斜視図である。
【図５】調整機構を有した図１の整形外科ガイドの例示の代替的構成の組立分解斜視図である。
【図６】骨に対して基準部を確立するために使用される図５の整形外科ガイドの斜視図である。
【図７】図６の基準部を用いて位置決めされる外科コンポーネントを示している斜視図である。
【図８】調整機構を有した図１の整形外科ガイドの例示の代替的構成の組立分解斜視図である。
【図９】骨に対して基準部を確立するために使用される図８の整形外科ガイドの斜視図である。
【図１０】骨に対して基準部を確立するために使用される図８の整形外科ガイドの斜視図である。
【図１１】明確にするために骨が省略されている図１０の線１１−１１に沿った断面図である。
【図１２】調整機構を有した図１の整形外科ガイドの例示の代替的構成の組立分解斜視図である。
【図１３】図１２の整形外科ガイドの正面図である。
【図１４】図１２の整形外科ガイドの上面図である。
【図１５】図１２の整形外科ガイドの側面図である。
【図１６】骨に対して基準部を確定するために使用される図１２の整形外科ガイドの斜視図である。
【図１７】図１６の基準部を用いて位置決めされる外科コンポーネントを示している斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
２ 大腿骨
１０ 基準ピン
２０ 整形外科ガイド
２１ 本体
２８ 電磁コイル
３２ 孔
３４ 孔
３６ 孔
５０ 切削ガイド
５２ 孔
５４ 孔
５６ 孔
５８ 本体
６４ スロット
６６ スロット
６８ スロット
７０ スロット
７２ スロット
７４ ドリル案内孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術ナビゲーションシステムと共に使用される外科コンポーネントに関する。特に、本発明は、整形外科手術の際に以降で使用するコンポーネントを案内するための被誘導式器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くの外科手術は、外科器具、インプラント又は患者の身体部分のような手術部位の物体に対して既知の関係で取り付けられたトラッキング要素（追跡要素）をセンサによって検出するようにした手術ナビゲーションシステムを用いて行われるようになってきている。センサ情報がコンピュータに送られると、コンピュータは手術ナビゲーションシステム座標系におけるトラッキング要素の三次元的位置を三角法で測定する。こうして、コンピュータは、物体の位置及び向きを求め、外科医の誘導のためにその位置及び向きを表示することができる。例えば、この位置及び向きは、Ｘ線、ＣＴスキャン、超音波又は他の画像技術によって得られた患者の解剖学的構造の画像に重ねて表示することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、多くの整形外科手術は従来の器具を用いて行われており、解剖学的目標を目視及び／又は触知することによって手術の様々なコンポーネントの位置を外科医が機械的に調整している。これらの処置の際には、骨に前処置を施すための器具の形態の整形外科コンポーネント、サイズ決定が正しいことを確かめるための暫定コンポーネント、インプラントコンポーネント及び／又は他の適宜のコンポーネントが手術部位に配置される。これらコンポーネントは、多くの場合、適正に機能を果たすための位置及び向きに関する要件を有している。例えば、骨切削ガイドは、切削器を案内して所望の位置に切削面を生成するためには、適正な向きで骨上の位置を調整されなくてはならない。
【０００４】
本発明の目的は、以降で使用する外科コンポーネントを案内するための被誘導式整形外科ガイド及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つ態様として、整形外科手術の際に手術部位に対して基準部を確立するために手術ナビゲーションシステムと共に使用するための被誘導式整形外科ガイドが提供される。基準部は、以降で使用する外科コンポーネントの配置を誘導するために当該外科コンポーネントと係合し得る。整形外科ガイドは、本体と、手術部位に対して所望の位置に整形外科ガイドを位置決めするために手術ナビゲーションシステムによって追跡されるための被追跡手段と、手術部位に対して所望の位置に基準部を確立するための基準部確立手段とを備える。
【０００６】
本発明の他の態様として、膝関節に隣接する大腿骨の遠位端部において使用するための外科システムが提供される。この外科システムは、手術ナビゲーションシステムと、遠位大腿骨切削ガイドと、ベース部材と、接続リンクと、基準部ガイド部材とを備える。手術ナビゲーションシステムは、手術中に物体の位置を追跡するための追跡手段を備える。遠位大腿骨切削ガイドは、大腿骨の遠位端部に遠位大腿骨切削ガイドを取り付けるための取付手段と、大腿骨の遠位端部に平坦面を切削加工するための切削器を案内するための案内手段とを備える。ベース部材は、第１の調整軸線に沿って摺動するように遠位大腿骨切削ガイドに取り付けられており、接続リンクは第２の調整軸線に沿って摺動するようにベース部材に取り付けられており、基準部ガイド部材は第３の調整軸線周りに旋回するように接続リンクに取り付けられている。基準部ガイド部材は、大腿骨の遠位端部に対して基準部を確立するための基準部確立手段と、大腿骨に対して所望の位置への基準部ガイド部材の位置決めを誘導するために手術ナビゲーションシステムによって追跡されるための被追跡手段とを備える。基準部ガイド部材は、基準部ガイドの内外方向回転角度を平面内で調整するために第３の調整軸線周りに旋回できるようになっており、接続リンクは、基準部ガイドの内外方向位置を平面内で調整するために第２の調整軸線に沿って並進移動できるようになっており、ベース部材は、基準部ガイドの前後方向位置を平面内で調整するために第１の調整軸線に沿って並進移動できるようになっている。
【０００７】
本発明の他の態様では、患者の身体の手術部位で整形外科手術を行う方法が、整形外科ガイドの位置を追跡（トラッキング）するために手術ナビゲーションシステムを作動させるステップと、手術ナビゲーションシステムによって指示される通りに手術部位に対して所望される位置に整形外科ガイドを位置決めするステップと、整形外科ガイドを用いて手術部位に対して基準部を確立するステップと、手術部位に対して所望の位置に外科コンポーネントを位置決めするために基準部と外科コンポーネントとを係合させるステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の様々な説明上の例が添付図面を参照して説明される。これら図面は、本発明の説明上の例を示しているに過ぎず、本発明の範囲を制限するものとみなされるべきではない。
【０００９】
被誘導式整形外科ガイドの各実施形態は、様々な外科コンポーネントを案内するように構成されている。例えば、被誘導式整形外科ガイドは、単数又は複数のピン、ねじ、棒、フィン、レール、蟻継ぎのアリ、平坦面、穴、スロット、切り欠き及び／又は骨内又は骨上の他の適宜の基準のような骨に対する基準部を定めるために使用することができる。基準部は、切削器具、リーマ加工器具、テンプレート、ドリルガイド、暫定インプラント、インプラント及び／又は任意の適宜の手術部位のための他のコンポーネントを含む以降で使用する外科コンポーネントの位置及び／又は向きの基準とするために使用される。手術部位の例には、股関節、膝関節、脊椎関節、肩関節、肘関節、足関節、手及び足の指関節、骨折部位、腫瘍部位及び／又は他の適宜の整形外科手術部位が含まれる。本発明の整形外科ガイドは、それを使用しなければ手術ナビゲーションシステムと共に使用することができないコンポーネントによって基準として参照され得る基準部を確立するために使用され得る。よって、整形外科ガイドは、既存の被誘導タイプではないコンポーネントを使用しながら三次元手術ナビゲーション技術の恩恵を与えるために使用され得る。整形外科ガイドは、別の中間基準部を定めるように構成されていてもよく、以降で使用される外科コンポーネントと係合してこれを直接的に案内する基準部自体として機能してもよい。直接的に基準部として機能するガイドには、単数又は複数のピン、ねじ、棒、フィン、レール、蟻継ぎのアリ、平坦面、穴、スロット、切り欠き及び／又は以降で使用するコンポーネントと直接的に係合してこれを手術部位に対して案内する他の機構が含まれ得る。例えば、整形外科ガイドは、切削器を受容して案内し骨上に切削表面を生成するためのスロットを含んでいてもよい。
【００１０】
図１〜図３は、基準ピン１０の配置を誘導するように構成された例示の被誘導式整形外科ガイド２０を示しており、基準ピン上には大腿骨切削ガイド５０が配置され、膝関節置換手術において大腿骨コンポーネントを受容するための大腿骨２の切削を誘導する。整形外科ガイド２０は、表側表面２２と該表側表面と反対側の裏側表面２４と該表側表面２２から該裏側表面２４まで延びる周側壁２６とを有した本体２１を備える。説明上の例では、整形外科ガイド２０は、表側表面２２と裏側表面２４との間の側壁２６の周界内で本体２１内に埋め込まれた電磁コイル２８の形態のトラッキング要素（追跡要素）を備えている。電磁コイル２８は、手術ナビゲーションシステムと接続して手術ナビゲーションシステムと電磁コイル２８との間で電気信号を伝達するために、電磁コイル２８から本体２１の外へ延びるリード線３０を備えている。電磁コイル２８は、電磁界内に配置されると、電荷を生じ、生じた電荷は、電磁コイル２８すなわち整形外科ガイド２０の三次元的な位置及び向きが手術ナビゲーション座標系と関連付けられ得るように、手術ナビゲーションシステムに伝達される。例えば、手術ナビゲーションシステムは、既知の位置に複数のセンサを備え、これらセンサが電磁コイル２８からの信号を受信してコンピュータに情報を送るようにすることができる。すると、コンピュータは、手術ナビゲーションシステム座標系内で電磁コイルの三次元的位置を三角法で測定することができる。そして、手術ナビゲーションシステムは、電磁コイル２８の位置及び向きを検出して、電磁コイル２８と整形外科ガイド２０との間の既知の関係から整形外科ガイド２０の位置及び向きを求めることによって、整形外科ガイド２０の位置及び向きを決定することができる。
【００１１】
説明上の例は能動型電磁トラッキング要素を示しているが、トラッキング要素は、電磁的又は音響的に、若しくは画像又は他の適宜の検出手段によって、検出することも可能である。さらに、トラッキング要素は能動型でも受動型でもよい。能動型トラッキング要素の例には、電磁システムの電磁場エミッタ（例えば例示の電磁コイル２８）、画像システムの発光ダイオード、音響システムの超音波エミッタなどが含まれ得る。受動型トラッキング要素の例には、反射表面を備えた要素が含まれ得る。例えば、反射性球体又は円盤を整形外科ガイドに取り付けてこれを画像システムによって検出してもよい。
【００１２】
整形外科ガイド２０は、以降に使用するコンポーネントを案内するために骨上又は骨内に基準部を確立するための基準部確立手段を備える。例示の整形外科ガイド２０では、孔３２，３４，３６が整形外科ガイド２０を貫通して表側表面２２から裏側表面２４まで延びている。孔は、ピン１０、ねじ又は他の基準部の配置を誘導することができる。例えば、ドリル用ビットを孔３２，３４，３６のうちの一つ又は複数に沿って案内して、その下の骨２に穴４０（図２）を形成させることができる。すると、ピン１０を骨２の穴に挿入できるようになる。あるいはまた、セルフドリリングピンを使用してもよい。また、ピン１０を設けず、骨２に形成された穴４０自体が基準部として機能してもよい。あるいはまた、整形外科ガイド２０は、骨２に対する切り欠き、スロット又は他の基準部の形成を誘導するための切り欠き、スロット、案内面又は他の機構を備えてもよい。さらに、整形外科ガイド２０は、骨２内又は骨２上に棒、レール又は他の基準部を設置するのを誘導するためのスロット、切り欠き、案内面又は他の機構を備えてもよい。
【００１３】
基準部が骨２上に位置決めされると、外科コンポーネントは、自身を正確に位置決めするために、基準部を基準にできる。例えば、図３では、大腿骨切削ガイド５０は、整形外科ガイド２０を使用して取り付けられた基準ピン１０を受容するための孔５２，５４及び５６を含んでいる。あるいはまた、外科コンポーネントは、整形外科ガイド２０を使用して形成された穴４０に係合するための突起、又は整形外科ガイド２０を使用して位置決めされた他のタイプの基準部に係合するための他の機構を備えていてもよい。大腿骨切削ガイド５０は、表側表面６０と裏側表面６２と該表側表面６０から該裏側表面６２まで延びる周側壁６３とを有した本体５８を備える。基準部受容孔５２，５４，５６が表側表面６０から裏側表面６２まで延びている。切削器を案内して大腿骨膝関節インプラントを受容するように大腿骨２の端部の形状を整えるために、複数のスロット６４，６６，６８，７０，７２が切削ガイド５０を貫通して表側表面６０から裏側表面６２まで形成されている。例えば、後側切削スロット７０は、大腿骨２上に後側切子面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。後側面取面切削スロット６８は、大腿骨２上に後側面取面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。前側切削スロット６４は、大腿骨２上に前側切子面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。前側面取面切削スロット６６は、大腿骨２上に前側面取面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。滑車凹部切削スロット７２は、大腿骨２上に滑車凹部の底面を切削加工するために、鋸歯を案内することができる。さらに、ドリル案内孔７４は、大腿骨インプラントの固定柱を受容するための柱穴を大腿骨に形成するために、ドリルビットを案内することができる。固定孔７６は、鋸切断及びドリル孔形成が行われる間、骨２上の所定の位置に切削ガイド５０を保持するための付加的なピン、ねじ又は他の留め具を受容するように配置されている。
【００１４】
図１の例示の整形外科ガイド２０では、孔３２，３４，３６は所定の範囲のサイズで提供された切削ガイド５０に形成された孔に対応している。整形外科ガイド２０の中央の孔３２は切削ガイド５０の中央の孔５２に対応しており、全てのサイズの切削ガイド５０に共通のものである。基準ピン１０を受容するための付加的な孔５４，５６は、切削ガイド５０のサイズによって場所が変動し得る。したがって、整形外科ガイド２０は、複数の場所に、対応する付加的な整形外科ガイド孔３４，３６を含んでいる。付加的な整形外科ガイド孔３４，３６は、使用される予定の切削ガイド５０のサイズを識別するために、ラベル又は標識を付けられていてもよい。次に、ラベル又は標識を付けられた対応する整形外科ガイド孔３４，３６を使用して、基準ピン１０が位置決めされる。切削ガイド５０を確実に位置決めするには、二つのピン１０があれば十分である。
【００１５】
次に、膝関節置換手術の際に大腿骨２の遠位端部を置換する処置で使用される外科コンポーネントである例示の大腿骨切削ガイド５０に関連して、整形外科ガイド２０の使用方法を説明する。外科医は、大腿骨インプラントの所望の術中サイズ及び位置を術前に予め決めておくことができる。例えば、Ｘ線画像、ＣＴデータ、ＭＲＩデータ又は他の患者データをデジタル化して、患者の解剖学的構造のコンピュータモデルを形成し、コンピュータスクリーン上で利用可能な膝関節インプラントのモデルと重ね合わせればよい。次に、外科医は、適切なサイズのインプラントを選び、それを仮想現実的にコンピュータモデル上の所望の位置に誘導することができる。次に、この位置情報が手術ナビゲーションシステムによって使用され、整形外科ガイド２０の中央共通孔３２を適切な位置に位置決めするように外科医を誘導して、選択された切削ガイド５０を適正に位置決めさせる。例えば、外科医は、当該技術分野において公知の従来の方法で、遠位切削表面４を形成することができる。次に、被誘導式整形外科ガイド２０を遠位切削表面４に配置し、中央孔３２が要求位置にあることを手術ナビゲーションシステムが指示するまで整形外科ガイド２０を誘導すればよい。次に、孔３２を通して大腿骨２までドリル加工し、ドリル加工された穴４０に基準ピン１０を押し入れることによって、基準ピン１０を挿入することができる。こうして、整形外科ガイド２０は特定の前後方向（Ａ／Ｐ）及び内外方向（Ｍ／Ｌ）の位置に固定され、次に、予定されるインプラントサイズに対応する他の孔３４，３６が適正な回転位置にあることを手術ナビゲーションシステムが指示するまで中央孔３２内のピン１０周りに整形外科ガイド２０を回転すればよい。次に、適切な孔３４，３６を通して大腿骨２にドリル加工し、ドリル加工された穴４０に基準ピン１０を押し入れることにより、基準ピン１０を挿入することができる。その後、整形外科ガイド２０は、持ち上げて基準ピン１０から外すことによって除去することができる。基準ピン１０に沿って切削ガイド５０を摺動させることによって、適切な大腿骨切削ガイド５０を大腿骨２の遠位切削表面４上に位置決めすることができる。固定孔７６のうちの一つ又は複数のものを通して大腿骨２にピン、ねじ又は他の留め具を挿入することによって、切削ガイドを骨に留めることができる。切削ガイド５０のスロット６４，６６，６８，７０，７２及び孔７４を用いて鋸歯及びドリルを案内し、所望のＡ／Ｐ位置、Ｍ／Ｌ位置及び回転位置に特定のサイズのインプラントを受容するように大腿骨２に前処理を施すことができる。
【００１６】
あるいはまた、整形外科ガイド２０は、それ自体が以降に使用するコンポーネントを案内するための基準部として機能してもよい。例えば、整形外科ガイド２０は、手術ナビゲーションシステム座標系に対する以降に使用するコンポーネントと直接係合して案内するための孔、スロット、平坦面及び／又は他の機構を含み得る。例えば、切削ガイド５０の案内スロット６４，６６，６８，７０，７２及び孔７４は、被誘導式整形外科ガイド２０に直接的に形成されていてもよい。しかしながら、切削ガイド５０の機構の全てを有している被誘導整形外科ガイド２０は、切削ガイド５０よりも高価で且つ／又は壊れやすくなる恐れがある。切削ガイド５０は様々なサイズで提供されることが典型的であることから、上述したような基準部を設定するための別個の単一の被誘導式整形外科ガイド２０を提供することが、費用を抑え且つ／又は要求される保守も少なくし得る。さらに、既存の被誘導式でない切削ガイド５０を使用しながら手術ナビゲーション技術の恩恵を与えるために、別個の被誘導式整形外科ガイドを使用することもできる。これは、必要とされる新しい機器の数を減少させることによって、被誘導式でない処置から被誘導式の処置への移行の費用を大幅に低減させる。
【００１７】
図４は、図１の被誘導式整形外科ガイドの代替的構成を示している。図４の整形外科ガイド１２０は、図１の整形外科ガイド２０の半分の幅である。この小型の整形外科ガイド１２０は、切開部のサイズが小さい低侵襲外科処置における使用に非常に適している。整形外科ガイド１２０は、本体１２１と、手術ナビゲーションシステムによって整形外科ガイド１２０の位置及び向きを追跡（トラッキング）できるようにするための電磁コイル１２８の形態のトラッキング要素とを備える。切開部への整形外科ガイドの挿入を容易にするために、整形外科ガイド１２０からハンドル１２５が延びている。低侵襲外科処置では、整形外科ガイド１２０の本体１２１が柔軟組織によって大きく覆われるように、切開部の縁の下に整形外科ガイドの縁端１２３を滑り込ませることが必要となることがある。そこで、ハンドル１２５は、切開部から突出する把持表面を備えている。整形外科ガイド１２０の本体１２１は、中心孔１３２と、第１及び第２の組の付加的な基準部案内孔１３４，１３６とを含んでいる。付加的な基準部案内孔１３４，１３６は、各孔に関連付けられた対応する切削ガイド５０を表示するためにラベル又は標識を付されている。半分のサイズの器具上に基準部案内孔１３４，１３６をうまく収めるために、オフセットされた代替中心孔１３３が設けられている。代替中心孔１３３は、第２の組の基準部案内孔１３６が第１の組の基準部案内孔１３４からオフセットされ第１の基準部案内孔１３４と重ならないようにできるように、第２の組の基準部案内孔１３６と関連付けられている。対応する中心孔１３２，１３３と付加的な基準部案内孔１３４，１３６とを関連付けるために、エッチングによって形成された線１３７，１３９のような視覚的手掛かりを設けることもできる。
【００１８】
図５〜図７は、調整機構をさらに備えている図１の被誘導式整形外科ガイドの例示の代替的構成を示している。整形外科ガイド２００は、ベース部材２０２と、基準部を確立するためのガイド部材２８０と、ベース部材２０２をガイド部材２８０に接続する接続リンク２４０とを備える。ベース部材２０２は、手術ナビゲーション座標系内に整形外科ガイド２００を留める。例えば、ベース部材２０２は、手術部位に隣接する骨に取り付けられ得る。例示のベース部材２０２の細長い形状は、ベース部材２０２が低侵襲外科技術において使用されるような細い切開部内に嵌入することを可能とさせる。例示のベース部材２０２は、ベース部材２０２を骨に留めるために、固定部材を受容するための固定孔２０４を含んでいる。固定孔２０４は、図示されているように、固定部材が小さい切開部及び／又は内側又は外側にオフセットされた切開部の中に所定の角度をなして挿入されることを可能とさせるために、一方側に角度をなしていてもよい。接続リンク２４０は、ガイド部材２８０が骨に対して所望の向きに留められることを可能とさせるために、ベース部材２０２に対するガイド部材２８０の調整を可能とさせる。このような調整機能は、接続リンク２４０をベース部材２０２及びガイド部材２８０に接続する調整機構によって提供される。
【００１９】
接続リンク２４０は、ベース部材２０２から延びるライザーブロック（立ち上がりブロック）２０６を通してベース部材２０２に接続されている。接続リンクボルト２０８は、サドルワッシャ２１０及びライザーブロック２０６を貫通して延び、第１のロックノブ２１２とねじ式に係合している。接続リンクボルト２０８は、横断孔２１６を有した頭部２１４を備えている。接続リンク２４０は、横断孔２１６の軸線２１７に沿って並進移動し且つ該軸線２１７周りに回転できるように横断孔２１６によって受容される筒状シャフト２４２を備えている。第１のロックノブ２１２が接続リンクボルト２０８のねじ部２１８に締め付けられると、接続リンクボルト２０８がサドルワッシャ２１０及びライザーブロック２０６を通して引き寄せられる。接続リンク２４０の筒状シャフト２４２は引き寄せられてサドルワッシャ２１０の切り欠き部２２０に当接する。第１のロックノブの締め付けにより、サドルワッシャ２１０でベース部材２０２に対して接続リンク２４０をロックさせ、ベース部材２０２に対する接続リンク２４０の並進移動及び回転を防止させる。
【００２０】
接続リンクボルトの頭部２１４は、例えば肩部２２２を形成するように半径方向に拡張され、筒状シャフト２４２が横断孔２１６から外れても接続リンクボルト２０８が意図せずにサドルワッシャ２１０及びライザーブロック２０６を通り抜けてしまわないようにすることができる。接続リンクボルト２０８は、接続リンクボルト２０８がベース部材２０２に対して回転することを防止するために、サドルワッシャ２１０及びライザーブロック２０６の非円形の孔２２６，２２８に対応する非円形のシャフト部分２２４を含んでいてもよい。接続リンクボルト２０８を回転しないように拘束することによって、接続リンク２４０とベース部材２０２との間の相対運動は、横断孔２１６の軸線２１７に沿った並進移動と該軸線２１７周りの回転のみとなる。さらに、接続リンクボルト２０８を拘束することによって、第１のロックノブ２１２を締め付けることが容易になる。
【００２１】
ライザーブロック２０６は、ライザーブロックを二つの離間した片持ち部分２３２，２３４に分割するスリット２３０を含んでいてもよい。これら片持ち部分２３２，２３４は、ばねとして作用し、ばね無しの場合よりも広い範囲の引張り力調整を調整機構に可能とさせる。スリット２３０がある場合、第１のロックノブ２１２は、ガイド部材２８０の重量の作用を受けたときに横断孔２１６内の所望の位置に筒状シャフト２４２を保持するに十分でありながらもユーザが手の圧力で横断孔２１６内の筒状シャフト２４２を移動することを許容する引張り力に容易に調整することができる。その後、第１のロックノブ２１２を締め付けて、最終的な所望の位置に筒状シャフト２４２をロックすることができる。
【００２２】
接続リンク２４０は、接続リンク２４０から延びるタブ２４４を介してガイド部材２８０に接続されている。タブ２４４は、横断孔２１６の軸線２１７に対して所定角度をなしている軸線２４８を有した孔２４６を含んでいる。これら孔の軸線２１７，２４８の間の角度は、ベース部材２０２に対するガイド部材２８０の二次的な回転方向調整を可能とさせている。ガイド部材２８０は、互いに離間した第１のアーム２８４と第２のアーム２８６とを有したヨーク２８２を備える。各アーム２８４，２８６は、ベース部材２０２に対するガイド部材２８０の二次的な並進方向調整を可能とさせる細長いスロット２８８を含んでいる。タブ２４４は、第１のアーム２８４と第２のアーム２８６との間に摺動及び旋回可能な関係で受容される。ガイド部材ボルト２９０は、第１のアーム２８４及び第２のアーム２８６のうちの一方のアーム２８４とタブ２４４の孔２４６と他方のアーム２８６とを貫通して延び、第２のロックノブ２９２とねじ式に係合している。
【００２３】
このような構成は、ガイド部材２８０にタブ孔軸線２４８周りの回転及び細長いスロット２８８に沿った並進移動をさせる。ガイド部材ボルト２９０は半径方向に拡張された頭部２９４を備え、この頭部２９４がヨークの二つのアームのうちの一方２８４に当接し、ガイド部材ボルト２９０がスロット２８８を通って引き抜けることを防止している。第２のロックノブ２９２がガイド部材ボルト２９０のねじ部２９６に締め付けられると、ヨークの第１のアーム２８４及び第２のアーム２８６が互いに撓んで、接続リンク２４０のタブ２４４を把持する。第１のアーム２８４及び第２のアーム２８６のばね作用は、ガイド部材２８０の重量による作用を受けたときにヨーク２８２内の所望の位置にタブ２４４を保持するのに十分でありながらも、なおユーザが手の圧力でヨーク２８２内のタブ２４４を回転させることを許容するような引張力に第２のロックノブ２９２を容易に調整できるようなタブ２４４の把持力の範囲を可能にさせる。
【００２４】
その後、第２のロックノブ２９２を締め付けると、タブ２４４、結果としてガイド部材２８０を最終的な所望の位置にロックすることができる。任意選択の一つ又は複数のロックワッシャ２５０がタブ２４４とヨーク２８２との間に設けられてもよい。ロックワッシャ２５０は、ヨーク２８２とタブ２４４との間の把持力を増加させるために、複数の歯２５２を備えていてもよい。さらに、ガイド部材ボルトの頭部２９４は、第２のロックノブ２９２が締め付けられたときにガイド部材ボルト２９０が回転することを防止するために、スロット２８８に隣接して設けられた対応する凹部（図示せず）に受容される非円形プロファイル（断面）を備えていてもよい。例えば、ガイド部材ボルトの頭部２９４は、スロット２８８を取り囲む平坦な側面を有したさら孔内に嵌合する平坦な側面２９５を有していてもよい。
【００２５】
ガイド部材２８０は、手術ナビゲーションシステム座標系に基準部を確立するための基準部確立手段を備える。図５の例示の整形外科ガイドでは、ガイド部材２８０は、基準部を確立するために、ピンを案内するための案内孔２９８を含んでいる。ガイド部材２８０は、手術ナビゲーションシステムがガイド部材２８０の位置及び向きを追跡（トラッキング）することを可能とさせるために、電磁コイル３００のようなトラッキング要素を備える。
【００２６】
使用の際、手術ナビゲーションシステム座標系にとって既知の部材にベース部材２０２を取り付けることによって、ベース部材２０２を手術ナビゲーションシステム座標系内に固定する。例えば、図６に示されているように、ベース部材２０２を大腿骨２９９に取り付けることができる。例示のベース部材２０２の細長い形状は、ベース部材２０２を小さい切開部に入れることを可能とさせる。例えば、膝関節に隣接して設けられた狭い内側又は外側切開部内にベース部材２０２を挿入することができる。さらに、固定孔２０４は、このような内側又は外側切開部内に固定部材を挿入することを可能とさせるために、図示されているように、角度を付けて設けられていてもよい。
【００２７】
ベース部材２０２に対してガイド部材２８０を動かすことを可能とさせるためには、第１のロックノブ２１２及び第２のロックノブ２９２を緩める。図６に示されているようにベース部材２０２が大腿骨２９９上に配置されている場合には、第１のロックノブ２１２は、ガイド部材２８０の内外方向位置及び屈曲角度をロックする。第２のロックノブ２９２は、ガイド部材２８０の内外反位置及び切除深さをロックする。ガイド部材２８０が所望の位置に位置決めされたことを手術ナビゲーションシステムが指示するまで、調整機構を操作する。その後、第１のロックノブ２１２及び第２のロックノブ２９２を締め付け、ベース部材２０２に対してガイド部材２８０を所望の位置にロックする。次に、ガイド部材２８０を用いて、以降に使用する外科コンポーネントを案内するための基準部を確立することができる。例えば、案内孔２９８を通してピン３０２を大腿骨２９９に挿入することができる。その後、被誘導式ガイド２００は除去することができる。
【００２８】
図７は、ピン３０２に取り付けられた遠位大腿骨切削ブロック３０４を示している。遠位大腿骨切削ブロック３０４は、ピン３０２を受容するための孔３０６，３０８，３１０と、切削器を案内して骨上に表面を形成するための切削器ガイド３１２とを含んでいる。孔３０６，３０８，３１０は、複数列の孔として設けられてもよい。各列は、異なる切除高さ（レベル）を提供し得る。例えば、一つの列の孔３０８は、予め定められた公称切除高さ（ｎｏｍｉｎａｌ ｒｅｓｅｃｔｉｏｎ）に対応し得る。他の列の孔３０６，３１０は、外科医の好みや骨の状態により必要とされる場合に骨の切除量を多くする又は少なくすることを可能とさせる。使用されるピン３０２の数よりも多い孔を各列に設けることによって、遠位大腿骨切削ブロック３０４をピン３０２から持ち上げて外して同じ列の隣の穴に位置決めし直すことで遠位大腿骨切削ブロック３０４の位置を前後方向に調整することができるようになる。遠位大腿骨切削ブロック３０４が所望の切除高さ及び前後方向位置に位置決めされた状態で、孔３０６，３０８，３１０のうちの幾つかに付加的な固定部材を挿入して、切削器を案内して大腿骨２９９を切削する間、遠位大腿骨切削ブロック３０４を所定の位置に保持することができる。
【００２９】
図５〜図７の調整可能な被誘導式整形外科ガイド２００は、大腿骨２９９の遠位部分に基準部を位置決めして遠位大腿骨切削ガイド３０４を位置決めするように構成されているものとして図示されている。しかしながら、調整可能な被誘導式整形外科ガイドを使用して、大腿骨仕上げガイド及び／又は脛骨切削ガイドのような切削ガイドを含む他の外科コンポーネントのための基準部を確立してもよい。さらに、図１〜図３及び図４の被誘導式整形外科ガイドのように、図５〜図７の整形外科ガイドもそれ自体が以降で使用する外科コンポーネントを直接的に案内するための基準部として機能することもできる。
【００３０】
図８〜図１１は、調整機構をさらに備えた図１の整形外科ガイドの他の例示の代替的構成を示している。整形外科ガイド４００は、ベース部材４０２と、ガイド部材４８０と、ベース部材４０２とガイド部材４８０とを調整可能に接続するための接続リンク装置４４０とを備える。ベース部材４０２は、接続リンク装置４４０を受容するための受容体ブロック４０４と、手術ナビゲーションシステム座標系内に整形外科ガイドを固定するためのアンカー部分（係留部分）４０６とを含む。例示のアンカー部分４０６は、骨内に打ち込むことができる主取付柱４０８を含む。主取付柱４０８は、骨に対してベース部材４０２が回転しないようにするために、フィン４１０を備えていてもよい。ベース部材４０２が回転しないようにするために、補助取付柱４１１を備えていてもよい。補助取付柱４１１は、回転しないようにより大きなモーメントアームを形成するために、主取付柱４０８から半径方向に離間して設けるとよい。ベース部材４０２は、骨からベース部材４０２を取り外すために、ベース部材４０２を把持するための把持手段を備えていてもよい。例示のアンカー部分４０６は、ベース部材４０２の上方まで延びており、ピン引き抜き器、スラップハンマー（ｓｌａｐ ｈａｍｍｅｒ）、及び／又はベース部材４０２を引き抜くための他の適宜の器具によって係合され得る環状溝４１２を含んでいる。
【００３１】
接続リンク装置４４０は、ガイド部材４８０を骨に対して所望の向きで固定できるようにさせるために、ベース部材４０２に対するガイド部材４８０の調整を可能にさせる。この調整性は、接続リンク装置４４０をベース部材４０２及びガイド部材４８０に接続する調整機構によって提供される。
【００３２】
接続リンク装置４４０は、回転支持体４４２によってベース部材４０２に接続されている。説明上の例では、回転支持体４４２は、上側表面４４３と下側表面４４５と一端から突出しているトラニオン４４６とを有した板状本体４４４を含んでいる。トラニオン４４６は、受容体ブロック４０４に形成された孔４１４内に該孔４１４の軸線４１６周りに回転するように受容されている。回転支持体４４２を所定の位置にロックするために、受容体ブロック４０４に止めねじ４１８が螺入される。トラニオン４４６は、止めねじ４１８の先端部４２０を受容するための環状溝４４８を含んでいてもよい。止めねじ４１８が溝４４８と緩く係合している場合には、回転支持体４４２は孔４１４の軸線４１６周りの回転は許容される一方で、孔４１４の軸線４１６に沿った並進移動は防止される。止めねじ４１８を締め付けることによって、回転支持体４４２をその回転位置にロックする。
【００３３】
回転支持体４４２の反対側の端部には調整ねじハウジング４５０が支持されている。調整ねじハウジング４５０は、対向するてこ台４５６によって規定される横断開口部４５４を有した本体４５２を含んでいる。回転支持台４４２は、その上側表面４４３及び下側表面４４５を対向するてこ台４５６の頭頂４５８に密着させた状態で、開口部４５４内に受容されている。てこ台４５６は、調整ねじハウジング４５０が回転支持体４４２に対して揺動することを許容している。一対の角度調整ねじ４６０が調整ねじハウジング４５０に螺入され、開口部４５４を横断する方向に開口部４５４に疎通し、調整ねじ４６０が回転支持体４４２の上側表面４３３と係合できるようになる。調整ねじ４６０は、てこ台の頭頂４５８の両対辺上に位置するように、調整ねじハウジング４５０内に配置される。角度調整ねじ４６０のうちの一方を緩め、他方を締め付けることによって、調整ねじハウジング４５０がてこ台頭頂４５８上で旋回し、回転支持体４４２に対する調整ねじハウジング４５０の角度を調整することができるようになる。
【００３４】
接続リンク装置４４０は、ガイド部材４８０の一部が調整ねじハウジング４５０に接続することによって、ガイド部材４８０に接続されている。説明上の例では、螺刻されたねじ部付きロッド４８３がガイド部材４８０から突出しており、調整ねじハウジング４５０、対向するてこ台４５６の頭頂４５８、回転支持体４４２に形成された細長いスロット４６２を貫通して、調整ナット４６４とねじ式に係合している。ガイド部材４８０と調整ねじハウジング４５０との間には、それらを互いから離れる方向に付勢するために、ばね４６６が介挿されている。調整ナット４６４を締め付けることによって、ねじ部付きロッド４８２を調整ねじハウジング４５０内に引き込み、それによってガイド部材４８０を調整ねじハウジング４５０に向かって移動させ、ばね４６６を圧縮させる。調整ナット４６４を緩めることにより、ガイド部材４８０が調整ねじハウジング４５０から離れる方向に移動できるようになる。
【００３５】
ガイド部材４８０は、手術ナビゲーションシステム座標系内に基準部を確立するための基準部確立手段を備えている。図８の例示の整形外科ガイドでは、ガイド部材４８０は、前面４８４と後面４８６とを有したガイド部材本体４８２を備えている。ピンを案内して基準部を確立するための案内孔４８７が前面４８４から後面４８６まで延びている。ガイド部材４８０は、手術ナビゲーションシステムがガイド部材４８０の位置及び向きを追跡（トラッキング）することを可能とさせるために、電磁コイル４８８の形態のトラッキング要素を備えている。
【００３６】
任意選択であるが、ガイド部材４８０は、以降に使用する外科コンポーネントを直接的に案内するための基準面を備えていてもよい。図８〜図１１の例示の整形外科ガイドは、以降に使用する外科コンポーネントを直接的に案内するために、前面４８４から後面４８６まで延びる細長い切削器案内スロット４９０の形態の基準面を備えている。任意選択の直接的に案内するための基準面が設けられている場合、案内孔４８７は、ガイド部材４８０が以降に使用する外科コンポーネントを直接的に案内する間、該ガイド部材４８０を所定の位置に保持するための固定部材を受容することができる。典型的には所定の範囲のサイズで提供されなければならない大腿骨切削ガイドと異なり、多くの場合、広範なサイズの脛骨を切削するのに単一の脛骨切削ガイドが使用され得る。したがって、図示されているように、脛骨への使用に合わせて構成された単一の直接案内式整形外科ガイドを提供することが有利となるであろう。しかしながら、図８〜図１１の整形外科ガイドを使用して、脛骨切削ガイド、大腿骨切削ガイド、インプラント及び／又は他の外科コンポーネントのような別個の外科コンポーネントのための基準部を確立してもよい。既存の被誘導式でないコンポーネントに手術ナビゲーション技術の恩恵を与えるために、整形外科ガイドを使用して、既存の脛骨切削ガイドのための基準部を確立することも有利となり得る。
【００３７】
使用の際には、図９及び図１０に示されているように、骨に隣接して整形外科ガイド４００を固定するために、取付柱４０８を骨に挿入する。脛骨５００上での使用の場合、ガイド部材４８０を前脛骨皮質５０４に隣接して配置するためには、近位脛骨表面５０２に取付柱４０８を挿入すればよい。両方の角度調整ねじ４６０を緩めた状態では、前脛骨皮質５０４に対して所望の位置まで回転支持体４４２に沿って調整ねじハウジング４５０及びガイド部材４８０を摺動させることができる。ガイド部材４８０の内外反方向の向きを調整するために、止めねじ４１８を緩めた状態では、回転支持体４４２、調整ねじハウジング４５０及びガイド部材４８０を回転させることができる。角度調整ねじ４６０の緩め具合を別々にすることにより、図１１に最もよく示されているように、回転支持体４４２に対する調整ねじハウジング４５０及びガイド部材４８０のてこ台頭頂４５８周りの角度を変えることができる。この角度は、ガイド部材４８０の後方傾斜の向きを調整する。最後に、調整ナット４６４を締め付けるか緩めることにより、ガイド部材４８０の高さを変動させ、ガイド部材４８０の切除深さ位置を確立することができる。
【００３８】
ガイド部材４８０を追跡（トラッキング）するために手術ナビゲーションシステムを使用しながら、これら全ての調整を行うことができる。ガイド部材４８０が所望の位置にあることを手術ナビゲーションシステムが指示したときに、調整ねじを締め付けてその位置にロックすることができる。例えば、ガイド部材４８０の案内孔４８７を通して前脛骨皮質５０４に基準ピン５０６を挿入することによって、ガイド部材４８０を使用して、脛骨５００上に基準部を確立することができる。その後、整形外科ガイド４００を除去して、以降に使用する外科コンポーネントを基準ピン５０６に係合させることができる。例えば、切削器を案内して近位脛骨表面５０２を切除するための切削ブロックを基準ピン５０６に係合させることができる。あるいはまた、ガイド部材４８０は、以降に使用する外科コンポーネントを案内するために、切削器案内スロットの場合のように、直接的に基準部を確立することもできる。例えば、切削器を案内して近位脛骨表面５０２を切除するために、切削器案内スロット４９０に切削器を挿入することができる。
【００３９】
図８〜図１１の例示の整形外科ガイド４００は、膝関節置換手術の際に直接的に切削器を案内して近位脛骨上に切削表面を形成するように構成されたものとして示されている。しかしながら、この整形外科ガイド４００は、他の外科コンポーネント及び／又は他の手術位置を直接的に案内する又は他の外科コンポーネント及び／又は他の手術位置のための基準部を確立するために、使用されてもよい。例えば、膝関節の大腿骨又は脛骨、股関節の大腿骨又は骨盤及び／又は他のコンポーネント及び位置に対して所望の位置に器具又はインプラントを直接的に案内するために又はそれらを案内するための基準部を確立するために、整形外科ガイド４００を使用することもできる。
【００４０】
図１２〜図１７は、調整機構をさらに備えた図１の被誘導式整形外科ガイドの他の例示の代替的構成を示している。整形外科ガイド６００は、ベース部材６０２と、基準部を確立するためのガイド部材６８０と、ベース部材６０２とガイド部材６８０とを接続する接続リンク６４０とを備える。ベース部材６０２は、手術ナビゲーションシステム座標系内に整形外科ガイド６００を固定する。例えば、ベース部材６０２は、手術部位に隣接する骨に固定され得る。あるいはまた、ベース部材６０２は、例示のベース部材６０２が図７の遠位大腿骨切削ガイド３０４に固定されている図１６に示されているように、他の外科コンポーネントに固定されてもよい。例示のベース部材６０２は、遠位大腿骨切削ガイド３０４と係合可能なクランプナット６０４を備えている。クランプナット６０４は、軸線方向に延びるねじ孔６０６と、ねじ孔６０６を横断する方向に延び且つ下部分を切り取ったアンダーカットスロット６０８とを含んでいる。ねじ６１０は、クランプナット６０４のねじ孔６０６と係合可能なねじ部付きシャンク６１２と、ノブ６１４とを含んでいる。シャンク６１２は、ベース部材６０２のベースクランプ孔６１６を貫通し、クランプナット６０４と係合する。ねじ６１０を回転させたときにクランプナット６０４が回転することを防止するために、一対の側部翼６１６がベース部材６０２から下方に突出している。このクランプナット６０４は、ベース部材６０２を遠位大腿骨切削ガイド３０４上の選択された相対位置に締め付けることを可能にさせる。
【００４１】
接続リンク６４０は、ベース部材６０２に対するガイド部材６８０の調整を可能とさせる。この調整性は、接続リンク６４０をベース部材６０２及びガイド部材６８０に接続する調整機構によって提供される。接続リンク６４０は一端にアーム６４２を備えており、このアーム６４０は、ベース部材６０２の位置が遠位大腿骨切削ガイド３０４に対して第１の方向に調整でき且つ接続リンク６４０の位置がベース部材６０２に対して第１の方向を横切る方向の第２の方向に調整できるように、アンダーカットスロット６０８を横切る方向にベース部材６０２のアーム受容開口部６１８に摺動可能に係合している。図１２〜図１７の説明上の例では、第１の方向及び第２の方向が互いに垂直になっている。ベース部材６０２は、アーム受容開口部６１８と連通しているねじ孔６２０を含んでいる。ロックノブ６２２は、ねじ孔６２０に螺合するシャンク６２４を備えており、シャンク６２４の先端部６２６がアーム６４２に係合し、締め付けられてベース部材６０２に対してアーム６４２をロックできるようになっている。接続リンク６４０は、アーム６４２と反対側にサドル６４４（鞍状部）を備えている。サドル６４４は互いに離間した側面部６４６，６４８を備え、これら側面部６４６，６４８は同心に整列配置された孔６５０，６５２を含んでいる。孔６５０，６５２は、クランプボルト６５４を受容し、クランプノブ６５６がクランプボルト６５４に螺合する。孔の一方６５２は、クランプノブ６５６を回転させるときにクランプボルト６５４が回転するのを防止するために、クランプボルト６５４の非円筒状の頭部６５８を受容するように非円筒状になっていてもよい。
【００４２】
ガイド部材６８０は、手術ナビゲーションシステム座標系内に基準部を確立するための基準部確立手段を備えている。図１２〜図１７の例示の整形外科ガイドでは、ガイド部材６８０が、ピンを案内して基準部を確立するための案内孔６８２を含んでいる。ガイド部材６８０は、手術ナビゲーションシステムがガイド部材６８０の位置及び向きを追跡（トラッキング）できるようにするために、電磁コイル６８４のようなトラッキング要素を備えている。ガイド部材６８０は、サドル６４４と係合するタブ（耳状部）６８６を備えている。タブ６８６の貫通孔６８８は、クランプボルト６５４がサドルの一方の孔６５２とタブ６８６の貫通孔６８８とサドルの他方の孔６５０とを貫通してクランプノブ６５６と係合できるように、孔６５０，６５２と整列するように配置される。サドル６４４とタブ６８６とによる構成はヒンジを形成し、ガイド部材６８０がクランプボルトの軸線周りに旋回し、クランプノブ６５６を締め付けることによって所望の角度位置にロックされ得るようにする。
【００４３】
使用の際には、ベース部材６０２を手術部位に固定する。例えば、ベース部材６０２を骨に取り付ければよい。あるいはまた、図１６に示されているように、ベース部材６０２を遠位大腿骨切削ガイド３０４に取り付けてもよい。これにより、外科的処置の論理的且つ迅速な進行を容易にさせる便利な取付構成を提供する。クランプナット６０４のアンダーカットスロット６０８は、遠位大腿骨切削ガイド３０４の上部３０９に沿って形成されたレール３０５及びスロット３０７に係合する。手術部位に対するガイド部材６８０の前後方向位置を調整するためには、ベース部材６０２を遠位大腿骨切削ガイド３０４に沿って摺動させる。前後方向の位置は、ねじ６１０を締め付けることによってロックされる。手術部位に対するガイド部材６８０の内外方向の位置を調整するためには、アーム受容開口部６１８内で接続リンクのアーム６４２を摺動させる。内外方向位置はロックノブ６２２を締め付けることによってロックされる。手術部位に対するガイド部材６８０の内外方向回転角度を調整するためには、サドル６４４内でガイド部材６８０を旋回させる。内外方向回転角度は、クランプノブ６５６を締め付けることによってロックされる。ガイド部材６８０が所望の位置に位置決めされたことを手術ナビゲーションシステムが指示するまで、機構を操作する。次に、ロックノブ、すなわちねじ部付きシャンク６１２、ロックノブ６２２及びクランプノブ６５６を締め付けて、位置を固定する。その後、ガイド部材６８０を用いて、以降に使用する外科コンポーネントを案内するための基準部を確立することができる。例えば、案内孔６８２を通して大腿骨２９９にピン３０３を挿入することができる。その後、被誘導式整形外科ガイド６００及び遠位大腿骨切削ガイドブロック７００を除去することができる。
【００４４】
図１７は、ピン３０３に取り付けられた前方粗切削用ガイドブロック７００を示している。前方粗切削用ガイドブロック７００は、ピン３０３を受容するための孔７０２と、切削器を案内して骨上に表面を形成するための切削器ガイド７０４とを備えている。ピン３０３によって確立されたような所望の位置に前方粗切削用ガイドブロック７００を配置した状態で、孔７０２のうちの幾つかに付加的な固定部材を挿入して、切削器を案内して大腿骨２９９を切削している間、前方粗切削用ガイドブロック７００を固定することができる。大腿骨２９９の遠位表面及び前側表面が切削されると、大腿骨インプラントの近位遠位位置、前後位置、内外方向回転が確立される。仕上げガイドの基準として大腿骨２９９の切削された遠位表面及び前側表面を参照し、所望の内外方向位置に仕上げガイドを配置することができる。その後、仕上げ切削を行い、大腿骨インプラントを挿入することができる。図１２〜図１７の被誘導式整形外科ガイドは、前方粗切削用ガイドブロック７００を位置決めするために使用されるとして示されている。しかしながら、この被誘導式整形外科ガイドは、後方粗切削用ガイドブロックや他の適宜の外科コンポーネントを位置決めするために、使用することもできる。
【００４５】
被誘導式整形外科ガイドの幾つかの例及びその使用方法を詳細に説明、図解したが、これらは説明及び例として意図されたものに過ぎず、限定するものとして解釈されるべきではないことは了解されよう。膝関節置換手術に関連付けた特定の位置にピンを設定する又は切削器を案内する整形外科ガイドに関して本発明を説明した。しかしながら、他のタイプの外科コンポーネントと共に使用するために、他のタイプの基準部を患者身体内の他の位置に位置決めするように整形外科ガイドを構成することもできる。したがって、整形外科ガイドの変形形態及び改変並びにその使用方法は当業者に明らかであり、添付の特許請求の範囲はこのような改変及び等価なものを全て網羅することを意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】骨に対して基準部を確立するために使用される本発明による例示の被誘導式整形外科ガイドの斜視図である。
【図２】図１の被誘導式整形外科ガイドによって確立された基準部を示している図１の骨の斜視図である。
【図３】図２の基準部を用いて位置決めされる外科コンポーネントを示している斜視図である。
【図４】図１の整形外科ガイドの例示の代替的構成の斜視図である。
【図５】調整機構を有した図１の整形外科ガイドの例示の代替的構成の組立分解斜視図である。
【図６】骨に対して基準部を確立するために使用される図５の整形外科ガイドの斜視図である。
【図７】図６の基準部を用いて位置決めされる外科コンポーネントを示している斜視図である。
【図８】調整機構を有した図１の整形外科ガイドの例示の代替的構成の組立分解斜視図である。
【図９】骨に対して基準部を確立するために使用される図８の整形外科ガイドの斜視図である。
【図１０】骨に対して基準部を確立するために使用される図８の整形外科ガイドの斜視図である。
【図１１】明確にするために骨が省略されている図１０の線１１−１１に沿った断面図である。
【図１２】調整機構を有した図１の整形外科ガイドの例示の代替的構成の組立分解斜視図である。
【図１３】図１２の整形外科ガイドの正面図である。
【図１４】図１２の整形外科ガイドの上面図である。
【図１５】図１２の整形外科ガイドの側面図である。
【図１６】骨に対して基準部を確定するために使用される図１２の整形外科ガイドの斜視図である。
【図１７】図１６の基準部を用いて位置決めされる外科コンポーネントを示している斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
２ 大腿骨
１０ 基準ピン
２０ 整形外科ガイド
２１ 本体
２８ 電磁コイル
３２ 孔
３４ 孔
３６ 孔
５０ 切削ガイド
５２ 孔
５４ 孔
５６ 孔
５８ 本体
６４ スロット
６６ スロット
６８ スロット
７０ スロット
７２ スロット
７４ ドリル案内孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以降に使用する外科コンポーネントの配置を誘導するために該外科コンポーネントと係合可能な基準部を手術部位に対して確立するために手術ナビゲーションシステムと共に使用するための被誘導式整形外科ガイドであって、
手術部位に対して所望の位置に前記整形外科ガイドを配置するために、前記手術ナビゲーションシステムによって追跡されるための被追跡手段と、
前記外科コンポーネントの配置を誘導するために、前記外科コンポーネントが基準部位に係合可能となるように、前記手術部位に対して所望の位置に基準部を確立するための基準部確立手段と、
を備え、前記基準部確立手段が前記被追跡手段と既知の関係で取り付けられていることを特徴とする被誘導式整形外科ガイド。
【請求項２】
前記基準部確立手段は、基準部ガイド部材と、該基準部ガイド部材が平面内で旋回できるように前記基準部ガイド部材と係合する接続リンクと、ベース部材とを備え、前記基準部ガイド部材の位置が前記手術ナビゲーションシステムに指示された通りに前記ベース部材に対して所望の位置に平面内で調整できるように、前記接続リンクが前記ベース部材に取り付けられ、前記平面と平行に摺動するように係合している、請求項１に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項３】
前記基準部ガイド部材は、前記基準部ガイド部材を通る少なくとも一つの孔と、前記少なくとも一つの孔を通して前記手術部位に対して所望の位置に挿入可能な少なくとも一つのピンとを備える、請求項２に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項４】
前記ベース部材は、大腿骨に対する前記基準部ガイド部材の内外方向の位置を調整するために前記接続リンクが前記ベース部材に対して摺動でき且つ大腿骨に対する前記基準部ガイド部材の内外方向の回転位置を調整するために前記接続リンクに対して旋回できるように、遠位大腿骨に隣接して取り付け可能である、請求項２に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項５】
前記被追跡手段は、前記基準部ガイド部材と共に移動するように前記基準部ガイド部材に取り付けられた少なくとも一つのトラッキング要素を備え、前記トラッキング要素は、前記基準部ガイド部材を所望の位置に案内するために、前記手術ナビゲーションシステムによって追跡可能である、請求項２に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項６】
前記トラッキング要素は電磁コイルである、請求項５に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項７】
前記基準部確立手段は、第１の調整軸線を規定するベース部材と、前記第１の調整軸線に沿って並進移動するように取り付けられており且つ第２の調整軸線を規定する接続リンクと、平面内で前記第２の調整軸線周りに旋回するように取り付けられた基準部ガイド部材とを含み、前記第２の調整軸線が前記第１の調整軸線を横切る方向に延びている、請求項１に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項８】
前記第１の調整軸線に対して前記接続リンクをロックし且つ前記第２の調整軸線に対して前記基準部ガイド部材をロックするためのロック手段をさらに備える、請求項７に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項９】
前記第１の調整軸線が前記ベース部材に形成された非円筒形状孔によって規定されており、前記接続リンクが前記第１の調整軸線に沿って並進移動するように前記非円筒形状孔内に取り付けられた非円筒形状シャフトを含み、前記第２の調整軸線が前記接続リンクのサドルによって規定されており、前記基準部ガイド部材が前記サドル内で旋回するようになっている、請求項７に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項１０】
膝関節に隣接する大腿骨の遠位端部において使用するための外科システムであって、
手術中に物体の位置を追跡するための追跡手段を含む手術ナビゲーションシステムと、
大腿骨の遠位端部に遠位大腿骨切削ガイドを取り付けるための取付手段と、大腿骨の遠位端部に平坦面を切削するために切削器を案内するための案内手段とを含む遠位大腿骨切削ガイドと、
第１の調整軸線に沿って摺動するように前記遠位大腿骨切削ガイドに取り付けられているベース部材と、
第２の調整軸線に沿って摺動するように前記ベース部材に取り付けられている接続リンクと、
基準部ガイド部材と、
を備え、該基準部ガイド部材は、大腿骨の遠位端部に対して基準部を確立するための基準部確立手段と、大腿骨に対して所望の位置への前記基準部ガイド部材の位置決めを誘導するために手術ナビゲーションシステムによって追跡されるための被追跡手段とを含み、前記基準部ガイド部材は、前記基準部ガイド部材の内外方向回転角度を平面内で調整するために前記基準部ガイド部材を第３の調整軸線周りに旋回できるように該第３の調整軸線周りに旋回するように前記接続リンクに取り付けられており、前記接続リンクは、前記基準部ガイド部材の内外方向位置を平面内で調整するために第２の調整軸線に沿って並進移動でき、前記ベース部材は、前記基準部ガイド部材の前後方向位置を平面内で調整するために前記第１の調整軸線に沿って並進移動できるようになっていることを特徴とする外科システム。
【請求項１１】
切削器を案内して遠位大腿骨の前面に平坦面を切削するための案内手段と前記基準部ガイド部材によって確立された基準部に係合するための係合手段とを含む前方大腿骨切削ガイドをさらに備える、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１２】
切削器を案内して遠位大腿骨の後面に平坦面を切削するための案内手段と前記基準部ガイド部材によって確立された基準部に係合するための係合手段とを含む後方大腿骨切削ガイドをさらに備える、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１３】
前記追跡手段は、前記整形外科ガイドの位置を検出して三角法によって測定するための複数のセンサを含む、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１４】
前記被追跡手段は前記整形外科ガイドに取り付けられた電磁コイルであり、該電磁コイルが前記追跡手段によって検出可能な信号を生成する、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１５】
前記基準部確立手段は、手術部位の骨に孔を形成するときにドリルを案内するためのドリルガイドを含む、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１６】
前記基準部確立手段は、手術部位に隣接してピンを配置するように誘導するために前記整形外科ガイドに形成された少なくとも一つの孔である、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１】
以降に使用する外科コンポーネントの配置を誘導するために該外科コンポーネントと係合可能な基準部を手術部位に対して確立するために手術ナビゲーションシステムと共に使用するための被誘導式整形外科ガイドであって、
手術部位に対して所望の位置に前記整形外科ガイドを配置するために、前記手術ナビゲーションシステムによって追跡されるための被追跡手段と、
前記外科コンポーネントの配置を誘導するために、前記外科コンポーネントが基準部位に係合可能となるように、前記手術部位に対して所望の位置に基準部を確立するための基準部確立手段と、
を備え、前記基準部確立手段が前記被追跡手段と既知の関係で取り付けられていることを特徴とする被誘導式整形外科ガイド。
【請求項２】
前記基準部確立手段は、基準部ガイド部材と、該基準部ガイド部材が平面内で旋回できるように前記基準部ガイド部材と係合する接続リンクと、ベース部材とを備え、前記基準部ガイド部材の位置が前記手術ナビゲーションシステムに指示された通りに前記ベース部材に対して所望の位置に平面内で調整できるように、前記接続リンクが前記ベース部材に取り付けられ、前記平面と平行に摺動するように係合している、請求項１に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項３】
前記基準部ガイド部材は、前記基準部ガイド部材を通る少なくとも一つの孔と、前記少なくとも一つの孔を通して前記手術部位に対して所望の位置に挿入可能な少なくとも一つのピンとを備える、請求項２に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項４】
前記ベース部材は、大腿骨に対する前記基準部ガイド部材の内外方向の位置を調整するために前記接続リンクが前記ベース部材に対して摺動でき且つ大腿骨に対する前記基準部ガイド部材の内外方向の回転位置を調整するために前記接続リンクに対して旋回できるように、遠位大腿骨に隣接して取り付け可能である、請求項２に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項５】
前記被追跡手段は、前記基準部ガイド部材と共に移動するように前記基準部ガイド部材に取り付けられた少なくとも一つのトラッキング要素を備え、前記トラッキング要素は、前記基準部ガイド部材を所望の位置に案内するために、前記手術ナビゲーションシステムによって追跡可能である、請求項２に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項６】
前記トラッキング要素は電磁コイルである、請求項５に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項７】
前記基準部確立手段は、第１の調整軸線を規定するベース部材と、前記第１の調整軸線に沿って並進移動するように取り付けられており且つ第２の調整軸線を規定する接続リンクと、平面内で前記第２の調整軸線周りに旋回するように取り付けられた基準部ガイド部材とを含み、前記第２の調整軸線が前記第１の調整軸線を横切る方向に延びている、請求項１に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項８】
前記第１の調整軸線に対して前記接続リンクをロックし且つ前記第２の調整軸線に対して前記基準部ガイド部材をロックするためのロック手段をさらに備える、請求項７に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項９】
前記第１の調整軸線が前記ベース部材に形成された非円筒形状孔によって規定されており、前記接続リンクが前記第１の調整軸線に沿って並進移動するように前記非円筒形状孔内に取り付けられた非円筒形状シャフトを含み、前記第２の調整軸線が前記接続リンクのサドルによって規定されており、前記基準部ガイド部材が前記サドル内で旋回するようになっている、請求項７に記載の被誘導式整形外科ガイド。
【請求項１０】
膝関節に隣接する大腿骨の遠位端部において使用するための外科システムであって、
手術中に物体の位置を追跡するための追跡手段を含む手術ナビゲーションシステムと、
大腿骨の遠位端部に遠位大腿骨切削ガイドを取り付けるための取付手段と、大腿骨の遠位端部に平坦面を切削するために切削器を案内するための案内手段とを含む遠位大腿骨切削ガイドと、
第１の調整軸線に沿って摺動するように前記遠位大腿骨切削ガイドに取り付けられているベース部材と、
第２の調整軸線に沿って摺動するように前記ベース部材に取り付けられている接続リンクと、
基準部ガイド部材と、
を備え、該基準部ガイド部材は、大腿骨の遠位端部に対して基準部を確立するための基準部確立手段と、大腿骨に対して所望の位置への前記基準部ガイド部材の位置決めを誘導するために手術ナビゲーションシステムによって追跡されるための被追跡手段とを含み、前記基準部ガイド部材は、前記基準部ガイド部材の内外方向回転角度を平面内で調整するために前記基準部ガイド部材を第３の調整軸線周りに旋回できるように該第３の調整軸線周りに旋回するように前記接続リンクに取り付けられており、前記接続リンクは、前記基準部ガイド部材の内外方向位置を平面内で調整するために第２の調整軸線に沿って並進移動でき、前記ベース部材は、前記基準部ガイド部材の前後方向位置を平面内で調整するために前記第１の調整軸線に沿って並進移動できるようになっていることを特徴とする外科システム。
【請求項１１】
切削器を案内して遠位大腿骨の前面に平坦面を切削するための案内手段と前記基準部ガイド部材によって確立された基準部に係合するための係合手段とを含む前方大腿骨切削ガイドをさらに備える、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１２】
切削器を案内して遠位大腿骨の後面に平坦面を切削するための案内手段と前記基準部ガイド部材によって確立された基準部に係合するための係合手段とを含む後方大腿骨切削ガイドをさらに備える、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１３】
前記追跡手段は、前記整形外科ガイドの位置を検出して三角法によって測定するための複数のセンサを含む、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１４】
前記被追跡手段は前記整形外科ガイドに取り付けられた電磁コイルであり、該電磁コイルが前記追跡手段によって検出可能な信号を生成する、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１５】
前記基準部確立手段は、手術部位の骨に孔を形成するときにドリルを案内するためのドリルガイドを含む、請求項１０に記載の外科システム。
【請求項１６】
前記基準部確立手段は、手術部位に隣接してピンを配置するように誘導するために前記整形外科ガイドに形成された少なくとも一つの孔である、請求項１０に記載の外科システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−１３０３１５（Ｐ２００６−１３０３１５Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１８４４０（Ｐ２００５−３１８４４０）
【出願日】平成１７年１１月１日（２００５．１１．１）
【出願人】（５０３３２２５８２）ジンマー テクノロジー，インコーポレイティド (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１日（２００５．１１．１）
【出願人】（５０３３２２５８２）ジンマー テクノロジー，インコーポレイティド (6)
【Ｆターム（参考）】
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