JP2006507056A - 固定器デバイスを使用する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本非仮特許出願は、2002年11月14日に提出された「片側式固定器の方法」という題名の米国仮特許出願第60/426,439号に対する優先権を米国特許法第119条に基づいて主張するものである。この仮出願の全文を参照してここに組み込む。
本発明は固定器デバイスを用いる方法に関し、より詳しくは、変形修正のために固定器を調整し、また、回避的でない方法によって組織を特徴付けするための処方を開発することに関する。
整形外科医療においては、医師はしばしば、ある種の骨格の損傷や変形を外部の固定器デバイスによって修正する必要がある。このようなデバイスでは、分離した骨部分に取り付けられたピンもしくはワイヤ及び外部の構造体フレームを用いて、これら骨部分を、損傷や変形を治すのを助けるような仕方で整合させる、すなわち固定する。しばしば、医師は骨部分の方位を、時間をかけて徐々に調整しなければならないが、このような場合、この方位を6つの自由度にしたがって調整して、骨部分が正しい解剖学的な状態となることを保証する機能を持つことが最適である。
本発明は、容易に手に入る整形外科データをパラメータに変換して固定器を構成し、開放式の連鎖であれ閉塞式の連鎖であれ6自由度の運動を提供する固定器デバイス用の連鎖によって表される連立方程式の系を解くことによって骨部分の必要とされる又は望まれる方位を達成する方法を提供する。このシステムが、どの方向にある骨部分でも粗調整と微調整によって修正することが可能な6自由度を持つ固定器を操作する方法を提供すれば長所となる。本発明の1態様は、医師が手動で測定する作業を大幅に軽減又は解消する、X線からデータを抽出する方法を含む。
本発明の例示の実施形態は、固定器デバイスの操作を定義する方法と固定器から作用を受ける、骨片などの組織を特徴付けする方法を提供する。
・ 基準ロール継ぎ手のX軸上でのオフセット(rrj_off_x)
・ 基準ロール継ぎ手のZ軸上でのオフセット(rrj_off_z)
・ 基準ヨー継ぎ手のX軸上でのオフセット(ryj_off_x)
・ 基準ヨー継ぎ手のX軸上でのオフセット(ryj_off_x)
・ 基準ヨー継ぎ手のZ軸上でのオフセット(ryj_off_z)
・ 基準ストラットのX軸上でのオフセット(rstr_off_x)
・ 基準ストラットのZ軸上でのオフセット(rstr_off_z)
・ 移動ストラットのX軸上でのオフセット(mstr_off_x)
・ 移動ストラットのY軸上でのオフセット(mstr_off_y)
・ 移動ストラットのZ軸上でのオフセット(mstr_off_z)
・ 移動ロール継ぎ手のX軸上でのオフセット(mrj_off_x)
・ 移動ロール継ぎ手のX軸上でのオフセット(mrj_off_y)
・ 移動ロール継ぎ手のZ軸上でのオフセット(mrj_off_z)
・ 移動ピッチ継ぎ手のX軸上でのオフセット(mpj_off_x)
・ 移動ピッチ継ぎ手のX軸上でのオフセット(mpj_off_y)
・ 移動ピッチ継ぎ手のZ軸上でのオフセット(mpj_off_z)
操作計算プロセスでそれについて解かれる可変値には次のもの(ここで、「基準」とか「移動」という用語は複合可動継ぎ手に取り付けられた骨片についてのことである)が含まれる。
・ 初期基準ピッチ継ぎ手回転角度(rpj_rotinitial)
・ 初期基準ヨー継ぎ手回転角度(ryj_rotinitial)
・ 初期基準ストラットのY軸上でのオフセット(rstr_off_yinitial)
・ 初期移動ロール継ぎ手回転角度(mrj_rotinitial)
・ 初期移動ピッチ継ぎ手回転角度(mpj_rotinitial)
ステップ230で、変形修正が決定される。この決定は、固定器デバイスの連鎖方程式を含む連立方程式を次々に解いていくことによってなされる。ある例示の実施形態に関連する5つの方程式を、方程式の変数と形成する行列の提示とともに以下に示す。これら変数の内の一部を、図3を参照して以下に説明する。
プロセス210aはステップ310に戻ってステップ340まで繰り返される。近位と遠位のピン集合双方の取り付け状態が完了したとステップ350で判定された場合、プロセス210aはステップ360に進む。
Claims (19)
- 患者の内部の生体組織のある部分の構成を特徴付けする方法であって、
複数の個別の像を含んでいるデジタルX線写真像を生成するステップであって、前記複数の個別の像が、撮像デバイスと前記生体組織部分とに関連する複数の識別可能な形状に対応するステップと、
前記複数の個別の像の各々の像のエッジを検出するステップと、
前記撮像デバイスと関連する前記複数の識別可能形状に対応する前記複数の個別の像のエッジから輪郭を識別するステップと、
前記識別された輪郭の各々の輪郭と関連する幾何学的パラメータを決定するステップと、
前記撮像デバイスと関連する座標系を前記決定された幾何学的パラメータに基づいて特徴付けするステップと、
前記生体組織部分と関連する1つ以上の解剖学的軸を決定するステップと、
前記生体組織部分の物理的構成を前記1つ以上の解剖学的軸と前記座標系とに基づいて特徴付けするステップと、
を含む前記方法。 - 前記生体組織部分が第1の骨片と第2の骨片を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記撮像デバイスが変形修正用固定器に取り付けられ、また、前記方法が前記第1の骨片と前記第2の骨片を整合させるために用いられる、請求項2に記載の方法。
- 前記撮像デバイスが3つの球を備えており、前記第1の球は第1のロッドの第1の端に接続され、前記第2の球は第2のロッドの第1の端に接続され、前記第3の球は第3のロッドの第1の端に接続され、前記第1のロッドの第2の端は前記第2のロッドの第2の端と前記第3のロッドの第2の端とに接続される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のロッド、前記第2のロッド及び前記第3のロッドは直交して対向している、請求項4に記載の方法。
- 前記第1のロッドの前記第2の端が前記第2のロッドの前記第2の端と前記第3のロッドの前記第2の端と接続される点が第4の球を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記第1の表示物の輪郭を識別する前記ステップが、グラフィカルユーザインタフェースを用いて、前記X線写真のデジタルファイル中の円形像を識別するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 変形修正用固定器の位置を決定する方法であって、
a)近位の骨片取り付け装置と遠位の骨片取り付け装置との取り付け状態を特徴付けするステップと、
b)第1の集合の固定器特徴を決定するステップであって、前記第1の集合の特徴が前記固定器の物理的ディメンジョンと初期固定器設定とに対応するステップと、
c)複数の連立方程式を解くことによって変形修正行列を決定するステップであって、前記方程式が運動方程式に対応するステップと、
d)前記変形修正行列を変形修正変換に等しいとすることによって、第2の集合の固定器設定について解くステップと、
e)前記変形修正固定器を前記第2の集合の固定器設定に基づいて再構成するステップと、
を含む前記方法。 - 前記変形修正用固定器が、各々が2自由度で変形修正を実行する第1及び第2の複合可動継ぎ手とストラットアセンブリとを含む片側式固定器を備え、前記ストラットアセンブリが前記複合可動継ぎ手の各々に対して3自由度を提供する、請求項8に記載の方法。
- 前記第1の複合可動継ぎ手と前記第2の複合可動継ぎ手を、前記第2の集合の固定器設定の解にしたがって設定するステップと、
必要に応じて前記ステップa)からd)を繰り返して、前記第1の複合可動継ぎ手と前記第2の複合可動継ぎ手を調整するステップと、
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 近位の骨片取り付け装置と遠位の骨片取り付け装置との取り付け状態を特徴付けする前記ステップは、
a)近位の骨片取り付け装置の軸回転角度を決定するステップと、
b)前記近位の骨片取り付け装置の前後勾配回転角度を決定するステップと、
c)前記近位の骨片取り付け装置の横方向回転角度を決定するステップと、
d)前記近位の骨片取り付け装置のピンオフセットを決定するステップと、
遠位の骨片取り付け装置に対して前記ステップa)からd)を繰り返すステップと、
骨の長さを決定するステップと、
をさらに含む、請求項8に記載の方法。 - 前記第1の集合の固定器設定は、
基準ピンクランプのZ軸上でのオフセット(rpc_off_z)と、
基準ロール継ぎ手のX軸上でのオフセット(rrj_off_x)と、
基準ロール継ぎ手のZ軸上でのオフセット(rrj_off_z)と、
基準ヨー継ぎ手のX軸上でのオフセット(ryj_off_x)と、
基準ヨー継ぎ手のX軸上でのオフセット(ryj_off_x)と、
基準ヨー継ぎ手のZ軸上でのオフセット(ryj_off_z)と、
基準ストラットのX軸上でのオフセット(rstr_off_x)と、
基準ストラットのZ軸上でのオフセット(rstr_off_z)と、
移動ストラットのX軸上でのオフセット(mstr_off_x)と、
移動ストラットのY軸上でのオフセット(mstr_off_y)と、
移動ストラットのZ軸上でのオフセット(mstr_off_z)と、
移動ロール継ぎ手のX軸上でのオフセット(mrj_off_x)と、
移動ロール継ぎ手のX軸上でのオフセット(mrj_off_y)と、
移動ロール継ぎ手のZ軸上でのオフセット(mrj_off_z)と、
移動ピッチ継ぎ手のX軸上でのオフセット(mpj_off_x)と、
移動ピッチ継ぎ手のX軸上でのオフセット(mpj_off_y)と、
移動ピッチ継ぎ手のZ軸上でのオフセット(mpj_off_z)と、
初期基準ロール継ぎ手回転角度(rrj_rotinitial)と、
初期基準ピッチ継ぎ手回転角度(rpj_rotinitial)と、
初期基準ヨー継ぎ手回転角度(ryj_rotinitial)と、
初期基準ストラットのY軸上でのオフセット(rstr_off_yinitial)と、
初期移動ロール継ぎ手回転角度(mrj_rotinitial)と、
初期移動ピッチ継ぎ手回転角度(mpj_rotinitial)と、
を含む、請求項8に記載の方法。 - 近位の骨片取り付け装置と遠位の骨片取り付け装置との取り付け状態を特徴付けする前記ステップは、
a)複数の個別の像を含むデジタルX線写真像を生成するステップであって、前記複数の個別の像が、撮像デバイスと前記生体組織部分とに関連する複数の識別可能形状に対応するステップと、
b)前記複数の各々の像の各々の像のエッジを検出するステップと、
c)前記撮像デバイスと関連する前記複数の識別可能形状に対応する前記複数の個別の像のエッジから輪郭を識別するステップと、
d)前記識別された輪郭の各々の輪郭と関連する幾何学的パラメータを決定するステップと、
e)前記撮像デバイスと関連する座標系を前記決定された幾何学的パラメータに基づいて特徴付けするステップと、
f)前記生体組織部分と関連する1つ以上の解剖学的軸を決定するステップと、
g)前記生体組織部分の物理的構成を前記1つ以上の解剖学的軸と前記座標系とに基づいて特徴付けするステップと、
h)第2のデジタルX線写真像に対して前記ステップa)からh)を繰り返すステップと、
を含む、請求項8に記載の方法。 - 前記撮像デバイスが3つの球を備えており、前記第1の球は第1のロッドの第1の端に接続され、前記第2の球は第2のロッドの第1の端に接続され、前記第3の球は第3のロッドの第1の端に接続され、前記第1のロッドの第2の端は前記第2のロッドの第2の端と前記第3のロッドの第2の端とに接続される、請求項13に記載の方法。
- 前記第1のロッド、前記第2のロッド及び前記第3のロッドは直交して対向している、請求項14に記載の方法。
- 前記第1のロッドの前記第2の端が前記第2のロッドの前記第2の端と前記第3のロッドの前記第2の端と接続される点が第4の球を含む、請求項14に記載の方法。
- 固定器の位置を決定する方法を実施するコンピュータで実行可能な命令の集合をストアするコンピュータ読み取り可能記憶デバイスであって、
a)近位の骨片取り付け装置と遠位の骨片取り付け装置との取り付け状態を特徴付けするステップと、
b)第1の集合の固定器特徴を決定するステップであって、前記第1の集合の特徴が前記固定器の物理的ディメンジョンと初期固定器設定とに対応するステップと、
c)複数の連立方程式を解くことによって変形修正行列を決定するステップであって、前記方程式が運動方程式に対応するステップと、
d)前記変形修正行列を変形修正変換に等しいとすることによって、第2の集合の固定器設定について解くステップと、
e)前記変形修正固定器を前記第2の集合の固定器設定に基づいて再構成するステップと、
を含む、前記コンピュータ読み取り可能記憶デバイス。 - 前記方法を実施する前記コンピュータ読み取り可能命令について、近位の骨片取り付け装置と遠位の骨片取り付け装置との取り付け状態を特徴付けする前記ステップは、
a)近位の骨片取り付け装置の軸回転角度を決定するステップと、
b)前記近位の骨片取り付け装置の前後勾配回転角度を決定するステップと、
c)前記近位の骨片取り付け装置の横方向回転角度を決定するステップと、
d)前記近位の骨片取り付け装置のピンオフセットを決定するステップと、
遠位の骨片取り付け装置に対して前記ステップa)からd)を繰り返すステップと、
骨の長さを決定するステップと、
をさらに含む、請求項17に記載のコンピュータ読み取り可能記憶デバイス。 - 前記方法を実施する前記コンピュータ読み取り可能命令について、近位の骨片取り付け装置と遠位の骨片取り付け装置との取り付け状態を特徴付けする前記ステップは、
a)複数の個別の像を含んでいるデジタルX線写真像を生成するステップであって、前記複数の個別の像が、撮像デバイスと前記生体組織部分とに関連する複数の識別可能な形状に対応する前記ステップと、
b)前記複数の個別の像の各々の像のエッジを検出するステップと、
c)前記撮像デバイスと関連する前記複数の識別可能形状に対応する前記複数の個別の像のエッジから輪郭を識別するステップと、
d)前記識別された輪郭の各々の輪郭と関連する幾何学的パラメータを決定するステップと、
e)前記撮像デバイスと関連する座標系を前記決定された幾何学的パラメータに基づいて特徴付けするステップと、
f)前記生体組織部分と関連する1つ以上の解剖学的軸を決定するステップと、
g)前記生体組織部分の物理的構成を前記1つ以上の解剖学的軸と前記座標系とに基づいて特徴付けするステップと、
h)第2のデジタルX線写真像に対して前記ステップa)からh)を繰り返すステップと、
をさらに含む、請求項17に記載のコンピュータ読み取り可能記憶デバイス。
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