JP2001502565A - 骨プロステーシスの外科手術プランおよび初期設置のためのキャビティ生成システムおよびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、整形外科手術手順において長い骨におけるプロステーシスの位置をプランするための方法、システム、および装置である。骨モデル（302）は骨のスキャン画像から生成され、プロステーシスモデル（312）はプロステーシスモデルのライブラリー（304）から選択され、次いで、キャビティモデル（310）はプロステーシスモデルおよび／または骨モデルに基づいて形成される。次いで、キャビティモデルは骨モデルにわたって、外科医により相互作用的に、または臨床パラメータに基づいたアルゴリズムにより自動的に、のいずれか一方の態様で位置決めされ、骨の内部へのプロステーシスの移植のための合理的位置を決定され得る。キャビティモデルは、骨の内部へのインプラントの設置を外科医が最適化できるようにするとともに、押圧嵌合が供与される領域、納入が可能な拡張領域、および外科医がキャビティ内にインプラントを挿入できるようにするための接触領域などの重要な臨床情報を外科医に提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 骨プロステーシスの外科手術プランおよび初期設置のための キャビティ生成システムおよびその方法 著作権表示 本特許文書の開示の一部は著作権保護に従属する題材を含む。著作権保持者は 、特許商標庁の特許ファイルまたは特許記録に掲載される通りの様式の本特許文 書または特許開示の何人かによる電子写真式再生に対して異議はないが、そうで ない場合は、何であれ、全ての著作権を保有する。 発明の背景関連出願に対する相互参照 本特許出願の開示は、1995年９月11日に出願された同時係属中の米国特許出願 番号第08/526,826号、および、1996年２月22日に出願された米国特許出願番号第 08/606,989号に関連し、その完全な開示は、本明細書中で参考として援用される 。さらに、本出願の開示は、本出願と同一日に出願された出願番号第08/ （弁護士事件要録（Attorney Docket）第17150-000700US号）に関連し、その 完全な開示は、本明細書中で参考として援用される。 １． 発明の分野 本願発明は、骨プロステーシスを移植するための外科手術システムおよびその 方法に関する。より明確には、本発明は、股関節全置換、膝関節置換、長い骨の 切術などを含む特殊手順とともに、大腿骨、脛骨、上腕骨、尺骨、および橈骨の ような長い骨の内部のプロステーシスの位置をプランするためのシステムおよび 方法を提供する。 股関節全置換（THR）外科手術（一次（primary）股関節全置換術とも呼ばれる ）は、外科医が患者の球窩関節をプロステーシスデバイスと置換する外科手術手 順である。プロステーシスデバイスは寛骨臼陥凹（cup）および大腿骨プロス テーシスを含む。大腿骨プロステーシスは置換用「球骨」を提供し、寛骨臼陥凹 は球窩関節の置換用「臼」を提供する。大腿骨プロステーシスは大腿骨頭および 大腿骨幹を含む。外科医は、まず最初に大腿骨頭を除去し、次いで大腿骨内の大 腿管（femoral canal）まで掘削してそれを伸ばすことにより、大腿骨プロステ ーシスを移植し、その結果、大腿骨幹が皮質骨に隣接して大腿管に配置され得る 。一旦、大腿骨プロステーシスが移植されてしまうと、プロステーシスの大腿骨 頭は柱状骨に隣接する。 特に、外科医は不正確な方法で大腿骨幹のためのキャビティを準備する。大腿 骨キャビティを生成するために、外科医はリーマー（掌握式ドリル）およびブロ ーチ（鋸歯状切断ツール）を利用する。実験室試験は、これら方法により生成さ れるキャビティは不規則で、骨とプロステーシスとの間に比較的大きな間隙を生 じる結果となることを示す。ブローチが正確な切断を行う代わりに柱状骨の大き な塊を引き裂いた場合に、上記のような間隙が生じることがある。さらに、間隙 は、厚い柱状骨または皮質骨と接触した場合に、最小抵抗で材料を切断するブロ ーチの傾向によって引き起こされ得る。大腿骨と大腿骨プロステーシスの間の間 隙に充填するために、骨セメント（ポリメチルメタクリレートまたはPMMA）が特 に利用される。 多数の医療手順で支援用ロボットシステムが提案されており、それには、神経 外科的手順、腹腔鏡使用手順、および整形外科的手順が含まれる。特定の手順の 詳細は大幅に変更することがあるが、多数のこのような手順は、手術が施される べき領域の手術前の画像を最初に確保し、それに続いて手術前の画像の情報に基 づいて医療ツールをロボット制御することに依存する。本発明への特に興味深い ことには、ロボット支援股関節全置換外科手術は、典型的にはコンピュータ断層 撮影法（CT）により、まず大腿骨を画像化し、次いで大腿骨を表すデジタル・デ ータ・セットを生成することにより実施される。次に、大腿骨の内部へのインプ ラントの選択およびその位置決めが、本出願の譲渡人であるIntegrated Surgica l Systems Inc.、Sacramento、Californiaにより開発された、ORTHODOC^TM手術前 プランワークステーションのようなコンピュータ・ワークステーションでプラン される。一旦、医者がワークステーション上に移植配置をプランすると、画像 データ（患者解剖形態）およびプランされた移植位置の両方を含む、デジタル・ データ・セットが生成される。次いで、外科手術を実施することを意図したコン ピュータ制御ロボットシステム（例えば、同様にIntegrated Surgical Systems によって開発されたROBODOC^TM外科手術ロボットシステム）にこのデータ・セッ トを転送することが必要となる。 長い骨についての移植配置をプランすることにおける重要な考慮事項は、特定 の骨キャビティのための適切なプロステーシスの選択、および大腿骨の内部の適 切な位置に選択されたプロステーシスを位置決めすることである。現在のところ 、このプロセスは、骨のスキャン画像を生成するプロセスおよびこの画像に基づ いた既存のプロステーシスのライブラリーからプロステーシスを選択するプロセ スとを含む。外科手術手順の間、外科医は選択されたプロステーシスに基づいた 骨の内部にキャビティを切断し、プロステーシスを手動または自動で骨キャビテ ィに挿入する。しかし、手順の間に形成される実際のキャビティは、通常、プロ ステーシスとは異なる大きさおよび形状を有する。例えば、キャビティは一般に 、キャビティ内へのプロステーシスの移植を促進するように、プロステーシスの 意図した位置に近接した接触領域を含む。外科医はまた、プロステーシスの納入 に適合するように、キャビティ内部に拡張領域を含むことを望み得る。更に、外 科医は特定の患者についてキャビティを最適化するのを望み得る。例えば、イン プラントと骨の間の干渉嵌合、インプラントの装填、インプラントから骨までの 応力伝達、および他の臨床要因を独立して最適化することが望ましいかもしれな い。 これらのおよび他の理由により、大腿骨および他の長い骨の関節置換手順のよ うな、長い骨の外科手術手順を実施するためのロボットシステムにおける改良さ れた方法を提供することが望ましい。プロステーシスの選択および設置を最適化 するために骨に形成される実際のキャビティを外科医がプランできるようにする 方法およびシステムを提供することが特に望ましい。 ２． 背景技術の説明 修正人工股関節全置換外科手術における骨セメント除去の従来の技術は、Lomb ardi，Jr.，A．：「Cement Removal in Revision Total Hip Arthroplasty」、S e minars in Arthroplasty、Volume 3、No．4、pp．264-272、1992年10月に記載さ れている。 ORTHODOC^TM手術前プランワークステーションおよびROBODOC^TMロボット外科手 術用システムは、以下の文献を含む多数の文献に記載されている： ロボット手術における画像登録およびその他の手順を記載する他の刊行物には 、以下のものがある： ロボットにより支援される手術を行うためのシステムおよび方法は、米国特許 第5,086,401号に記載されている。コンピュータにより支援される撮像およびプ ローブトラッキングシステムは、米国特許第5,383,454号、米国特許第5,198,877 号、および第WO91/07726号に記載されている。 発明の要旨 本発明は、整形外科手術手順において骨にプロステーシスを位置決めするプラ ンを行うための改良された方法、システム、および装置を提供する。本発明は、 股関節置換外科手術、膝関節置換外科手術、長い骨の切術などのような、長い骨 プロステーシスの移植をプランするのに特に有用である。本発明の方法は一般に 、長い骨のモデルの生成工程、プロステーシスモデルの制作工程、およびプロス テーシスモデルに基づいたキャビティモデルの生成工程を含む。プロステーシス モ デルは既存のプロステーシスのライブラリーまたはデータベースから選択され得 、また、患者のために個別にあつらえることもある。骨モデルは、コンピュータ 断層撮影法（CT）、デジタルＸ線写真法などのような、骨のスキャン画像から通 常は生成される。キャビティモデルは、プロステーシスモデル情報および／また は骨モデル情報に基づいてキャビティ寸法を作り出す１組の取り決めによって、 典型的に、生成される。次いで、キャビティモデルは、外科医によって相互作用 的に、または、臨床パラメータに基づくアルゴリズムを通じて自動的に、のいず れかで骨モデルにわたって位置決めが行われ得、骨の内部にプロステーシスを移 植するための合理的位置を決定する。 本発明の方法、システム、および装置は特に有利であり、というのは、骨の内 部のインプラントの設置の最適化を図るために、移植の間に形成される実際のキ ャビティのモデルを外科医が生成することを許容するからである。キャビティモ デルは、押圧嵌合が施される領域、納入の可能性のための拡張領域、および外科 医がインプラントをキャビティに挿入できるようにするための接触領域のような 、重要な臨床情報を外科医に提供する。キャビティモデルを提供することによっ て外科医はまた、インプラントの設置を手動で最適化するために、骨の個々の軸 方向断面部を検査できる。さらに、外科医は除去されるべき拡張領域の量を決定 し得、最小量の中心骨がプランの移植位置から末梢方向に除去されるようにイン プラントを位置決めし得る。外科医はまた、空気中でロボットカッターにより費 やされる時間の量を最小限に抑えるために、外科手術の間、接触領域におけるロ ボットの軸方向経路を監視し、ロボットの軸方向経路をプランし得る。 本発明の特定の観点において、第１のキャビティモデルは、接触領域、近接キ ャビティ領域、末梢部キャビティ領域、および末梢部拡張領域を含む。接触領域 は、プロステーシスが移植される実際のキャビティへの接触を提供するために、 特に、除去されなければならないプロステーシス（それが骨に移植された後で） の近接部分の上方の領域である。近接キャビティ領域は一般に、プロステーシス モデルの近接位置を収容するキャビティの残余よりも横方向／内側により広いキ ャビティの近接部分のことを言及する。末梢部キャビティ領域は、通常、プロス テーシスモデルの末梢部を収容し、かつ、プロステーシスモデルおよび皮質骨と 比較的きつく干渉嵌合させる近接キャビティ領域よりも横方向／内側により狭く なっている。末梢部拡張キャビティは、インプラントがキャビティの内部に配置 された後で、インプラントの納入のための余地を提供するために、プロステーシ スモデルの末梢点を越えて拡張するキャビティの部分である。具体的な実施態様 では、末梢部拡張キャビティは、皮質骨の厚さおよび骨とプロステーシスの間の 予測上の骨幹端接触に基づいて最適化される。 本発明の他の局面において、キャビティモデルは、骨モデルにわたって位置決 めされ、骨キャビティの内部の合理的な位置のプロステーシスの潜在的インプラ ント寸法の範囲および初期配置を決定する。一実施態様において、キャビティモ デルは、表示装置上で骨モデルとキャビティモデルの画像を観察し、更に、表示 装置上に画像が現れた時に、キャビティモデルに関連して骨モデルの画像を調節 することにより、相互に作用して位置決めされる。別な実施態様において、この 位置決めは、骨モデルの測定および臨床パラメータに基づいたアルゴリズムを用 いて、自動的に達成される。臨床パラメータは、例えば、潜在的移植寸法および 位置を決定するためのプロステーシス嵌合基準を含み得る。好ましい構成におい て、アルゴリズムは、１グループのインプラントを選択する工程および嵌合基準 に基づいてこのグループ内で各インプラントのための定量値を決定する工程を含 む。具体的な嵌合基準は、除去される皮質骨の量を最小化する工程、インプラン トの選択された部分と骨の間の接触を最大化する工程、および、骨とインプラン トの選択された部分との間の間隙を最小化する工程を含む。 一旦、初期キャビティモデルが生成されると、このモデルは患者の個々の要求 に基づいて調節され得る。例えば、患者の骨の質または硬度は、特に、プロステ ーシスと骨との間の干渉嵌合に影響を及ぼす。好ましくは、最初のキャビティモ デルの寸法は、第２のキャビティモデルを生成するために調節される。次いで、 第２のキャビティモデルは、骨モデルと第２のキャビティモデルの画像を表示装 置上で観察し、画像が表示装置上に現れた時に、画像の相対的位置を調節するこ とにより、自動的に（すなわち、第１のキャビティモデルについて先に記述され たのと類似するアルゴリズムにより）または相互作用的にのいずれかで位置決め し直される。 本発明の他の特徴および利点は、以下の記述および添付の図面を吟味すると、 容易に明確となる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のソフトウエアを実行することが可能なコンピュータシステム の例を例示する； 図２は、典型的なコンピュータシステムのシステムブロック図である； 図３は、外科手術前プランコンポーネントおよび外科手術コンポーネントを含 むロボット外科手術システムの構成を例示する； 図４は、ヒトの大腿骨の概略図である； 図５は、ヒトの大腿骨の上方端の詳細図である； 図６は、本発明による骨キャビティモデルを生成する方法のハイレベルのフロ ーチャートである； 図７は、本発明の方法によるキャビティモデルを生成する工程の概略図である ： 図８は、図７のキャビティモデルの接触領域またはプレカットキャビティの概 略図である； 図９および図10は、図７のキャビティモデルの、線９−９および線10−10でそ れぞれ破断された横断面図である； 図11は、図７のキャビティモデルの近接キャビティ領域を生成する方法の概略 図である； 図12は、近接キャビティ領域を生成する他の方法の概略図である； 図13および図14はそれぞれ、大腿骨のスキャン画像の前方／後方図および内側 ／横方向図であり、大腿骨の内側弧形および末梢部管領域を決定する方法を例示 する； 図15は、大腿骨の末梢部管領域の内側プロフィールおよび外側プロフィールを 決定する方法の概略図である； 図16は、図15の内側プロフィールおよび外側プロフィールの共通重心を決定す る方法を例示する； 図17および図18は、大腿骨の末梢部管領域の内側プロフィールを決定する他の 方法を例示する； 図19Ａおよび図19Ｂはそれぞれ、大腿骨のスキャン画像の前方／後方図および 内側／水平方向図であり、骨の末梢部管領域の最小寸法および最大寸法を決定す る方法を例示する；および 図20Ａから図20Ｄは、図７のキャビティモデル内部の［グループのインプラン トについての嵌合基準を決定する方法を例示する。 特定の実施熊様の詳細な説明 本発明は、骨内部のプロステーシスの位置をプランするためのシステムおよび 方法を提供する。特に、本発明は、大腿骨、脛骨、上腕骨、尺骨、および橈骨の ような長い骨へのプロステーシスの移植をプランするのに有益である。そのよう な長い骨において、プロステーシスの位置をプランすることは、股関節全置換、 膝関節置換、長い骨の切断などを含む特定の手順を伴う、関節置換のようなロボ ット外科手術手順に関連して、特に有益となる。しかし本発明はこのようなロボ ット手順に限定されず、手術空間のような現実の座標空間内部で長い骨の事前獲 得された画像を整列させることが必要な手動外科手術手順、診断手順、および他 の医療手順において等しく有益となる。このような手動システムおよび手順は、 光学外科手術測定機器、受動的電子機械的装置などを採用するコンピュータ支援 外科手術手順を含む。 本発明の方法は一般に、骨のスキャン画像から骨モデルを生成する工程、プロ ステーシスモデルを制作する工程、プロステーシスモデルおよび／または骨モデ ルに基づいてキャビティモデルを生成する工程、および骨モデル内部にキャビテ ィモデルを位置決めする工程を含む。キャビティモデルはプロステーシスモデル のみから、または、プロステーシスモデルおよび骨モデルの両方から得られた情 報から制作され得る。骨モデルは、骨の内側および外側境界表面を規定するのに 十分な情報を含む幾何モデルである。このようなモデルを制作するための共通技 術は、「マーチングキューブズ（marching cubes）」アルゴリズムおよび輪郭ベ ースの方法である。W.E．LorensenおよびH.E．Cline「Marching Cubes：A High Resolution 3D Surface Construction Algorithm」Computer Graphics 21(4)、( 1987)を参照のこと。 プロステーシスモデルは通常、異なる大腿骨プロステーシスの移植設計のライ ブラリーまたはデータベースから選択され、これらはフロッピーディスクのよう な適切な有形媒体にストアされ得る。特に、移植設計は、製造業者から入手可能 であり得るコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルの様式である。あるいは、外 科医は、患者のために個別にカスタム化されたプロステーシスモデルを制作し得 る。 本発明は、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、Ｘ線写真法（デジタル化Ｘ線画 像）、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）などのような従来の医療画像化技術を用いる骨 の画像獲得に依存する。通常は、ＣＴおよびＸ線写真画像化は、それらが骨材料 の特に正確な画像化情報を提供するので好ましい。あらゆる事例において、画像 はデジタル様式で獲得され、あるいは、デジタル様式に変換されて、従来のコン ピュータ画像処理装置およびソフトウエアを用いたデジタル操作に適切な画像デ ータセットを生成する。通常は、画像処理機器は特にプログラミングされたコン ピュータの様式中に存在し、これらは本明細書中ではこれ以降一般に、制御器お よびプロセッサ（処理装置）と呼称される。特に、本発明は、画像自体から直接 得られる未加工の画像データを分析および操作するための手術前プランワークス テーション（コンピュータ）を利用する。 図１は、本発明のソフトウエアを実行するのが可能であるコンピュータ・シス テムの一実施例を示す。図２は、モニタ102、表示スクリーン104、キャビネット 106、キーボード108、およびマウス110を含むコンピュータ・システム100を示す 。 マウス110は、マウス・ボタン112のような１個以上のボタンを有し得る。キャビ ネット106は、本発明を組み入れたソフトウエアプログラムのコンピュータ読み 込み可能コード、患者情報、骨の画像データ、切断形状を規定するファイルなど をストアおよび検索するために利用され得る、フロッピードライブ114またはハ ードドライブ（図示せず）を収納する。リムーバブルな媒体としてフロッピーデ ィスケット116が図示されているが、CD−ROM、テープ、およびフラッシュメモリ を含む他のリムーバブルな有形媒体が利用され得る。キャビネット106はまた、 プロセッサ、メモリなどのような馴染みのあるコンピュータコンポーネント（図 示せず）を収納する。 図２はコンピュータシステム100のシステムブロックダイアグラムを示す。図 ２におけるように、コンピュータシステム100はモニタ102およびキーボード108 を含む。コンピュータシステム100は、中央プロセッサ152、システムメモリ154 、I／O制御器156、表示アダプタ158、リムーバブルディスク160、固定ディスク1 62、ネットワークインターフェイス164、およびスピーカー166のようなサブシス テムを更に含む。本発明と共に使用するのに適切な他のコンピュータシステムは 、さらなるサブシステムまたはより少ないサブシステムを含み得る。例えば、別 なコンピュータシステムは、１個より多いプロセッサ102（すなわち、複数プロ セッサシステム）またはキャッシュメモリを含み得る。 168のような矢印は、コンピュータシステム100のシステムバス構成を表してい る。しかし、これらの矢印は、サブシステムを連結するのに役立つ任意の相互接 続機構を例示する。例えば、ローカルバスは、システムメモリおよび表示アダプ タに中央プロセッサを接続するために利用され得る。図３に示されるコンピュー タシステム100は、本発明と共に使用するのに適切なコンピュータシステムの一 例にすぎない。本発明と共に使用するのに適切なサブシステムの他の構成は、当 業者には容易に明白となる。 好ましい実施態様において、本発明は、UNIXオペレーティングシステムを走ら せるIBM RS/6000コンピュータで作動する。しかし、本発明はいかなるコンピュ ータ構成またはオペレーティングシステムにも限定されず、以下の実施態様の記 載は例示を目的としており、限定を目的とはしていない。 図３は、本発明の方法を実現するのが可能な外科手術前プランコンポーネント および外科手術コンポーネントを含むロボット外科手術システムの構成を例示す る。修正股関節全置換外科手術のためのシステム200は、外科手術前プランワー クステーション202および外科手術ロボットシステム204の両方を含み得る。好ま しい実施態様において、外科手術前プランワークステーションは、IBM RS/6000 コンピュータを含むORTHODOC^TM外科手術前プランワークステーションである。好 ましい実施態様において、外科手術ロボットシステムは、ROBODOC^TM外科手術 ロボットシステムである。以下に、ORTHODOC^TM外科手術前プランワークステーシ ョンおよびROBODOC^TM外科手術ロボットシステムを利用する好ましい実施態様に 言及して、本発明を記載する。しかし、他のシステムも利用され得、それゆえに 、この記載は例示を目的としており、限定を目的とはしない。 大腿骨の整列のために、外科手術ロボットシステムは、大腿骨の末梢（下方） 端上の１対の金属製ピンおよび骨の近接端におけるもう１個の金属製ピンの外科 手術移植に依存する。これらのピンは骨のＣＴ画像では容易に明確となり、した がって、ピンの各々に対して操作アーム上に設置されたプローブを係合させるこ とにより、ロボット工学的座標空間と骨画像を整合させるのに信頼できる。従っ て、外科手術の前に、ピン取り付け206が行われ、その後にＣＴスキャン208が続 く。ＣＴスキャンからの画像データは磁気テープ210にストアされる。外科手術 前プランワークステーション202はＣＴスキャンデータを読み込み、それを患者 フアイル212のデータベースにストアする。本発明はＣＴスキャンを利用すると して記載されるが、Ｘ線を含む他の画像化技術が利用されてもよい。 異なる大腿骨プロステーシスの移植設計がフロッピーディスク214にストアさ れ得る。特に、移植設計はファセット表面モデルの様式であるが、これらは、製 造業者から入手可能であり得るコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルから処理 される。外科手術前プランワークステーション202は移植設計を読み込み、それ らを移植ファイル216のデータベースにストアする。外科手術前プランワークス テーションは患者ファイルおよび移植ファイルからのデータを利用し、外科医が 修正股関節全置換の外科手術プラン218を実施できるようにする。外科手術プラ ンの詳細はより詳細に以下に記載される。外科手術プランは、切断バイナリファ イルおよびチェックボリュームファイルを含むプランファイル220を生成する。 プランファイルは、外科手術ロボットシステムによる使用のために、デジタルテ ープ222に設置されればよい。 外科手術ロボットシステム204は、ロボット制御器224（特に、プログラム可能 コンピュータの様式のデジタルプロセッサ）、セーフティプロセッサ226、リア ルタイムモニターコンピュータ228、およびロボット230を含む。ロボットは、少 なくとも５本の軸を有し、かつ、高精度設置が可能であるのが好ましい、操作可 能アーム232を有する任意の従来の産業用ロボットであり得る。適切なロボット は、モデル指定SR-5427-ISSを有するSankyo Roboticsから入手可能である。本発 明における用途としては、力センサー234がアーム232の末梢端に搭載され、プロ ーブ236または外科手術切断機器（図示せず）の様式の作動体は、大腿骨プロス テーシス238のためのキャビティを切断するために力センサーに装着され得る。 外科手術ロボットシステムは、表示モニターおよび骨運動モニター（双方とも 図示せず）を更に含む。力センサー、セーフティープロセッサ、リアルタイムモ ニター、および骨運動モニターは、大腿骨が固定アセンブリ（図示せず）に適所 で保持されている間に、その各々が操作可能アーム232の作動体端部の位置、ず れ、および閉塞の監視を支援する。これらパラメータのリアルタイム監視は、ロ ボットシステムがプランした通りに作動しているのを確実にするのに役立つ。こ れら監視システムの詳細は、ROBODOC^TMロボット外科手術システムを記載する上 記に引用された文献中に記載される。 本発明の方法を詳細に記載する前に、長い骨の典型例である大腿骨の物理的特 徴を記載することが必要である。図４および図５をここで参照すると、大腿骨60 は骨頭領域62と下部領域64を備える。大腿骨頭62および皮質骨に隣接して配置さ れる柱状骨65は、一般に、骨の２端の間に配置される。ネック領域68は柱状骨上 部の大腿骨頭領域の真下に配置される。最後に、髄管70は一般に、破線で示され るように、大腿骨の柱状骨領域を通って軸方向に延びる。 図６は、本発明に従った大腿骨内部のプロステーシスの位置をプランする方法 のハイレベルフローチャートを示す。本発明のより詳細な観点は、以下の図面を 参照しながら論じられる。工程302では、システムは患者の大腿骨の入力画像デ ータに基づいて骨モデルを生成する。画像データはＣＴスキャン、Ｘ線などであ り得る。画像データを利用して、システムは表示スクリーン上に大腿骨の複数図 を表示する。外科医またはユーザーは、工程304で大腿骨プロステーシスのライ ブラリーを含むデータベースからプロステーシスモデルを選択する。一旦、プロ ステーシスモデルが選択されると、ユーザーは工程306でプロステーシスモデル に基づいてキャビティモデルを生成し、次いで、工程308で骨モデル内部にキャ ビティモデルを位置決めする。好ましくは、プロステーシスモデルおよびキャビ ティモデルは、骨モードがＣＴスキャンから制作される前に、事前生成される。 しかし、キャビティモデルおよびプロステーシスモデルは骨がスキャンされてし まった後で制作され得ることが容易に認識される。これら後者２工程のための具 体的なアルゴリズムを、以下に詳細に記載する。 一旦、大腿インプラントの選択が完了し、大腿骨の内部のインプラントの位置 が決定されると、ロボット支援外科手術が実施されて、新たな大腿骨プロステー シスを移植する。外科手術の間、外科医は大腿骨を最初に露出し、ロボットを大 腿骨に装着する。次いで、ロボットは新たなキャビティを加工して、骨セメント を除去し、かつ、新たな移植に備える。キャビティの加工が完了すると、外科医 は新たな大腿骨プロステーシスを移植し、切開を閉じる。この手順のより完全な 記載は、共通に譲渡された同時係属中の出願番号第08/526,826号および第08/606 ,989号（それぞれ、弁護士作業事件要録（Attorney Work Dockets）第17150-000 200号および第17150-000500号）において見いだされ得るが、それらの完全な開 示は、本明細書中で参考として先に援用されている。 図７から図12を参照すると、プロステーシスモデル312に基づいてキャビティ モデル310を生成するための具体的なアルゴリズムをここに記載する。このアル ゴリズムにおいて、キャビティモデル310はプロステーシスモデルからのみ制作 され、これは、典型的なプロステーシスを概略的に表す汎用モデルである。プロ ステーシスモデルに加えて、キャビティモデルはブローチモデルから、および／ または、骨モデルから生成され得る。図７に示されるように、キャビティモデル 310は一般に、少なくとも４個の異なるパーツを有する複合品として構成され、 それらは：接触領域またはプレカットキャビティ314、近接キャビティ316、末梢 部キャビティ318、および末梢部拡張キャビティ320である。プレカットキャビテ ィ314はプロステーシス近接部分の上方の領域であり、（それが骨に配置されて いる場合）特に、プロステーシスが移植される現実のキャビティへの接触を提供 するために除去されなければならない。近接キャビティ316は一般に、プロステ ーシスモデル312の骨頭領域322および近接部分324を収容するために、キャビテ ィの残余部分よりも横方向／内側方向に広くなっているキャビティの近接部分の ことを言及する。末梢部キャビティ318とは、一般に、プロステーシスモデル312 の末梢部326を収容するように、かつ、インプラントとの比較的きつい干渉嵌合 を供与するように、横方向／内側方向により狭くなっているキャビティの末梢部 のことを言う。末梢部拡張キャビティ320は、インプラントがキャビティの内部 に配置された後で、インプラントの納入のための余地を設けるために（以下に論 じる）、プロステーシス（prothesis）モデル312の末梢点を越えて延在するキャ ビティの部分である。 図７から図10に示されるように、プレカットキャビティ314は横方向領域328 および内側領域330を含むのが好ましい。特に、横方向領域328は、末梢部キャビ ティ318の断面積とほぼ同一寸法の断面積を有する（すなわち、プロステーシス モデル312の中央セクションとほぼ同一断面積を有する。図９を参照されたい） 。内側領域330は、プロステーシスモデル312の近接部分324の断面積（図10を参 照のこと）を算出し、そして、インプラントについての後退角度およびトリミン グが完了されるべき特定の距離に基づいてこの断面をトリミングすることにより 、決定されるのが好ましい。後退角度は、キャビティを切断する前の、骨の頂部 表面角度に近い角度である。したがって、内側領域330の真上の領域が空気であ ること、すなわち、この領域が切断される必要がないことに留意すべきである。 キャビティモデル310に後退角度を設けることは、空中でカッターにより費やさ れる時間の量を最小化するが、それは、それが外科医により実行される現実の骨 切断切開に匹敵するからである。 近接キャビティ316は一般にインプラント幾何学的形状、ブローチ幾何学的形 状（手動処理手順で）、および、カッター精度に基づいて、かつ、インプラント の臨床要件に基づいて多様な領域に適切な嵌合のタイプを含む他の臨床パラメー タから制作される。特に、臨床パラメータは、近接領域における干渉または押圧 嵌合の量、納入に備えたインプラントの先端を越える空隙の量などを含み得る。 一実施態様において、近接キャビティを決定するためのアルゴリズムは、規則的 間隔でインプラント断面およびブローチ断面を獲得する工程、および「干渉パタ 一ン」に基づいて近接キャビティ断面を獲得する工程を含む（図11を参照のこと ）。「干渉パターン」とは、一般に、インプラント断面がブローチ断面よりも 大きいキャビティの部分のことを言う。これらの部分では、インプラントは骨に 対して干渉し、または、骨を押圧するが、それは、ブローチがインプラントより も小さい断面を有するキャビティを切断するからである。外科医は、インプラン トと骨との間の荷重、骨の内部でのインプラントの位置を維持するための押圧嵌 合などのようなある種の臨床パラメータを設けるために、近接キャビティ316の 部分における干渉パターンを所望することが多い。 図11は近接キャビティ316の一部における、インプラント断面334、ブローチ断 面332、およびキャビティ断面336の例を例示する。図示のように、ブローチ断面 部332は、キャビティの内側面340のインプラント断面334よりも更に外側に延び る。しかし、キャビティの横方向側面342では、インプラント断面334がブローチ 断面332よりも更に外側に延びる。具体的構成において、近接キャビティ断面336 は、ブローチ断面332とインプラント断面334との間に入り込むように、横方向側 面342でオフセットされる。これによって、ブローチ断面332とインプラント断面 334との間に、30％から70％の干渉パターンを設けるのが好ましく、40％から50 ％の干渉パターンを設けるのがより好ましい。キャビティの内側面340では、キ ャビティ断面336はインプラント断面334と一般的に一致しており、それにより、 インプラントと骨との間に間隙ができる。図７に示されるように、インプラント の形状（すなわち、一般に真っ直ぐな横方向側面およびテーパ状内側面）を適合 させるために、インプラントの横方向側面342およびインプラントの内側面340に 接する間隙に関する干渉パターンを有することが望まれることが多い。 図12は自動移植手順についての具体的な干渉パターンの別な実施例を示す。図 示のように、キャビティ断面346は一般に、インプラント断面348よりも小さい。 好ましくは、キャビティ断面346およびインプラント断面348は、実質的に均一な 干渉パターンがインプラントと骨との間に形成されるように、全断面の周囲に実 質的に一様な間隙350を規定する。もちろん、別なタイプの干渉パターン、また は、全く干渉の無いパターンが、特定の手順の臨床パラメータに依存して、キャ ビティモデルを設計するのに利用され得ることを、当業者は認識する。 末梢部キャビティ318は一般に、近接キャビティ316と類似の態様で、すなわち 、ブローチ断面とインプラント断面との間で干渉パターンを決定することにより 、 形成される。図７に示されるように、末梢部キャビティ318は一般に、プロステ ーシスモデル312のより狭い末梢部326を収容するように、近接キャビティ316よ りも小さい断面積を有する。プロステーシスモデル312は末梢端方向に継続的に 狭まるので、末梢部キャビティ316は末梢方向に広がる間隙350を規定する。この 間隙350は、骨とプロステーシスの末梢部との間ですべり嵌合を作るのに望まし いことが多く、これにより、プロステーシスに回動安定性が供与される。 末梢部拡張キャビティ320は一般に、末梢部キャビティ318の末梢端での断面を 決定すること、および、特定のパラメータ量だけこの断面を拡張することにより 、作られる。このパラメータ量は多様な臨床要因により決定され得る。１つのこ のような要因は、皮質骨の厚さおよび骨とインプラントとの間の骨幹端接触であ る。例えば、大腿骨が一般的に厚い皮質骨を有し、かつ、インプラントとの中実 の骨幹端接触がある場合は、インプラントがその寿命の間、長い距離分の納入を しないものと外科医が仮定することがある。したがって、キャビティの末梢部を 大量に拡張することは必要でないことがあり得る。反対の事例としては、皮質骨 が比較的薄く、かつ／または、骨幹端接触がそれほど強くない場合、インプラン トが比較的大きい距離だけ納入し、かつ、末梢部拡張キャビティ320がこの納入 に適合するように拡張されることを外科医が仮定し得る。 一旦、キャビティモデル310が完成すると、このモデルは骨モデルに組み込ま れ、最適のプロステーシス寸法および形状、ならびに、骨内部のプロステーシス の自動設置のための合理的な初期位置を決定する。もちろん、プロステーシスは 骨内部に手動で設置され得ることが理解される。骨内部のインプラントの自動設 置は、インプラントの特定部分と皮質骨の特定部分との間の押圧または干渉を最 大限にすること、キャビティを作るために除去される皮質骨の量を最小限にする こと、インプラントの特定部分と皮質骨との間の間隙を最小限に抑えること、ま たは、皮質骨における最大押圧が超過されないことを確実にすること、のような 多様な要因を最適化することにより決定され得る。これらおよび他の要因を最適 化するために、多様な異なるアルゴリズムが開発され得る。 図13から図20を参照すると、骨内部へのプロステーシスの自動設置を決定する ための具体的なアルゴリズムをここに記載する。図13および図14に示されるよう に、患者の大腿骨のスキャン画像に基づく骨モデルは、前方／後方図（図13）お よび内側／横方向図（図14）に提示される。好ましくは、外科医は、骨のＣＴス キャンを生成するために、ORTHODOC^TM外科手術前プランワークステーションを採 用する。図13に示されるように、好ましくは、外科医がインプラントの内側弧形 の頂部を置きたいと思う点を選別することにより、外科医はキャビティの内側弧 形400の頂部に相互作用的に印付けを行う。次に、前方／後方図の軸に直交して 末梢部管領域402の頂部404および底部406に印付けを行うことにより、外科医は 骨のおよその「末梢部管」領域402の印付けを行う。大腿骨の末梢部管領域402は 一般に、大腿骨がおよそ真っ直ぐであると思われる領域のことである。 図15を参照すると、末梢部管領域402の内側プロフィール408および外側プロフ ィール410が、次いで、段階的間隔をおいて計算される。内側プロフィール408お よび外側プロフィール410は、多様な従来の方法を用いて計算され得る。１つの このような方法は、管402に沿って特定の深さで各プロフィールを展開させるよ うにしきい値を決定する工程（すなわち、管の境界部を決定するために、グレー スケール画像のしきい輝度を越える最も明るいピクセルを決定する工程）を含む 。別な方法において、大腿骨の内側表面および外側表面の表面モデルが展開され る。他の方法は、「マーチおよびキューブ（march and cubes）」アルゴリズム のようなアルゴリズムを実施する工程、および、アルゴリズムに基づいて適切な 深さで骨モデルを分割する工程を含む。 一旦、末梢部管領域402の内側プロフィール408および外側プロフィール410が 決定されると、これらプロフィールの共通重心412が図16に示されるように計算 される。どのポイントセットについての共通重心も、ポイントセットの平均であ り、どのポイントセット[Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃・・・]についても、下記の等式により 得られる： ＰＢ（ｘ） ＝ Σ₁（ｘ）／ｎ ＰＢ（ｘ） ＝ Σ₁（ｙ）／ｎ これらのポイントを利用すれば、上述のように見つかった共通重心を通じて、最 小二乗近似または他の適切なモデルを使ってラインが合わせられ得る。このライ ンは、図16に示されるように、プロステーシスについての算出された初期軸であ る。 図17および図18を参照すると、次に、大腿管414の内側プロフィールが骨の横 方向断面に基づいて計算され得る。この計算は、内側プロフィールに達するよう にしきい値を用いること、内側プロフィールを展開させるためにコントラストに 基づく値を用いることなどのように、多様な方法で実施され得る。図17および図 18は、全大腿管414の内側プロフィールの前方／後方図および横方向／内側図を 、それぞれ例示する。 一旦、プロステーシスのための初期設置が外科医によって決定されると、外科 医が入手可能なプロステーシスのライブラリーから最適プロステーシスを選択し 得るように、最適インプラント寸法が決定される。最適インプラント寸法は嵌合 基準に基づくのが好ましく、これは、一般嵌合基準、製造業者の指定嵌合基準、 または、特定の大腿骨に基づく外科医が決定した嵌合基準であり得る。嵌合基準 は一般に、最適化されるべき多数の臨床要因を含む。好ましくは、各嵌合基準は その相対的重要性に依存する重量を有し、アルゴリズムは、各サンプルプロステ ーシスについて総定量値を提供するため、嵌合基準およびそれらの重量に基づい て展開される。 図19から図21を参照すると、モデルプロステーシスについての具体的な嵌合基 準をここで記載する。この具体的方法において、嵌合基準は、末梢部骨切断部Ｄ₁ （重量wd1を指定）を最小化すること、末梢骨接触部Ｄ₂（重量wd2を指定）を最 大化すること、皮質骨における最大押圧が継承されないという条件下で近接接触 部Ｐ₁（重量wp1を指定）を最大化すること、および、末梢部表面と皮質骨Ｄ₃（ 重量wd3を指定）との間の間隙を最小化することを含む。アルゴリズムは、嵌合 基準および指定された重量に基づいて各インプラントについての定量値を決定す るために、１グループのインプラントについて公式化され得る。例えば、アルゴ リズムは、最大の（最小の）定量値が最適インプラントとなるように設定され得 る。 図19Aおよび図19Ｂを参照すると、外科医は、先に算出された内側プロフィー ル408から末梢部管の最小断面幅ｄ₁（図19Ａ）を決定することにより、グループ 内部の各インプラントの最小末梢部寸法を決定する。次いで、インプラントの最 大末梢部寸法は、インプラントの末梢部が皮質骨と完全に接触する最小末梢部寸 法ｄ₁₁（図19Ｂ）を見い出すことにより選択される。次いで、インプラントにつ いての最大近接寸法および最小近接寸法（図示せず）は、類似の態様で決定され 得る。例えば、最大近接寸法は、最大押圧要件を超過する最小プロステーシス近 接寸法である。この値は、例えば、３個以上の断面部で骨の押圧を算出すること により、発見的に見い出される。最小近接寸法は最大近接寸法を見い出すことに より選択され得、この寸法については、実質的に骨押圧は皆無であるか、または 、骨押圧は最小値にある。 一旦、インプラントの適切な寸法が算出されると、次に外科医は、前方／後方 図および内側／横方向図から、各インプラントについての嵌合基準を決定できる 。図20Ａに示されるように、各インプラントについて除去される全末梢部皮質骨 （Ｄ₁）は、前方／後方図および内側／横方向図の両方から算出される。全末梢 部皮質骨カットアウトＤ₁は、考慮中の各インプラントの中からの皮質骨カット アウトの最大面積によって除算された、両図中の皮質骨カットアウトの面積に一 般に等しくなる。皮質骨カットアウトの面積は、インプラントの断面積を算出し 、次いで、どの面積（Ａ1、Ａ2、Ａ3、およびＡ4）が前方／後方図および内側／ 横方向図の両方におけるカットアウトであるかを決定することにより、決定され 得る。皮質骨とインプラントの間の末梢部接触パーセンテージ合計（Ｄ₂）が、 接触状態にある有り得る限りの全長により除算された、両図中における、接触状 態にある長さを決定することにより決定され得る。したがって、図20Ｂに示され るように、外科医は両方の図から接触状態にある全長、すなわち、L1+L2+L3+L_d を決定し、接触状態にある可能な限りの全長、すなわち４L_dによりこれを除算す る。 図20Ｃおよび図20Ｄを参照すると、次に外科医は、各インプラントと骨との間 の間隙のパーセンテージＤ₃および１グループのインプラントについての合計近 接接触Ｐ₁を決定し得る。図20Ｃに示されるように、両図中の間隙面積を推定し （すなわち、Ａ1+Ａ2+Ａ3+Ａ4)、更に、これを検討中の各インプラントの中か ら最大間隙面積で除算することにより、外科医は間隙のパーセンテージＤ₃を決 定する。次いで、合計近接皮質接触（Ｐ₁）が、皮質接触の所望の全長により除 算された皮質骨と接触状態にある長さを算出することにより、決定され得る。し たがって、図20Ｄに示されるように、皮質骨と接触状態にある長さはＬ_PL+Ｌ_PM に等しく、所望の接触長さはＬＰ₁＋ＬＰ₂である。可能な最大値のパーセンテー ジとしての合計近接接触は以下の等式により求められる。 Ｐ₁＝（Ｌ_PL+Ｌ_PM）／（Ｌ_P1+Ｌ_P2） 一旦、およその嵌合基準が１グループのインプラントについて決定されると、 指定された重量によって嵌合基準を乗算することにより定量値が見つかる。した がって、定量値を決定するための具体的な数式を以下に記す。 Ｑ＝(1−Ｄ₁)*wd₁+Ｄ₂*Wd₂+(1−Ｄ₂)*wd₁+P₁*W_P1 当業者には理解できるように、末梢部骨カットアウト（Ｄ₁）およびインプラン トと皮質骨の間の間隙（Ｄ₃）のような、最小化するのに必要な要因は、上記数 式において大きい方の値が小さい方の値として表されるように操作される。一方 、末梢部骨接触（Ｄ₂）および近接接触（Ｐ₁）のような、最大化されるべき嵌合 基準は、重量要因により単純に乗算される。この態様で、最高定量値を有するイ ンプラントが選択される。 一旦、初期キャビティモデルの生成が完了すると、このモデルは患者の個別の 要求に基づいて調節され得る。基本的には、第１のキャビティモデルの寸法は、 第２のキャビティモデルを生成するように調節される。次いで、第２のキャビテ ィモデルは、表示装置で骨モデルおよび第２のキャビティモデルの画像を観察し 、更に、画像が表示装置上に現れると、それらの相対的位置を調節することによ り、自動的に（すなわち、第１のキャビティモデルについて先に記述されたもの に類似するアルゴリズムにより）、あるいは、相互作用的に、いずれか一方の熊 様で、再位置決めされる。 上記事項は本発明の特定の実施態様の完全な記述であるが、多様な修正、代替 の構成、および均等物が利用され得る。例えば、本発明はまた、膝関節置換外科 手術におけるような骨のプロステーシスを置換するように、他の外科手術処理手 順で利用されればよい。それゆえ、本発明の範囲は上記記載事項を参照しながら 決定されるべきではなく、その代わりに、それらの十分な範囲の均等物と共に添 付の特許請求の範囲を参照しながら決定されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ウィリアムソン，ウィリー，ジュニア アメリカ合衆国 カリフォルニア 95747, ローズビル，アメリカーナ ドライブ 2219 (72)発明者 ズハース，ジョエル アメリカ合衆国 カリフォルニア 95616, デービス，イパネマ プレイス 135 (72)発明者 カザンジデス，ピーター アメリカ合衆国 カリフォルニア 95833, サクラメント，ウェイリア プレイス 2316

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 骨の内部でのプロステーシスの位置をプランする方法であって、該方法 は、 該プロステーシスのモデルおよび該骨のモデルを提供する工程と、 該骨の内部に該プロステーシスを収容することを意図した第１のキャビティモ デルを該プロステーシスモデルに基づいて生成する工程、とを含む。 ２． 前記骨モデルの内部に前記キャビティモデルを位置決めする工程を更に 含む、請求項１に記載の方法。 ３． 前記骨モデルが前記骨のスキャン画像から生成される、請求項１に記載 の方法。 ４． 前記プロステーシスモデルが、異なるタイプのプロステーシスに対応す るプロステーシスモデルのライブラリーから選択される、請求項１に記載の方法 。 ５． 前記第１のキャビティモデルが、前記骨モデルが無い場合に前記プロス テーシスモデルに基づいてキャビティ寸法を生成する１組の規則により生成され る、請求項１に記載の方法。 ６． 前記第１のキャビティモデルが、インプラントモデル情報と骨モデル情 報の両方に基づいてキャビティ寸法を生成する１組の規則により生成される、請 求項１に記載の方法。 ７． 前記骨が、本質的に大腿骨、脛骨、上腕骨、尺骨、および橈骨からなる グループから採択される長い骨である、請求項１に記載の方法。 ８． 前記第１のキャビティモデルが、現実のキャビティおよび接触領域を備 える、請求項４または請求項５に記載の方法であって、該方法が、該現実のキャ ビティへの接触を提供するために、モデルプロステーシスに基づいて接触領域モ デルを生成する工程を更に含む。 ９． 前記接触領域モデル生成工程が、前記モデルプロステーシスの近接部分 の断面積を決定する工程と、後退角度および横方向トリミング距離に基づいて、 該断面積をトリミングする工程、とを含む、請求項８に記載の方法。 10． 前記現実のキャビティが、近接キャビティ領域、末梢部キャビティ領域 、 および末梢部キャビティ拡張とを備える、請求項８に記載の方法であって、該方 法が、ブローチのモデルを提供する工程と、前記プロステーシスモデルおよび該 ブローチモデルに基づいて近接キャビティ領域モデルを生成する工程とを更に含 む。 11． 前記近接キャビティ領域モデルが、干渉パターン関数を前記プロステー シスモデルおよび前記ブローチモデルに適用することにより生成される、請求項 １に記載の方法。 12． 前記末梢部キャビティ領域の断面積を決定し、かつ嵌合基準に基づいた 距離の分該末梢部キャビティ領域を拡張することにより、該末梢部キャビティ拡 張モデルを生成する工程を更に含み、該嵌合基準が皮質骨厚さおよび該皮質骨と 前記モデルプロステーシスとの間の接触とを含む、請求項９に記載の方法。 13． 位置決め工程が： 前記骨モデルと前記キャビティモデルの画像を表示装置で観察する工程と、 画像が表示装置に現れると、該キャビティモデルの該画像に関して該骨モデル の該画像を調節する工程とを含む、請求項１に記載の方法。 14． 前記画像が、３Ｄ画像、軸方向断面画像、および横断面画像からなるグ ループのうちから少なくとも１つを含む、請求項13に記載の方法。 15． 前記位置決め工程が、前記骨モデルの測定とプロステーシス嵌合基準に 基づいて、該骨モデルの内部に前記キャビティモデルを自動的に位置決めする工 程を含む、請求項２に記載の方法。 16． 前記嵌合基準が、骨切断を最小化する工程、骨接触を最大化する工程、 および該骨と前記プロステーシスとの間の間隙を最小化する工程とを含む、請求 項15に記載の方法。 17． １グループのインプラントを選択する工程と、前記嵌合基準に基づいて 、該グループ内の各インプラントについて定量値を決定する工程とを更に含む、 請求項15に記載の方法。 18． 前記骨モデルの前記測定が、該骨モデルの内側弧形部の頂部に印を付す 工程と、該骨モデルの末梢部管領域の内側プロフィールおよび外側プロフィール を測定する工程とを含む、請求項15に記載の方法。 19． 前記第１のキャビティモデルの寸法を調節して第２のキャビティモデル を生成する工程と、前記骨モデルおよび該第２のキャビティモデルの画像を前記 表示装置で観察し、かつ、該画像が該表示装置に現れると、該画像の相対的位置 を調節することにより、該第２のキャビティモデルを再位置決めする工程とを更 に含む、請求項１に記載の方法。 20． 前記骨モデルにおいて、前記キャビティモデルの位置および寸法を有す るキャビティを形成するために骨を切断する工程を更に含む、請求項２に記載の 方法。 21． 前記骨を切断する工程が、切断パラメータのファイルを生成する工程、 該ファイルを自動切断装置に転送する工程、および該切断パラメータファイルに 基づいて前記骨キャビティを切断する工程とを含む、請求項20に記載の方法。 22． 前記骨の内部のプロステーシスの位置をプランするためのコンピュータ プログラム製品であって、： 前記プロステーシスのモデルおよび前記骨のモデルを入力として受信するコン ピュータ読みとり可能コード； 該プロステーシスモデルに基づいて、該骨の内部に該プロステーシスを収容す ることを意図した第１のキャビティモデルを生成するためのコンピュータ読みと り可能コード；および、 該コンピュータ読みとり可能コードをストアするための有形媒体、とを含む、 コンピュータプログラム製品。 23． 前記骨モデルの内部に前記キャビティモデルを位置決めするためのコン ピュータ読みとり可能コードを更に含む、請求項22に記載のコンピュータプログ ラム製品。 24． 前記第１のキャビティモデルが、接触領域、近接キャビティ領域、末梢 部キャビティ領域、および、末梢部拡張領域を含む、請求項22に記載のコンピュ ータプログラム製品。 25． 前記第１のキャビティモデルに基づいて自動的に骨を切断するための切 断パラメータのファイル、有形媒体にストアされる該切断パラメータファイル、 および自動切断装置にファイルを転送するためのコンピュータ読みとり可能コー ドとを更に含む、請求項22に記載のコンピュータプログラム製品。 26． 骨プロステーシスを移植するシステムであって： 該骨のモデルおよびプロステーシスのモデルをストアするための記憶装置； 記憶装置に連結され、該プロステーシスモデルに基づいて、該骨の内部に該プ ロステーシスを収容することを意図した第１のキャビティモデルをユーザが生成 できるようにするためのユーザインターフェース； 記憶装置およびユーザーインターフェイスに連結されて、該キャビティモデル の位置および寸法を有するキャビティを特定する切断ファイルを生成するための 処理装置；および 該切断ファイルを受信し、該切断ファイルによって特定される該キャビティを 該骨にて切断し、該骨プロステーシスが移植可能になる、システム。 27． 前記骨モデルおよび前記第１のキャビティモデルの画像を表示するため の視覚表示装置と、該画像が表示装置に現れると、該キャビティモデルの画像に 関して該骨モデルの画像を調節するための手段とを更に備える、請求項26に記載 のシステム。 28． 前記骨モデルの測定およびプロステーシス嵌合基準に基づいて、該骨モ デルの内部に前記キャビティモデルを自動的に位置決めするための手段を更に備 える、請求項26に記載のシステム。