JP2003529439A - 外科用器具の支持体および方法 - Google Patents
外科用器具の支持体および方法Info
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Abstract
Description
onのようなフレームなし定位システムを使用することによって、術前撮像で頭蓋
骨内にある単数または複数のポイントの位置を画定し、相関させることが知られ
ている。フレームなしシステムは、不断の術中ナビゲーション情報を提供し、こ
れによって外科医は高解像度表示モニタ上に表示されるCTまたはMRI走査デ
ータで、外科的領域内にあるプローブの空間位置を精密に識別することができる
。
線路または軌跡に沿ってプローブを前進させることにより、頭蓋内標的ポイント
にアクセスする。直線軌跡に沿った前進中に器具の必要な安定を提供するため、
外科用器具の支持体が使用される。外科用器具の支持体は関節式アームで構成さ
れ、これは患者支持体または他の固定構造に装着された近位端、およびアームの
遠位端に回転自在に装着されたロック式器具ソケットを有する。外科用器具の支
持体によって、外科用器具を、安定して固定された直線軌跡に沿って頭蓋内標的
ポイントまで動作させることができる。頭蓋内の標的ポイント上に軌跡を固定す
ることにより、フリーハンド手順に伴う配向違いまたはドリフトの危険が解消さ
れる。
c.(Shelton, Connecticut)から市販されている「EASYGUIDE」ナビゲータ・シス
テムである。外科用器具支持体の別の例は、本発明の譲渡人から市販されている
。知られている外科用器具支持体の他の例が、これらは本発明の譲渡人に譲渡さ
れた米国特許第5,695,501号および第5,810,712号に示され、
詳細は当該文献を参照されたい。これらの器具は全て、上述した関節式アームの
端部にあるツール・ホルダに回転自在に装着されたロック式ボールを含む。ボー
ルは、器具を受ける直径方向の穴を有する。既知の方法で、プローブの先端が通
常はほぼボールの中心に配置された状態で、既知の位置決めプローブをボールに
挿入する。プローブは、表示モニタ上に一次元画像を呈するが、これは患者のC
TまたはMRI走査データも表示する。したがって、プローブを移動させるにつ
れ、走査データで表示されたプローブ先端と選択標的ポイントとの間の路を追跡
することができる。関節式アームの遠位端を移動させることにより、プローブと
ボールを最初に、プローブの先端と標的ポイント間の所望の軌跡を画定する頭蓋
に対する所望の位置に配置する。次に、関節式アームをロックし、それによって
ボールを所望の位置にロックする。次に、ボールの穴を通して挿入する器具が所
望の軌跡を辿り、標的ポイントと交差するよう、プローブおよびボールを回転し
、所望の軌跡を有するボールの穴の中心線と整列させる。次に、ボールを所定の
位置でロックし、したがってこれは、関節式アームの遠位端にあるツール・ホル
ダに対して回転することができず、ボール内のプローブまたは他のツールの方向
が、標的ポイントに対して固定される。ボールをこのように整列させた状態で、
プローブを取り出すと、ボールに挿入された他の外科用器具が、頭蓋内標的ポイ
ントと自動的に整列する。
て1つの特定の欠点を有する。上述したプロセスにおいて、外科医が関節式アー
ムおよびボールを所定の位置にロックすることにより、所望の軌跡を確立した後
、関節式アームおよびボールは、関節式アームおよびボールが存在する必要がな
い外科的領域内で実施されている措置を妨害することがある。したがって、外科
的領域から関節式アームおよびボールを移動させることが往々にして望ましく、
時には必要である。既知の器具では、関節式アームおよびボールを移動させよう
とすると、その結果、以前に決定した所望の軌跡が失われ、したがって外科医は
、最初に所望の軌跡を決定した整列プロセスを繰り返す必要がある。
以前に確立した所望の軌跡を失うことなく、初期位置へと復帰させることができ
る改良型外科用器具の支持体に対する要求がある。
供する。本発明の外科用器具支持体により、困難な外科措置を、より短い時間か
つ少ないストレスで、つまりより効率的に、しかも正確さまたは精度を失うこと
なく実行することができる。本発明の外科用器具辞したいは、固定したマウント
から取り外した後に、器具支持体の所望の整列を自動的に再確立できるという利
点を有する。本発明は、器具支持体を患者と整列させた後、外科用器具支持体を
必要としない外科領域で措置を実行する必要がある状況で、特に有用である。本
発明の外科用器具支持体を使用すると、いったん患者に対して所望の位置および
方法を精密に整列させたら、外科領域から取り外し、その後にマウントに戻した
ら、最初の整列プロセスを繰り返す必要なく、所望の位置および方向が自動的に
再確立することができる。
う関節式アームを有する外科用器具支持体が提供される。ロック式標的ボールが
、関節式アームの遠位端に回転自在に装着される。ロック式ボールは、外科用器
具を受け、支持するために、自身内に直径方向の穴を有する。マウントは、関節
式アームの近位端を受け、固定する第2構造を有する。関節式アームの第1構造
は、マウント上の第2構造と協働し、反復可能な関係で関節式アームの近位端を
マウントと自動的に整列させる。マウントは、固定した構造に取り外し可能に取
り付けるような構成である。
反復可能な関係で関節式アームの近位端を受ける断面輪郭を伴う穴を有する。マ
ウントは、さらに、関節式アームの近位端をマウントの穴に固定するクランプを
有する。本発明のさらなる態様では、第1および第2構造の断面輪郭は、非円形
輪郭である。したがって、本発明の外科用器具支持体により、患者に対するロッ
ク式標的ボールの所望の位置および方法を失うことなく、関節式アームを取り外
し、再装着することができる。
ールを有する関節式アームの遠位端を所望の位置へと移動させることを含む外科
措置を実行する方法を含む。関節式アームの関節は、標的ボールを所望の位置に
維持するようロックされる。次に、標的ボールを所望の方向に回転し、標的ボー
ルを所望の方向でロックする。次に、関節式アームの近位端を、固定した構造に
取り付けたマウントから外す。関節式アームの近位端は、マウントに対して所望
の関係を有し、関節式アームの近位端がマウントから取り外される。次に、関節
式アームの第1構造がマウントの第2構造と協働し、関節式アームの近位端を所
望の関係でマウントに自動的に整列させるよう、マウントに挿入する。したがっ
て、標的ボールが、所望の位置かつ所望の方向に自動的に配置される。
施形態の以下の詳細な説明を添付図面との関連で考察すると、当業者にはさらに
容易に明白になる。
用頭蓋クランプ22上に装着される。頭蓋クランプ22は患者支持体、例えば手
術台(図示せず)の端部に既知の方法で装着される。外科用ツール支持体20は
、ツール・ホルダ32に接続された遠位端30、およびマウント36に接続され
た近位端34を有する関節式アーム28を含む。関節式アーム28は2つのリン
ク38、40で構成され、それは相互に回転自在に接続されてピボット継手42
を形成する端部を有する。リンク38の反対端は、球形自在継手46を介してツ
ール・ホルダ32の軸44の端部に接続され、したがって軸42の端部が、軸3
8の端部に対して回転状態で旋回することができる。同様に、第2リンク40の
反対端は、球形自在継手48によって近位端34に接続され、それによって関節
式アーム28は近位端34に対して回転状態で旋回することができる。ピボット
継手42および回り継手46、48は、ノブ50を回転することにより、締め付
け、緩める。ピボット・リンク38、40と回り継手46、48とのアセンブリ
は、J&L Industrial Supply(Plainview, New York)製でツール・ホルダとして市
販されている。軸44を伴うツール・ホルダ32は、Ohio Medical Instrument
Company(Cincinnati, Ohio)製で「ACCUPOINT」ツール・ホルダとして市販されて
いる。本発明では、ACCUPOINTツール・ホルダの軸44の端部に、既知の方法で
回り継手46に組み付けられたボール(図示せず)が取り付けられ、近位端34
は、既知の方法で回り継手48に組み付けられたボール(図示せず)を有する。
自在に装着された第1および第2ブロック52、54を含む。ノブ59が軸58
の一方端に固定接続され、軸受けワッシャ60が、軸48上でノブ59の下面6
2とブロック54の外面64の間に配置される。ブロック52は、既知の方法で
軸58に装着されたロック・リング67によって、軸58のねじ付き部分66上
での移動が防止される。軸58の平滑部分56は、ブロック52、54が相互に
対して軸方向に滑動できる長さを有する。バイアス付与要素68、例えば圧縮リ
ングが、ブロック52、54間で軸58に装着され、相互から離れるようブロッ
クにバイアスを付与し、したがってその間に小さいギャップ、例えば0.100
インチ(2.54mm)のギャップが形成される。少なくとも1本のガイド・ピ
ン70(図3)が、滑動ブロックの一方、例えばブロック54に圧入され、他方
ブロック52の内腔72に滑動自在に係合する。ガイド・ピン70および内腔7
2は、ブロック52、54が軸58上で相互に対して回転するのを防止する機能
を果たす。通常、1対のガイド・ピン70および内腔72を使用する。ブロック
52は、その外端に既知の環状歯付きまたはたこ足コネクタ72を有する。この
ようなたこ足コネクタは通常、円形構造で、接続部分は、隣接して半径方向に延
在する鋸歯または歯の環状リングである。
Kant Twistクランプ83に装着されたたこ足コネクタ82の中心穴81にねじ込
まれる。たこ足コネクタ74は、たこ足コネクタ82と対合接触し、それによっ
てマウント36をKant Twistクランプ83に固定する。ブロック52、54は個
々の第1および第2構造76、78、例えば対向するU字形溝を有し、それはと
もに、ほぼ正方形の断面輪郭または形状を有する穴を形成する。構造76、78
の断面輪郭は、関節式アーム28の近位端34上の構造80(図4)と一致して
、これを受ける。構造80は、滑動して、組み合わせた構造76、78に入る、
ほぼ正方形の断面輪郭または形状を有する。ノブ59をさらに回転すると、ブロ
ック54がブロック52へと移動し、それによって関節式アーム28の近位端3
4がブロック52、54間に締め付けられる。ノブ59が反対方向、例えば反時
計回り方向に回転すると、ブロック54は、圧縮ばね68によってブロック52
から分離され、それによってたこ足コネクタ74、82が分離する前に、関節式
アーム20の近位端34が解放される。したがって、マウント36の構造によっ
て、マウント36と固定要素、例えばKant Twistクランプ83との機械的接続を
妨害することなく、関節式アーム28をマウント36から取り外すことができる
。
取り付けるか、あるいは頭蓋クランプ22のベース上でたこ足コネクタ86(図
5)に接続することができる。次に、ノブ59を回転すると、軸58のねじ部分
が、既知の方法でたこ足コネクタ82、86の一方の中心穴(図示せず)にねじ
込まれる。マウント36のたこ足コネクタ74が、所望の態様で対合たこ足コネ
クタ82、86と係合するまで、ノブ59を回転する。これは、たこ足コネクタ
が一緒になるまでノブ50を回転することによって達成される。この時点で、圧
縮ばね68はブロック52、54を分離状態で保持し続け、それによって関節式
アーム28の遠位端34の正方形軸80(図4)の、ブロック52、54の構造
76、78によって形成された穴への挿入が容易になる。
止め面92と接触すると、関節式アーム28の遠位端34はマウント36内に適
切に配置される。位置決め表面90は、構造80を囲む概ね環状の表面であり、
構造80の長手方向中心線91に対してほぼ直角の面に配置される。同様に、ブ
ロック52、54それぞれのほぼ同一面上で平坦な2つの表面93が、個々のブ
ロック52、54の構造76、78を囲む概ね環状の止め面92を形成する。関
節式アーム28の近位端34がマウント36内に適切に配置された状態で、ノブ
50を再び回転してブロック52、54をともに移動させ、それによって関節式
アーム28の近位端34をマウント36に締め付ける。
ホルダ32を頭部24に対して所望の位置にする。ロック・ノブ50が回転して
、ピボット継手42および回り継手46、48をロックし、それによってツール
・ホルダ32を所望の位置にロックする。次に、頭蓋内標的ポイントを有する所
望の軌跡が達成されるまで、標的ボール96を回転し、ロック・ノブ98を回転
することにより、標的ボールを所望の方向にロックする。
る。しかし、措置の前に、または措置の一部として、外科用器具支持体20が存
在する必要がない外科領域で、他の措置を実行する必要があることがある。外科
用器具支持体20は、往々にしてこのような措置の実行を妨害し、外科用器具支
持体20を以前に整列された位置から移動させることが望ましく、時にはそうす
る必要がある。既知のシステムでは、外科用器具支持体20を整列位置から移動
または除去しようとすると、その整列が失われる。しかし、本発明の外科用器具
支持体では、締め付けノブ59が、ブロック52、54を緩めるか、分離する方
向に回転する。ノブ59が例えば1回転、回転するにつれ、バイアス付与要素6
8により、たこ足コネクタ74が対合コネクタ82、86から分離できない状態
で、ブロック54がブロック52から分離する。したがって、マウント36が固
定された要素に接続された状態のまま、関節式アームの遠位端34がマウント3
6から解放される。
位アーム28が再び必要になった場合、ほぼ正方形の断面輪郭を有する構造80
を構造76、78に挿入し、概ねほぼ正方形の穴(図4)を形成する。構造76
、78、80のほぼ正方形の断面輪郭により、関節式アーム28の近位端34は
、関節式アーム28がクランプ36から外された場合に存在した所望の関係で、
マウント36と自動的に整列する。さらに、位置決め表面90を止め面92上に
配置すると、関節式アーム28が外される前にマウント36に対して有していた
のと正に同じ関係に関節式アーム28があることが、さらに保証される。ノブ5
9を再び締め付け、それによってブロック54をブロック52へと移動させ、関
節式アーム28の遠位端34をマウント36内に締め付ける。理解されるように
、このような機能は、構造80および関節式アーム28の遠位端34の対合およ
び対合構造76、78が円形の断面輪郭のみを有した場合は、不可能である。
支持体を提供する。本発明の外科用器具支持体により、困難な外科措置を、より
短い時間かつ少ないストレスで、つまりより効率的に、正確さまたは精度を失う
ことなく実行することができる。本発明は、器具支持体を患者と整列させた後、
外科用器具支持体を必要としない外科領域で措置を実行する必要がある状況で、
特に有用である。本発明の外科用器具支持体では、いったん所望の位置および方
向が患者と精密に整列したら、外科領域から外すことができ、その後、マウント
に戻すと、元の整列プロセスを繰り返すことなく、所望の位置および方向が自動
的に再確立される。
する最善の方法を説明するために、これらの実施形態を非常に詳細に説明してき
たが、添付の請求の範囲をこのような詳細に限定、またはいかなる意味でも制限
することは、出願人の意図ではない。本発明の精神および範囲内にある追加の利
点および変更が、当業者には容易に理解される。例えば、記載の実施形態では、
マウント36の構造76、78および関節式アーム28の近位端34にある対合
構造80は、ほぼ正方形の断面輪郭を有する。理解されるように、本発明は、こ
れらの構成要素が、関節式アームの近位端を所望の関係でマウント36に自動的
に整列させる任意の断面輪郭を伴う構造を有すれば有効である。例えば、三角形
、六角形、八角形などの断面輪郭のように、他の多辺断面輪郭も有効である。さ
らに、だぼ、スプラインまたは他の角張った位置決め機構を伴う円形軸を含む弓
形断面輪郭も使用することができる。また、断面輪郭は非円形、例えば楕円の性
質でもよい。構造76、78および80の機構は、軸方向に先細でもよい。
は、マウント36の機構76、78の断面輪郭と同一である必要もない。例えば
、機構80の断面輪郭は楕円で、マウント36の機構76、78の断面輪郭は多
辺形、例えば長方形でもよい。記載の実施形態では、ブロック52、54の機構
76、78が、関節式アーム28の遠位端34上にある機構80を完全に囲む。
理解されるように、機構76、78は機構80を完全に囲む必要はなく、所望の
整列および締め付け機能を提供するのに十分なだけ機構80と接触するだけであ
る。
詳細に制限されない。その結果、請求の範囲の精神および範囲から逸脱すること
なく、本明細書に記載した詳細から逸脱することができる。
Claims (26)
- 【請求項1】 装置で、 遠位および近位端(22、30)を有する関節式アーム(28)を備え、近位
端が第1構造(80)を有し、さらに、 関節式アームの遠位端に回転自在に装着されたロック式標的ボール(96)を
備え、ロック式ボールは、自身内に、外科用器具を受けるような構成である穴を
有し、さらに、 関節式アームの近位端を受け、固定する第2構造(76、78)を有するマウ
ント(36)を備え、関節式アームの第1構造(80)が、マウントの第2構造
(76、78)と協働して、関節式アームの近位端を反復可能な関係でマウント
と自動的に整列させ、マウントが、固定した構造(22)に着脱式に取り付ける
ような構成である装置。 - 【請求項2】 装置で、 外科用頭蓋クランプ(22)と 遠位および近位端(24、30)を有する関節式アーム(28)とを備え、近
位端が第1構造(80)を有し、さらに、 関節式アームの遠位端に回転自在に装着されたロック式標的ボール(96)を
備え、ロック式ボールは、自身内に、外科用器具を受けるような構成である穴を
有し、さらに、 関節式アームの近位端を受け、固定する第2構造(76、78)を有するマウ
ント(36)を備え、関節式アームの第1構造(80)が、マウントの第2構造
(76、78)と協働して、関節式アームの近位端を反復可能な関係でマウント
と自動的に整列させ、マウントは、外科用自在クランプに着脱式に取り付けるよ
うな構成である装置。 - 【請求項3】 関節式アームの第1構造が断面輪郭を有し、マウントの第2
構造が、所望の関係で関節式アームの近位端を反復的に受け、保持するために、
相補的な断面輪郭を有する、請求項1または2に記載の装置。 - 【請求項4】 関節式アームの近位端にある第1構造(80)が非円形の断
面輪郭を有する、請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】 マウントの第2構造(76、78)が、さらに、所望の関係
で関節式アームの近位端を反復的に受けるため、非円形の断面輪郭を有する開口
を備える、請求項4に記載の装置。 - 【請求項6】 マウントが、さらに、関節式アームの近位端をマウントの開
口に固定するクランプ(58、59)を備える、請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 関節式アームの近位端が、関節式アームの近位端の中心線に
ほぼ直角の面に位置決め表面(90)を有する、請求項5に記載の装置。 - 【請求項8】 位置決め表面がほぼ環状の表面である、請求項7に記載の装
置。 - 【請求項9】 マウントが、さらに、関節式アームの近位端をマウントの開
口に挿入すると、位置決め表面と接触する止め面(92)を有する、請求項7に
記載の装置。 - 【請求項10】 止め面が、マウントの開口の周囲にほぼ環状の表面を形成
するほぼ同一面上の2つの表面で構成される、請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 マウントが、さらに、 第1ブロック(52)と、 第2ブロックとを備え、第1および第2ブロックが、マウント(54)に対し
て反復可能な関係で自動的に関節式アームの近位端を受け、さらに、 第1および第2ブロックと関節式アームの近位端をまとめて固定するクランプ
(58、59)を備える、請求項1または2に記載の装置。 - 【請求項12】 関節式アームの近位端が非円形の第1断面輪郭を有し、第
1および第2ブロックがそれぞれ、非円形の第2断面輪郭を伴う個々の構造(7
6、78)を有し、したがって、反復可能な関係で関節式アームの近位端を第1
および第2ブロックの構造と自動的に整列させる方法で、関節式アームの近位端
を、第1および第2ブロックの構造で受けることができる、請求項11に記載の
装置。 - 【請求項13】 第1および第2非円形断面輪郭が多辺輪郭である、請求項
12に記載の装置。 - 【請求項14】 多辺輪郭が正方形の輪郭である、請求項13に記載の装置
。 - 【請求項15】 マウントが、さらに、固定した構造または外科用頭蓋クラ
ンプとねじ係合するような構成であるねじ付き軸(58)、およびねじ付き軸の
一方端に接続されて手動操作可能なノブ(59)を備える、請求項11に記載の
装置。 - 【請求項16】 ねじ付き軸が第1および第2ブロックを通って延在し、第
1および第2ブロックを関節式アームの近位端に締め付ける、請求項15に記載
の装置。 - 【請求項17】 さらに、第1ブロックと第2ブロックを分離する傾向があ
るバイアス力を第1および第2ブロックに与えるバイアス付与要素(68)を備
える、請求項16に記載の装置。 - 【請求項18】 バイアス付与要素が、第1ブロックと第2ブロックの間で
ねじ付き軸に装着された圧縮ばねである、請求項17に記載の装置。 - 【請求項19】 第1および第2ブロックの一方が、自身に固定接続された
案内要素(70)を有し、第1および第2ブロックの他方が、第1および第2ブ
ロックの相互に対する回転を防止するため、案内棒を受ける穴(72)を有する
、請求項18に記載の装置。 - 【請求項20】 マウントがさらに第1装着表面(74)を備え、外科用頭
蓋クランプが、マウントを着脱自在に固定構造に取り付けると第1装着表面に接
触する第2装着表面(86)を有する、請求項2に記載の装置。 - 【請求項21】 第1および第2装着表面が対合する歯付き表面である、請
求項20に記載の装置。 - 【請求項22】 マウントが、さらに、着脱自在にマウントを固定構造に取
り付けるKant Twistクランプ(83)を備える、請求項1に記載の装置。 - 【請求項23】 マウントが、さらに、着脱自在にマウントをKant Twistク
ランプに取り付けるため、Kant Twistクランプにねじ係合するねじ付き軸(58
)を備える、請求項23に記載の装置。 - 【請求項24】 マウントが第1装着表面(74)を有し、Kant Twistクラ
ンプが、着脱自在にマウントをKant Twistクランプに取り付けると、第1装着表
面に接触する第2装着表面(82)を有する、請求項24に記載の装置。 - 【請求項25】 第1および第2装着表面が対合する歯付き表面である、請
求項25に記載の装置。 - 【請求項26】 外科措置を実施する方法で、 自身に回転自在に装着された標的ボールを有する関節式アームの遠位端を所望
の位置へと移動させることと、 標的ボールを所望の位置に保持するため、関節式アームの関節をロックする段
階と、 標的ボールを所望の方向に回転する段階と、 標的ボールを所望の方向でロックする段階と、 固定構造に取り付けたマウントから関節式アームの近位端を外す段階とを含み
、関節式アームの近位端は、マウントに対して所望の関係を有し、さらに、 関節式アームの近位端をマウントから外す段階と、 関節式アームの第1構造がマウントの第2構造と協働して、関節式アームの近
位端を所望の関係でマウントと自動的に整列させ、それによって標的ボールを所
望の位置および所望の方向に配置するよう、関節式アームをマウントに再装着す
る段階とを含む方法。
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