JP2008284342A - 整形外科手術中に骨を切削するためのシステム、装置、および方法 - Google Patents

整形外科手術中に骨を切削するためのシステム、装置、および方法 Download PDF

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Abstract

【課題】関節置換術などの整形外科手術中に患者の骨を切削および/または切除するために用いられる整形外科器具を提供すること。
【解決手段】骨鋸器具であって、骨鋸および骨鋸刃組立体を含む。この骨鋸刃組立体は、骨鋸刃および骨鋸刃ガードを含む。骨鋸刃ガードは、延出位置に移動して、骨鋸刃の有効切削範囲をおよび/または骨鋸刃の最大切削深さを縮減することができる。骨鋸は、この骨鋸が所定の切削領域外に移動すると、コンピュータシステムから受け取った信号に応答して骨鋸刃ガードを作動させるように構成することができる。
【選択図】図7

Description

開示の内容
本願は、参照して開示内容の全てを本明細書に組み入れる2007年3月26日出願のホセ・エフ・ガズマン(Jose F. Guzman)による米国仮特許出願第60/908,035号(名称:「整形外科手術中に骨を切削するためのシステム、装置、および方法(System, Apparatus, And Method For Cutting Bone During An Orthopaedic Surgical Procedure)」)の優先権および恩典を請求するものである。
〔技術分野〕
本開示は全般的に、例えば、関節置換術などの整形外科手術中に患者の骨を切削および/または切除するために用いられる整形外科器具に関する。詳細には、本開示は、骨鋸(bone saws)および骨鋸刃(bone saw blades)に関する。
〔発明の背景〕
整形外科手術は、長骨および/または関節タイプの骨などの骨構造の切削(cutting)、トリミング(trimming)、ドリリング(drilling)、および/またはシェービング(shaving)を伴う場合が多い。長骨は、通常は、強度、構造、および可動性を付与する硬い高密度の骨である。長骨には、大腿骨、脛骨、脚の腓骨、上腕骨、橈骨、腕の尺骨、指節骨、および趾節骨が含まれる。振動骨鋸は、例えば、関節炎または損傷した関節の一部または全てを人工関節で置換する全関節置換術または部分関節置換術などの様々な整形外科手術の際に、そのような骨が整形外科インプラントに適切に整合してこの整形外科インプラントを受容できるようにそのような骨の準備をするために用いられる場合が多い。例示的な骨鋸は、米国特許第3,905,105号、同第3,977,289号、同第6,949,110号、同第6,302,406号、および米国特許出願公開第2006/0009796号に確認されうる。
このような骨の構造は、筋肉、軟骨、腱、および靭帯などの軟組織によって取り囲まれている。このよう軟組織構造は、骨構造の切削を伴う整形外科手術の際に分離するのが困難なことがある。例えば、外科医は、開創器などの器具を用いて、軟組織を手術部位から離隔して、骨を良く見えるようにし、また、軟組織が誤って損傷するのを防止する。しかしながら、軟組織は、骨構造に付着して残り、限られた量しか引き込むことができない。したがって、周囲の軟組織は、整形外科手術の際に振動骨鋸によって、誤って損傷を受けることがある。
〔発明の概要〕
一態様に従えば、骨鋸器具を用いて患者の骨を切削するための方法は、コンピュータ支援整形外科手術システムによって定められた座標系において切削領域を決定するステップを含むことができる。切削領域は、切削する骨の領域に相当しうる。この方法はまた、この座標系において骨鋸器具の位置を決定するステップを含むことができる。このために、骨鋸器具は、基準アレイを含むことができる。この方法はまた、骨鋸器具が、切削領域外にある場合、骨鋸器具の骨鋸刃ガードを作動させるステップを含むこともできる。
ある実施形態では、この方法は、信号を骨鋸器具に送信するステップを含むことができる。このような実施形態では、骨鋸刃ガードは、この信号に応答して作動することができる。加えて、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、骨鋸器具の鋸刃の有効切削範囲(cutting effectiveness)を縮減するステップを含むことができる。例えば、骨鋸刃の切歯の少なくとも一部を、骨鋸刃ガードで覆うことができる。作動されると、骨鋸刃ガードは、骨鋸器具の骨鋸刃に実質的に平行な方向に移動することができる。
ある実施形態では、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、スラットを前進させて、このスラットが骨鋸刃の切歯の一部を覆うようにするステップを含むことができる。加えて、ある実施形態では、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、骨鋸刃の第1の側に位置付けされた第1のスラットを前進させて、この第1のスラットが、第1の側の骨鋸刃の切歯の一部を覆うようにするステップと、骨鋸刃の第2の側に位置付けされた第2のスラットを前進させて、この第2のスラットが、第2の側の骨鋸刃の切歯の一部を覆うようにするステップと、を含むことができる。
他の実施形態では、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、骨鋸刃器具の骨鋸刃の第1の側に位置付けされた多数の第1のスラットを前進させて、これら多数のスラットがそれぞれ、第1の側の骨鋸刃の切歯の一部を覆うようにするステップを含むことができる。加えて、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、骨鋸刃の第2の側に位置付けされた多数の第2のスラットを前進させて、これら多数のスラットがそれぞれ、第2の側の骨鋸刃の切歯の一部を覆うようにするステップを含むことができる。この方法はまた、骨鋸器具が切削領域外にある場合に、骨鋸器具の鋸刃を移動させるステップを含むことができる。
別の実施形態では、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、骨鋸刃の第1の切歯と第2の切歯との間の骨鋸刃に画定されたスロット内に位置付けされたスラットを延出させるステップを含むことができる。このスラットは、骨鋸刃と同一平面にすることができる。加えて、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、骨鋸刃に画定された内部通路内に位置付けされたロッドを延出させるステップを含むことができる。骨鋸刃ガードを作動させるステップはまた、骨鋸刃の刃先に対してスリーブを延出させるステップを含むことができる。さらに、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、骨鋸刃が切削できる深さを浅くするステップを含むことができる。ある実施形態では、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、骨鋸刃の第1の側に面する第1のバンパー(bumper)を延出位置まで延出させるステップと、骨鋸刃の第2の側に面する第2のバンパーを延出位置まで延出させるステップを含むことができる。このような実施形態では、骨鋸刃は、第1のバンパーおよび第2のバンパーが延出位置にある場合、動作の際に第1のバンパーと第2のバンパーに周期的に接触することができる。
別の態様に従えば、骨鋸と共に用いるための骨鋸刃組立体は、骨鋸刃、およびこの骨鋸刃に結合された骨鋸刃ガードを含むことができる。骨鋸刃は、骨鋸のチャック(chuck)に結合されるように構成された取付け端部、および多数の切歯を有する刃先を含むことができる。骨鋸刃ガードは、骨鋸刃に対して移動可能に、この骨鋸刃に結合することができる。例えば、骨鋸刃ガードは、骨鋸刃に実質的に平行な方向に移動可能とすることができる。ある実施形態では、骨鋸刃ガードは、延出位置に移動可能であり、延出位置にある場合に、骨鋸の有効切削範囲を縮減する。例えば、骨鋸刃ガードは、延出位置にある場合、骨鋸刃の多数の切歯の一部を覆うことができる。
ある実施形態では、骨鋸刃ガードは、骨鋸刃の幅と少なくとも等しい幅を有するスラットとして具現される。これに加えてまたは別法として、骨鋸刃ガードは、延出位置に移動可能な多数のスラットであって、これら多数のスラットがそれぞれ、延出位置にある場合に、骨鋸刃の多数の切歯の一部を覆う、多数のスラットとして具現することができる。
ある実施形態では、骨鋸刃ガードは、骨鋸刃の第1の側に位置付けされた第1の骨鋸刃ガード、および骨鋸刃の第2の側に位置付けされた第2の骨鋸刃ガードとして具現することができる。このような実施形態では、第1の骨鋸刃ガードおよび第2の骨鋸刃ガードはそれぞれ、骨鋸刃の幅と少なくとも等しい幅を有するスラットとして具現することができる。これに加えてまたは別法では、第1の骨鋸刃ガードおよび第2の骨鋸刃ガードはそれぞれ、延出位置に移動可能な多数のスラットであって、これら多数のスラットがそれぞれ、延出位置にある場合、骨鋸刃の多数の切歯の一部を覆う、多数のスラットとして具現することができる。加えて、ある実施形態では、骨鋸刃ガードは、この骨鋸刃ガードに結合され、骨鋸刃に結合するように構成され、この骨鋸刃ガードを移動できる、ハブを含むことができる。
加えて、ある実施形態では、骨鋸刃ガードは、骨鋸刃と同一平面にある複数のスラットを含むことができる。これら複数のスラットはそれぞれ、骨鋸刃に画定された対応するスロット内に位置付けされ、延出位置にある場合、骨鋸刃の端部を越えて延在することができる。ある実施形態では、複数のスラットはそれぞれ、スラットの側壁から外側に突出したレールを含むことができる。このような実施形態では、レールは、骨鋸刃の細長い切歯の側壁に画定されたスロット内に受容されうる。別の実施形態では、骨鋸刃ガードは、複数のスラットに結合され、骨鋸刃に画定された内部通路内に位置付けされる、プッシュロッドを含むことができる。加えて、他の実施形態では、骨鋸刃ガードは、第1のバンパーおよび第2のバンパーを含むことができる。第1のバンパーは、骨鋸刃の第1の側に向いて位置付けすることができ、第2のバンパーは、骨鋸刃の第2の側に向いて位置付けすることができる。骨鋸刃は、第1のバンパーおよび第2のバンパーが延出位置にある場合、動作の際に第1のバンパーおよび第2のバンパーに周期的に接触することができる。
別の態様に従えば、骨鋸と共に使用するための骨鋸刃組立体は、骨鋸刃、この骨鋸刃に結合されたアクチュエータ、およびこのアクチュエータに機能的(operatively)に結合されたロッドを含むことができる。骨鋸刃は、骨鋸のチャックに結合するように構成された取付け端部、および多数の切歯を有する刃先を含むことができる。ロッドは、アクチュエータによって引戻し位置と延出位置との間で移動可能とすることができる。このような実施形態では、骨鋸刃の最大切削深さは、ロッドの位置に基づいて選択的に決定される。
さらなる態様に従えば、整形外科手術の実施を支援するためのシステムは、骨鋸、この骨鋸に結合された骨鋸刃組立体、プロセッサ、およびこのプロセッサに電気的に結合された記憶装置を含むことができる。骨鋸刃組立体は、骨鋸刃および骨鋸刃ガードを含むことができる。骨鋸刃ガードは、骨鋸刃に対して移動可能とすることができる。記憶装置は、プロセッサによって実行されるとプロセッサに骨鋸の位置を決定させる複数の命令を保存することができたかもしれない。加えて、複数の命令により、骨鋸が所定の領域外にある場合、プロセッサが骨鋸に信号を送信することができる。このような実施形態では、骨鋸は、信号に応答して骨鋸刃ガードを作動させるように構成することができる。
さらに別の態様に従えば、骨鋸器具を用いて患者の骨を切削するための方法は、信号を骨鋸器具に送信するステップを含むことができる。この方法はまた、信号に応答して骨鋸器具の骨鋸刃ガードを作動させるステップを含むことができる。
さらなる態様に従えば、骨鋸器具を用いて患者の骨を切削するための方法は、コンピュータ支援整形外科手術システムによって定められた座標系内において切削領域を決定するステップを含むことができる。この切削領域は、切削する骨の領域に相当しうる。この方法はまた、座標系において骨鋸器具の位置を決定するステップも含むことができる。加えて、この方法は、骨鋸器具が切削領域外にある場合、骨鋸器具の骨鋸刃の切歯の有効切削範囲を縮減するステップを含むことができる。切歯の有効切削範囲を縮減するステップは、骨鋸刃ガードを作動させるステップを含むことができる。例えば、骨鋸刃ガードを作動させるステップは、骨鋸刃と同一平面に位置付けされた複数のスラットを延出させて、これら複数のスラットが、骨鋸刃の切歯を越えて延出するようにするステップを含むことができる。加えて、切歯の有効切削範囲を縮減するステップは、骨鋸器具の骨鋸刃組立体の厚みを変更するステップを含むことができる。切歯の有効切削範囲を縮減するステップはまた、骨鋸刃が患者の骨に刺入できる深さを浅くするステップを含むこともできる。
以下の詳細な説明は、特に添付の図面を参照しながら行う。
〔詳細な説明〕
本開示の概念は、様々な変更物および代替形態にすることが可能であるが、本開示の特定の典型的な実施形態を、例として、図面に示し詳細に後述する。しかしながら、開示する特定の形態に本開示の概念を限定することを意図するものではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内の全ての変更物、等価物、および代替物を包含することを意図していることを、理解されたい。
まず、図1を参照されたい。コンピュータ支援整形外科手術(CAOS)システム10は、コンピュータ12およびカメラユニット14を含む。CAOSシステム10は、あらゆるタイプのコンピュータ支援整形外科手術システムとして具現することができる。例示的に、CAOSシステム10は、インディアナ州ワーソー(Warsaw)に所在のデピュイオーソパイディックス社(DePuy Orthopaedics, Inc.)が販売する1または複数のコンピュータ支援整形外科手術システムとして、および/または独国のハイムスタットン(Heimstetten)に所在のブライアンラボ(BrainLAB)が販売する1または複数のコンピュータ支援整形外科手術システムとして具現される。カメラユニット14は、可動カメラユニット16または固定カメラユニット18として具現することができる。ある実施形態では、システム10は、両方のタイプのカメラユニット16、18を含むことができる。可動カメラユニット16は、ベース22に結合されたスタンド20を含む。ベース22は、手術室内23で可動カメラユニット16を再位置付けできるように多数の車輪21を含むことができる。可動カメラユニット16は、カメラヘッド24を含む。カメラヘッド24は、2つのカメラ26を含む。カメラヘッド24は、カメラ26の視野を調節できるようにスタンド20に対して位置付けすることができる。固定カメラユニット18は、可動カメラユニット16に類似しており、ベース28、カメラヘッド30、およびこのカメラヘッド30をベース28に結合しているアーム32を含む。ある実施形態では、ディスプレイスクリーンおよびライトなどの他の周辺機器は、ベース28に結合することもできる。カメラヘッド30は、2つのカメラ34を含む。固定カメラユニット18は、図1に例示的に示されているように手術室の天井に結合してもよいし、手術室の壁に結合してもよい。カメラユニット16のカメラヘッド24と同様に、カメラヘッド30は、カメラ34の視野を調節できるようにアーム32に対して位置付け可能にすることができる。カメラユニット14、16、18は、コンピュータ12に通信可能に結合されている。コンピュータ12は、整形外科手術を行う際に外科医の近傍にコンピュータ12を位置付けできるように、多数の車輪38を有するカート36に取り付ける、または他の方法で結合することができる。
ここで図2を参照されたい。コンピュータ12は、プロセッサ40および記憶装置42を例示的に含む。プロセッサ40は、例えば、離散型処理回路(例えば、論理装置の集合)、汎用目的の集積回路、および/または特定用途向け集積回路(すなわちASICs)などを含むあらゆるタイプのプロセッサとして具現することができる。記憶装置42は、あらゆるタイプの記憶装置として具現することができ、ランダムアクセスメモリ(すなわちRAM)および/または読み出し専用メモリ(すなわちROM)などの1または複数のタイプのメモリを含むことができる。加えて、コンピュータ12は、例えば、ハードドライブおよび入出力回路などの本明細書に開示する機能を果たすためにコンピュータで見られる他の装置および回路を含むことができる。
コンピュータ12は、通信リンク46によってディスプレイ装置44に通信可能に結合されている。図2では、コンピュータ12から分離して例示されているが、ディスプレイ装置44は、ある実施形態では、コンピュータ12の一部を形成することができる。加えて、ある実施形態では、ディスプレイ装置44または別のディスプレイ装置をコンピュータ12から離して位置付けすることができる。例えば、ディスプレイ装置44は、整形外科手術が行われる手術室の天井または壁に結合することができる。これに加えて、または別法では、ディスプレイ装置44は、ホログラフィーディスプレイなどの仮想ディスプレイまたはヘッドアップディスプレイなどの体に取り付けるディスプレイなどとして具現することができる。コンピュータ12は、コンピュータ12にデータを入力するためのキーボードおよび/またはマウスなどの多数の入力装置に結合することもできる。しかしながら、例示的な実施形態では、ディスプレイ装置44は、整形外科医50からの入力を受け取ることができるタッチスクリーンディスプレイ装置である。すなわち、外科医50は、ディスプレイ装置44のスクリーンにタッチするだけで多数のスクリーン上の選択肢を選択するなどして、コンピュータ12にデータを入力することができる。
コンピュータ12は、通信リンク48を介してカメラユニット16(および/または18)に通信可能に結合されている。例示的に、通信リンク48は、有線通信リンクであるが、ある実施形態では、無線通信リンクとして具現することができる。通信リンク48が無線信号経路である実施形態では、カメラユニット16およびコンピュータ12は、これらのカメラユニット16およびコンピュータ12がデータ(例えば、イメージデータ)を送受信できるように無線トランシーバを含む。可動カメラユニット16のみが図2に示されているが、代替として、または可動カメラユニット16に加えて、固定カメラユニット18を用いることができることを理解されたい。
CAOSシステム10は、患者56の目的の骨および/または1または複数の整形外科手術器具58に結合できる多数の基準アレイ54を含むこともできる。例えば、図3に例示されているように、脛骨アレイ60は、基準アレイ62および骨クランプ64を含む。例示的な骨クランプ64は、Schantzピン68を用いて患者56の脛骨66に結合するように構成されているが、他のタイプの骨クランプも用いることもできる。基準アレイ62は、延長アーム70によって骨クランプ64に結合されている。基準アレイ62は、フレーム72および3つの反射要素すなわちセンサ74を含む。反射要素74は、例示的な実施形態では球体として具現されているが、他の実施形態では、他の幾何学的形状を有することができる。加えて、他の実施形態では、4つ以上の反射要素を有する基準アレイを用いることもできる。反射要素74は、所定の構成で位置付けされており、コンピュータ12が、この構成に基づいて脛骨アレイ60の存在を確認できる。すなわち、図2に示されているように、脛骨アレイ60がカメラヘッド24の視野52内に位置付けされている場合、コンピュータ12は、カメラヘッド24から受け取ったイメージに基づいて脛骨アレイ60の存在を決定するように構成されている。加えて、コンピュータ12は、反射要素74の相対位置に基づいて、脛骨アレイ60、従ってこの脛骨アレイ60が結合された脛骨66の位置および向きを決定するように構成されている。
基準アレイ54は、1または複数の整形外科手術器具に結合することもできる。例えば、図4に示されているように、位置合せ器具80を用いて、患者の骨の点を位置合せ(register)することができる。位置合せ器具80は、この位置合せ器具80のハンドル86に結合された3つの反射要素84を有する基準アレイ82を含む。位置合せ器具80は、骨の点を位置合せするために用いるポインタ端部88も含む。反射要素84は、位置合せ器具80の存在およびその相対位置(すなわち、ポインタ端部88の位置)をコンピュータ12が決定できる構成に位置付けされている。加えて、基準アレイ54は、図5に例示されているように、脛骨切除ジグ90などの他の外科器具に用いることができる。このジグ90は、切除される脛骨94の位置で脛骨94に結合された切除ガイド部分92を含む。ジグ90は、フレーム95によって部分92に結合された基準アレイ96を含む。基準アレイ96は、コンピュータ12がジグ90の存在およびその相対位置(例えば、脛骨94に対する)を決定できる構成に位置付けされた3つの反射要素98を含む。
整形外科医50がCAOSシステム10を用いて、例えば、全膝関節置換術を含むあらゆるタイプの整形外科手術を支援することができる。このために、コンピュータ12および/またはディスプレイ装置44は、外科医50の視野の中に位置付けされる。上記したように、コンピュータ12は、このような位置付けを容易にするために可動カート36に結合することができる。カメラユニット16(および/またはカメラユニット18)は、図2に示されているように、カメラヘッド24の視野52が、患者56の整形外科手術が行われる部分をカバーするように位置付けされる。
整形外科手術が行われる際に、CAOSシステム10のコンピュータ12が、行われる整形外科手術の各外科手術ステップのイメージを表示するようにプログラムされているか、または他の方法で構成されている。このイメージは、グラフィックレンダーイメージ(graphically rendered images)またはグラフィックエンハンスフォトグラフイメージ(graphically enhanced photographic images)とすることができる。例えば、このイメージは、患者の目的の解剖学的部分の3次元レンダーイメージを含むことができる。外科医50は、コンピュータ12と対話して様々な外科ステップのイメージを順番に表示することができる。加えて、外科医は、コンピュータ12と対話して、前に表示した外科ステップのイメージを見るか、選択的にイメージを見るか、提案した外科ステップもしくは手順の解剖学的効果を付与するようにコンピュータ12に命令するか、または他の外科手術に関連した機能を行うことができる。例えば、外科医は、異なる骨切除処置で得られる骨の構造のレンダーイメージを見ることができる。したがって、CAOSシステム10は、外科医50に、整形外科手術を行いながら、続く外科的な「ウォークスルー(walk-through)」を提供する。
ある実施形態では、外科医50はまた、コンピュータ12と対話して、システム10の様々な装置を制御することもできる。例えば、外科医50は、システム10と対話して、ディスプレイ装置44のユーザーの選択または設定を制御することができる。さらに、コンピュータ12は、外科医50の応答を促すことができる。例えば、コンピュータ12は、外科医が現在の外科ステップを完了したか否か、および外科医が他のイメージを見たいか否かなどを問うて外科医を促すことができる。
カメラユニット16およびコンピュータ12が協働して、外科医に、整形外科手術の際にナビゲーションデータを提供することができる。すなわち、コンピュータ12は、通信リンク48を介してカメラヘッド24から受け取ったデータ(例えば、イメージ)に基づいて目的の骨および外科器具58の位置を決定して表示する。このために、コンピュータ12は、カメラ26のそれぞれから受け取ったイメージデータを比較し、基準アレイ54、62、82、96の相対位置および向きに基づいて、骨および器具58の位置および向きを決定する。外科医50に表示されるナビゲーションデータは、連続的に更新される。したがって、CAOSシステム10は、整形外科手術を行いながら、外科医50が監視できるように目的の骨および外科器具の位置を視覚的にフィードバックする。
基準アレイ54が、図3〜図5に例示されており、反射基準アレイとして上記したが、他の実施形態では、他のタイプの基準アレイを用いることもできる。例えば、ある実施形態では、外科器具54は、永久磁石などの磁気源または電磁波源を含むことができる。このような実施形態では、外科器具の位置は、参照して開示内容の全てを本明細書に組み入れる、米国特許出願第11/323,609号(名称:「コンピュータ支援整形外科手術システムを用いて患者の骨を位置合せするための装置および方法(APPARATUS AND METHOD FOR REGISTERING A BONE OF A PATIENT WITH A COMPUTER ASSISTED ORTHOPAEDIC SURGERY SYSTEM)」)、同第11/323,963号(名称:「コンピュータ支援整形外科手術システムを用いて患者の骨を位置合せするためのシステムおよび方法(SYSTEM AND METHOD FOR REGISTERING A BONE OF A PATIENT WITH A COMPUTER ASSISTED ORTHOPAEDIC SURGERY SYSTEM)」)、同第11/323,537号(名称:「磁気源の位置を決定するための方法(METHOD FOR DETERMINING A POSITION OF A MAGNETIC SOURCE)」)、および同第11/323,610号(名称:「磁気センサアレイ(MAGNETIC SENSOR ARRAY)」)に詳細に開示されている、多数の磁気センサから受け取った信号に基づいて決定することができる。このような実施形態では、コンピュータ支援整形外科手術システム10は、カメラユニット14を含んでも含まなくてもよい。
これに加えて、または別法では、外科器具58は、磁気センサまたは電磁センサを含むことができる。このような実施形態では、外科器具の位置は、参照して開示内容の全てを本明細書に組み入れる、国際特許出願第PCT/GB2005/000874号(名称:「位置合せ装置および方法(Registration Methods and Apparatus)」)および同第PCT/GB2005/000933号(名称:「整形外科手術システム、方法、インプラント、および器具(Orthopaedic Operating Systems, Methods, Implants and Instruments)」)に詳細に開示されている、磁気センサおよび/または電磁センサによって受け取られる信号に基づいて決定することができる。したがって、任意の1または複数の基準アレイ54を、多数の反射要素、多数の磁気/電磁センサ、および/または多数の永久磁石などの磁気/電磁波源として具現できることを理解されたい。したがって、ここで用いる語「基準アレイ」は、任意の数の反射センサ、磁気センサおよび/もしくは電磁センサ、ならびに/または磁気源および/もしくは電磁波源を意味する。
ここで図6を参照されたい。一実施形態では、外科器具58は、骨鋸器具100として具現されている。骨鋸器具100は、骨鋸102および骨鋸刃組立体104を含む。骨鋸102は、後述する変更および/または機能が加えられている、一般的な骨鋸に類似していてもよい。骨鋸102は、基準アレイ106を含む。基準アレイ106は、大域座標系108における鋸刃器具100の位置を決定するためにコンピュータ12が使用可能なあらゆるタイプの基準アレイとすることができる。例えば、上記したように、基準アレイ106は、任意の数の反射センサ、磁気センサおよび/もしくは電磁センサ、ならびに/または磁気源および/もしくは電磁波源として具現することができる。大域座標系108は、コンピュータ12によって使用可能なあらゆる基準点によって定義することができる。ある実施形態では、座標系108は、骨鋸器具100の位置を決定するために基準アレイ106と協働して用いられるセンサユニットによって定義される。例えば、図1の実施形態では、座標系108は、カメラユニット14もしくは18、コンピュータ12、または別の所定の位置によって定義することができる。これにかかわらず、コンピュータ12は、図20を用いて後述するように、使用の際に座標系108における骨鋸器具100の位置を決定するように構成されている。
骨鋸102は、受信機またはトランシーバ110も含む。骨鋸102は、受信機110および通信リンク112によってコンピュータ12に通信可能に結合されている。通信リンク112は、コンピュータ12と骨鋸102との間の通信を容易にすることができるあらゆるタイプの通信リンクとして具現することができる。例えば、通信リンク112は、有線通信リンクとすることができ、任意の数の導線やケーブルなどとして具現することができる。別法では、通信リンク112は、無線通信リンクとすることができる。このような実施形態では、コンピュータ12は、通信リンク112を介して骨鋸102と通信するために、例えば、ブルートゥース無線通信プロトコルまたは無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)通信プロトコルなどのあらゆる適当な無線通信技術およびプロトコルを用いることができる。
骨鋸102は、骨鋸刃チャック114も含む。骨鋸刃チャック114は、図7に例示されているように、骨鋸刃組立体104を受容するように構成されている。すなわち、使用者は、骨鋸刃組立体104をチャック114内に挿入して、このチャック114を操作して骨鋸刃組立体104を骨鋸102に固定することで、骨鋸刃組立体104を骨鋸102に結合することができる。使用の際、骨鋸刃チャック114は、骨鋸刃組立体104を切削運動させる。例えば、ある実施形態では、図7に示されているように、骨鋸刃チャック114は、骨鋸刃組立体104を切削弧124に沿って振動させる。しかしながら、他の実施形態では、骨鋸刃組立体104は、使用する骨鋸の特定の使用法およびタイプによって任意の方向に、任意の切削経路に沿って振動または他の方法で運動させることができる。
骨鋸刃組立体は、骨鋸刃118および骨鋸刃ガード120を含む。骨鋸刃118は、通常は骨鋸と共に用いるあらゆるタイプの骨鋸刃として具現することができる。図7に例示されているように、骨鋸刃118は、骨鋸102の骨鋸刃チャック114によって受容されるように構成された取付け端部126を含む。骨鋸刃118は、多数の切歯119を有する刃先128も含む。骨鋸器具100の動作の際に、骨鋸刃118の刃先128を用いて、骨鋸102によって生成される振動によって患者の目的の骨を切削することができる。
骨鋸刃ガード120は、骨鋸刃の有効切削範囲を縮減するために骨鋸刃118に対して移動できる。すなわち、骨鋸刃ガード120は、引戻し位置と延出位置との間で移動可能である。骨鋸刃ガード120が引戻し位置にある場合、骨鋸刃118は、骨鋸102によって振動されると(例えば、骨鋸102によって弧124に沿って移動させられると)、骨を切削することができる。しかしながら、骨鋸刃ガード120が延出位置にある場合、骨鋸刃118は、骨を切削できないか、または有効切削範囲が縮減される。延出位置では、骨鋸刃ガード120は、たとえ骨鋸102が切削動作で(例えば、切削弧124に沿って)骨鋸刃118を振動させ続けていても、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減できることを理解されたい。
特定の一実施形態では、骨鋸刃ガード120は、骨鋸刃118に結合されており、骨鋸刃118に対して、この骨鋸刃118に実質的に平行な方向に延出位置まで移動可能である。骨鋸刃118の運動を容易にするために、骨鋸刃組立体104は、1または複数の鋸ガードハブ122を含む。鋸ガードハブ122は、骨鋸刃ガード120に機能的に結合されており、骨鋸刃ガード120を引戻し位置と延出位置との間で移動させるように構成されている。鋸ガードハブ122はまた、骨鋸刃組立体104が骨鋸刃チャックに結合されると、骨鋸刃チャックのガードアクチュエータ116に結合されるように構成されている。ガードアクチュエータ116は、鋸ガードハブ122を操作して、鋸刃ガード120を骨鋸102に対して延出または引き戻すように構成されている。ガードアクチュエータ116は、鋸ガードハブ122と協働して骨鋸刃ガード120を移動させることができるあらゆるタイプの原動機として具現することができる。例えば、ガードアクチュエータ116は、線形アクチュエータまたはステップモータなどとして具現することができ、鋸ガードハブ122の動作を制御するために任意の数およびあらゆるタイプの歯車および/または他のリンク機構を含むことができる。
ここで図8〜図11を参照されたい。一実施形態では、骨鋸刃ガード120は、骨鋸刃118の上側132に位置付けされた第1のスラット130、および骨鋸刃118の底側136に位置付けされた第2のスラット134として具現されている。各スラット130、134はそれぞれ、骨鋸刃118の対応する側132、136に位置付けされた鋸ガードハブ122に機能的に結合されている。スラット130、134は、対応するリンク機構142によって後端部140のハブ122に結合されている。
スラット130、134は、骨鋸ガード120(すなわち、スラット130、134)が引戻し位置にある場合は、骨鋸102によって骨鋸刃118を振動させて骨を切削でき、延出位置にある場合は、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減できるように構成された寸法を有する。例示的に、図8および図9に例示されているように、スラット130、134は、骨鋸刃118の幅および厚みに実質的に等しい幅146および厚み148を有する。しかしながら、他の実施形態では、スラット130、134は他の寸法を有することができる。例えば、ある実施形態では、スラット130、134は、骨鋸刃118の幅および/または厚みよりも小さいまたは大きい幅146および/または厚み148を有することができる。スラット130、134は、引戻し位置と延出位置との間で移動するのに十分に硬いあらゆる材料から形成することができ、延出位置にある場合は、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減することができる。例えば、スラット130、134は、金属またはプラスチック材料から形成することができる。加えて、ある実施形態では、スラット130、134は、骨鋸刃器具100の各使用後に、これらのスラット130、134を洗浄および/または交換できるように、骨鋸刃組立体104から取外し可能である。
図8、図10、および図16に例示されているように、スラット130、134が引戻し位置にある場合は、骨鋸刃118の切歯119が露出している。したがって、スラット130、134が引戻し位置にある場合は、骨鋸刃118を用いて骨を切削することができる。上記したように、スラット130、134は、対応するハブ122およびリンク機構142と協働して延出位置に移動することができる。図8〜図11に例示されている実施形態では、リンク機構142は、スラット130、134が引戻し位置にある場合は、骨鋸刃118の側面に向かって位置付けされている。作動されると、ハブ122が、リンク機構142を骨鋸刃118の中心に向かって移動させて、スラット130、134が延出位置に移動させられる。しかしながら、他の実施形態では、他のタイプのリンク機構および移動方法を用いて、スラット130、134を引戻し位置と延出位置との間で移動させることができる。
図9、図11、図17に例示されているように、スラット130、134が延出位置に移動すると、骨鋸刃118の切歯119が、スラット130、134によって覆われる。すなわち、各スラット130、134はそれぞれ、骨鋸刃118の対応する側132、136の切歯119の少なくとも一部を覆う。例えば、スラット132、136の幅146が骨鋸刃118の幅に等しいかまたは大きい実施形態では、スラット130、134は、骨鋸刃の対応する側132、136の切歯119を実質的に覆う。別法では、スラット132、136の幅146が骨鋸刃118の幅よりも小さい実施形態では、スラット130、134は、切歯119の一部のみを覆うことができる。加えて、スラット130、134は、その延出位置で、骨鋸刃118の刃先128を越えても越えなくてもよい。これにかかわらず、スラット130、134が延出位置にある場合は、図17に例示されているように、スラット130、134が、骨鋸刃118の切歯119(またはその一部)を覆い、骨鋸刃118の骨を切削する能力が低下することを理解されたい。
ここで図12〜図15を参照されたい。別の実施形態では、骨鋸刃ガード120は、骨鋸刃118の上側132に位置付けされた第1の数のスラット150、および骨鋸刃118の底側136に位置付けされた第2の数のスラット152として具現されている。スラット130、134と同様に、各スラット150、152はそれぞれ、骨鋸刃118の対応する側132、136に位置付けされた鋸ガードハブ122に機能的に結合されている。各スラット150は、対応するリンク機構154によって骨鋸刃118の上側132に位置付けされた対応する鋸ガードハブ122に結合されている。同様に、各スラット152は、対応するリンク機構158によって骨鋸刃118の底側134に位置付けされた対応する鋸ガードハブ122に結合されている。
各スラット150、152は、骨鋸ガード120(すなわち、スラット150、152)が引戻し位置にある場合は、骨鋸刃118が骨鋸102によって適切に操作されて骨を切削することができ、延出位置にある場合は、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減できるように構成された寸法を有する。例示的に、図12および図14に例示されているように、各スラット150、152は、骨鋸刃118の多数の切歯119の1つの歯の幅に実質的に等しい幅154を有する。加えて、図12に例示されているように、各スラット150、152は、骨鋸刃118の厚みに実質的に等しいか、またはそれよりも狭い幅156を有することができる。しかしながら、他の実施形態では、各スラット150、152は、他の寸法を有することもできる。例えば、ある実施形態では、スラット150、152は、骨鋸刃118の多数の切歯119の1つの歯の幅よりも小さいかまたは大きい幅154を有することができる。
図8〜図11に例示し、これを用いて上記したスラット130、134と同様に、スラット130、134は、引戻し位置と延出位置との間で移動するのに十分に硬いあらゆる材料で形成することができ、延出位置にある場合は、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減することができる。例えば、スラット150、152は、金属またはプラスチック材料から形成することができる。加えて、ある実施形態では、スラット150、152は、骨鋸器具100の各使用後に、これらのスラット150、152を洗浄および/または交換できるように、骨鋸刃組立体104から取外し可能である。
図12、図13、および図16に例示されているように、スラット150、152が引戻し位置にある場合は、骨鋸刃118の切歯119が露出している。したがって、スラット150、152が引戻し位置にある場合、骨鋸刃118を用いて骨を切削することができる。上記したように、スラット150、152は、対応するハブ122とリンク機構158の協働によって延出位置に移動することができる。図12〜図15に例示されている実施形態では、スラット150、152が引戻し位置に位置付けされている場合も、リンク機構158がハブ122に対して引戻し位置にある。作動されると、ハブ122が、このハブ122に対してリンク機構158を外側に移動させて、スラット150、152を延出位置に移動させる。しかしながら、他の実施形態では、他のタイプのリンク機構および移動方法を用いて、スラット150、152を引戻し位置と延出位置との間で移動させることができる。
図13、図15、および図17に例示されているように、スラット150、152が延出位置に移動すると、骨鋸刃118の切歯119が、スラット150、152によって覆われる。すなわち、各スラット150、152はそれぞれ、骨鋸刃118の対応する側132、136の1または複数の切歯119の少なくとも一部を覆う。例えば、スラット150、152の幅154が、切歯119の1つの切歯の幅に等しいかまたは大きい実施形態では、各スラット150、152はそれぞれ、骨鋸刃の対応する側132、136の切歯119の1または複数の歯を完全に覆う。別法では、スラット150、152の幅154が、1つの切歯の幅よりも小さい実施形態では、スラット150、152はそれぞれ、例えば、各歯の長い縁などの切歯119の1つの歯の一部のみを覆うことができる。加えて、スラット150、152は、延出位置にある場合、骨鋸刃118の刃先128を越えても越えなくてもよい。これにかかわらず、スラット150、152が延出位置にある場合は、図17に例示されているように、スラット150、152が、骨鋸刃118の切歯119(またはその一部)を覆い、骨鋸刃118の骨を切削する能力が低下することを理解されたい。
ここで図18および図19を参照されたい。骨鋸刃118の切歯119が、その一部が、骨鋸刃118の上側132を越えて上方に延出するか、または骨鋸刃118の底側126を越えて下方に延出するように形成されている実施形態では、骨鋸刃ガード120は、1または複数の切歯ガード180を含むことができる。このような実施形態では、切歯ガード180は、骨鋸刃ガード120の遠位端部182(例えば、各スラット132、134、150、152の遠位端部)に位置付けされている。切歯ガード180は、鋸刃ガード120が延出位置にある場合、切歯119の先端が骨を切削する能力を低下させることができるあらゆるタイプのガードとして具現することができる。例えば、図18および図19に例示されているように、切歯ガード180は、各スラット132、134、150、152の遠位端部182に結合された多数の球形バンパーとして具現することができる。各切歯ガード180は、骨鋸刃118の関連する表面132、136から、多数の切歯119の対応する切歯の先端までの距離よりも大きい直径を有する。したがって、骨鋸刃ガード120が延出位置に移動すると、切歯ガード180は、対応する切歯の先端が誤って骨または組織を切除する可能性を低減する。しかしながら、他の実施形態では、切歯ガード180は、骨鋸刃ガード120が延出位置にある場合、切歯119の先端部分の有効切削範囲を制限するように構成された他のタイプのガードとして具現することができ、かつ/または他の寸法および形状を有することができる。
ここで図20〜図22を参照されたい。別の実施形態では、骨鋸刃ガード120は、多数のスラット200として具現されている。各スラット200は、骨鋸刃118と同一平面となるように、骨鋸刃118に画定された対応するスロット202内に位置付けされている。スロット202は、長さ方向に延び、骨鋸刃118の細長い各骨鋸歯204の間に画定されている。各スラット200は、詳細を後述するように、対応するスロット内で骨鋸刃118に対してスライドできるように構成されている。
スラット130、134、150と同様に、各スラット200は、骨鋸刃118の上側132または底側134に位置付けされた鋸ガードハブ206に機能的に結合されている。各スラット200は、対応するリンク機構208によって鋸ガードハブ206に結合されている。骨鋸刃118の剛性を増大させるために、骨鋸刃組立体120は、骨鋸刃歯204とスラット200を互いに結合するためにバンドまたはタイ210を含むことができる。一実施形態では、図20および図22に例示されているように、各骨鋸歯204は、これらの各骨鋸歯204の側面214に画定された開口212を含む。同様に、各スラット200は、そのスラットの側面に画定された対応する開口216を含む。スラット200の開口216は、スロットとして具現されるか、または他の方法で、骨鋸歯204内に画定された開口214に対して細長くする。このような構成により、骨鋸刃118に結合された状態で(歯204によって)、骨鋸刃118に対してスラット200が並進運動することができる。ある実施形態では、バンドまたはタイ210は、骨鋸刃118をさらに支持するために骨鋸刃118の周りを取り囲むことができる。
各スラット200は、骨鋸ガード120(すなわち、スラット200)が引戻し位置にある場合、骨鋸102によって骨鋸刃118を適切に操作して骨を切削でき、延出位置にある場合に、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減できるように構成された寸法を有する。例示的に、各スラット200は、骨鋸刃の歯204の1つの幅に実質的に等しい幅を有する。加えて、各スラット200は、骨鋸刃118の厚みに実質的に等しい厚みを有することができる。しかしながら、他の実施形態では、各スラット200は、他の寸法を有することができる。例えば、ある実施形態では、スラット200は、鋸刃の歯204の1つの幅よりも小さいかまたは大きい幅を有することができる。
スラット200は、引戻し位置と延出位置との間で移動するのに十分に硬いあらゆる材料から形成することができ、延出位置にある場合は、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減することができる。例えば、スラット200は、金属またはプラスチック材料から形成することができる。加えて、ある実施形態では、スラット200は、骨鋸器具100の各使用後に、このスラット200を洗浄および/または交換できるように、骨鋸刃組立体104から取外し可能である。
図20に例示されているように、スラット200が引戻し位置にある場合は、骨鋸刃118の切歯204が露出している。したがって、スラット200が引戻し位置にある場合、骨鋸刃118を用いて骨を切削することができる。上記したように、スラット200は、対応するハブ206とリンク機構208の協働によって延出位置に移動することができる。リンク機構208は、スラット200が引戻し位置に位置付けされている場合も、ハブ206に対して引戻し位置にある。作動すると、ハブ206は、リンク機構208を外側に移動させて、スラット200を延出位置に移動させる。しかしながら、他の実施形態では、他のタイプのリンク機構および移動方法を用いて、スラット200を引戻し位置と延出位置との間で移動させることができる。スラット200が骨鋸刃118の切歯204の間に、これらの切歯204と同一平面に位置付けされるため、骨鋸器具100が故障する(jamming)可能性が低減されることを理解されたい。加えて、ある実施形態では、スラット200の厚みは、故障の可能性をさらに低くするために各切歯204の厚みよりも小さくなるように設計されている。
図21に例示されているように、スラット200が延出位置に移動されると、スラット200は、切歯204よりも長い距離、骨鋸刃118に対して外側に延出する。スラット200が、切歯204の先端を越えて延出するため、切歯204は、切削動作が制限される。したがって、スラット200が延出位置にある場合、骨鋸刃118が骨を切削する能力が低下または失われる。
ここで図23〜図26を参照すると、別の実施形態では、骨鋸刃ガード120は、多数のスラット300を含むフォーク350として具現されている。スラット300は、図20〜図22を用いて上記したスラット200に類似している。例えば、各スラット300は、骨鋸刃118と同一平面になるように、骨鋸刃118に画定された対応するスロット302内に位置付けされている。スロット302は、長さ方向に延び、骨鋸刃118の各骨鋸切歯304の間に画定されている。切歯304は、切歯119よりも細長いが、図20〜図22を用いて上記した細長い切歯204よりも短い。すなわち、スロット302は、比較的短い距離、鋸刃118内に延びている。個々の切歯304それぞれの長さが短縮されているため、骨鋸刃118の全体の硬さを維持することができる。フォーク350は、各スラット300に結合された交差部材306も含む。細長いプッシュロッド308が、交差部材306に結合されている。ある実施形態では、スラット300、交差部材306、およびプッシュロッド308は、互いに固定または結合された別個の部品である。しかしながら、他の実施形態では、スラット300、交差部材306、およびプッシュロッド308は、互いに一体にすることができる。
フォーク350のプッシュロッド308は、骨鋸刃118の上側132または底側134に位置付けできる鋸ガードハブ316に機能的に結合されている。ハブ316は、プッシュロッド308を延出させることができ、これにより、各スロット300が、詳細を後述するように、図24に例示されている延出位置まで移動する。図23〜図25に例示されているように、プッシュロッド308は、骨鋸刃118内に画定された長さ方向の通路310内に位置付けされている。使用の際、プッシュロッド308は、詳細を後述するように通路310内を移動する。プッシュロッド308と同様に、交差部材306は、鋸刃118の刃先314に向かって、骨鋸刃118に画定された内部キャビティ312内に位置付けされている。図23に示されている引戻し位置では、各スロット300の一部も、内部キャビティ312内に受容されている。この場合も、プッシュロッド308と同様に、交差部材306および/スラット300が、使用中に、内部キャビティ312内を移動する。ある実施形態では、フォーク350は、交差部材306および/またはプッシュロッド308に結合されたシールド314を含むことができる。シールド314もまた、内部キャビティ312内に位置付けされ、異物の進入を防ぐために骨鋸刃ガード120が延出位置にある場合に、切歯304の間に画定されたあらゆる開口を覆うために用いられる。また、他の実施形態では、フォーク350の交差部材306は、骨鋸刃ガード120が延出位置にある場合に、切歯304の間に画定されたあらゆる開口を交差部材306が覆うような幅を有するように形成することができる。
加えて、図26に例示されているある実施形態では、切歯304は、各切歯304の側壁に画定された長さ方向スロット320を含む。このような実施形態では、スラット300は、各スラット300の各側壁から突出した対応するレール322を含む。レール322は、スロット320内に受容され、動作の際にスロット320内をスライドすなわち並進運動するように構成されている。スロット300および切歯304は、このように互いに噛み合っているため、骨鋸刃118の全体の剛性が向上するであろう。
各スロット300は、骨鋸ガード120(すなわち、スラット300)が引戻し位置にある場合に、骨鋸刃118が骨鋸102によって適切に操作されて骨を切削することができ、延出位置にある場合は、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減できるように構成された寸法を有する。例示的に、各スラット300は、鋸刃の切歯304の1つの幅に実質的に等しい幅を有する。加えて、各スラット300は、骨鋸刃118の厚みに実質的に等しい厚みを有することができる。しかしながら、一実施形態では、各スラット300は、他の寸法を有することができる。例えば、ある実施形態では、スラット300は、鋸刃の切歯304の1つの幅よりも小さいかまたは大きい幅を有することができる。
スラット300は、引戻し位置と延出位置との間で移動するのに十分に硬いあらゆる材料から形成することができ、延出位置にある場合は、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減することができる。例えば、スラット300は、金属またはプラスチック材料から形成することができる。加えて、ある実施形態では、スラット300は、骨鋸器具100の各使用後に、スラット300を洗浄及び/または交換できるように骨鋸刃組立体104から取外し可能である。
図23に例示されているように、スラット300が引戻し位置にある場合は、骨鋸刃118の切歯304が露出している。したがって、スラット300が引戻し位置にある場合、骨鋸刃118を用いて骨を切削することができる。上記したように、スラット300は、対応するハブ316とプッシュロッド308の協働によって延出位置に移動させることができる。プッシュロッド308は、スラット300が引戻し位置に位置付けされている場合も、ハブ316に対して引戻し位置にある。作動されると、ハブ316は、プッシュロッド308を外側に移動させ、スラット300が延出位置に移動される。しかしながら、他の実施形態では、他のタイプのリンク機構および移動方法を用いて、スラット300を引戻し位置と延出位置との間で移動させることができる。スラット300が、骨鋸刃118の切歯304の間に位置付けされ、この切歯304と同一平面にあるため、骨鋸器具100が故障する可能性を低減できることを理解されたい。加えて、ある実施形態では、スラット300の厚みは、故障の可能性をさらに低減するために、各切歯304の厚みよりも小さくなるように設計されている。
図24に例示されているように、スラット300が延出位置に移動すると、スラット300は、切歯304よりも大きい距離、骨鋸刃118に対して外側に延出する。スラット300が、切歯304の端部を越えて延出するため、切歯304の切削動作が制限される。したがって、スラット300が延出位置にある場合、骨鋸刃118の骨を切削する能力が低下または失われる。
ここで図27および図28を参照すると、骨鋸刃組立体104は、骨鋸刃118の上側または下側に位置付けされ、かつプッシュロッド308に結合されたカバー、スリーブ、すなわち外側スラット400を含むことができる。このような実施形態では、プッシュロッド308および対応する内側通路310の長さが短縮されている。外側スラット400は、端部404のピンまたは他の固定装置402によってプッシュロッド308に、そしてリンク機構408を介して反対側端部406のハブ316に結合されている。使用の際、ハブ316は、リンク機構408を制御するか、または他の方法で移動させて、外側スラット400をハブ316に対して延出または引き戻すように構成されている。外側スラット400が延出すると、図28に示されているように、プッシュロッド308が、通路310内を並進運動すなわちスライドして、スラット300が、図23および図24を用いて上記した要領で、延出位置まで移動する。
ここで図29および図30を参照されたい。骨鋸刃118の切歯119が、その一部が、骨鋸刃118の上側132を越えて上方に延出するか、または骨鋸刃118の底側126を越えて下方に延出するように形成されている実施形態では、骨鋸刃ガード120は、スリーブ500として具現することができる。スリーブ500は、骨鋸刃118の一部が位置付けされている内側チャンバ501を含む。スリーブ500は、リンク機構506、508によって1または複数のハブ502、504に結合されている。スリーブ500は、切歯119の先端間の距離512よりも小さい厚み510を有するため、骨鋸器具100が故障する可能性が低減されている。スリーブ500は、切歯119に向いて位置付けされた、端部522に画定されたスリット520を含む。スリット520は、スリーブの各側壁524で画定されており、スリーブ500の上側カバー部分526および下側カバー部分528を画定している。
使用の際、ハブ502、504を作動させて、スリーブ500を、リンク機構506、508を介してハブ502、504に対して引戻しまたは延出させることができる。骨鋸刃ガード120が引戻し位置にある場合、骨鋸刃118は、スリーブ500から延出し、スリーブの上側および下側カバー部分526、528は、図29に示されているように、互いに向かって閉じている。しかしながら、骨鋸刃ガード120が延出位置にある場合、スリーブ500は、図30に示されているように、上側および下側カバー部分526、528が互いに対して外側に曲がり、骨鋸刃118の切歯119上に延在するように、前方に移動している。スリーブ500は、そのスリーブ500の端部522が切歯119まで、または切歯119を越えて延出するように形成することができる。したがって、骨鋸刃ガード120が延出位置まで移動すると、スリーブ500により、骨鋸刃118の有効切削範囲が縮減される。
骨鋸刃ガード120に加えて、または別法として、他の装置および方法を用いて、骨鋸刃118の有効切削範囲を制御することができる。例えば、図31〜図33に例示されているように、骨鋸刃組立体120は、骨鋸刃118の開口内に画定された第2のウェッジ602および第1のウェッジ600を含むことができ、これらのウェッジ600、602は、骨鋸刃118によって画定された空間内に位置付けされている。第1のウェッジ600は、ヒンジ614によって切歯119に向いた端部604で骨鋸刃118に旋回可能に固定されている。例示的に、第1のウェッジ600は、実質的に平坦な底側606および傾斜した上側608を含む。
第2のウェッジ602は、リンク機構612によって鋸ガードハブ610に機能的に結合されている。ウェッジ602は、実質的に平坦な上側616および傾斜した底側618を含む。ウェッジ602は、そのウェッジ602の傾斜側618がウェッジ600の傾斜側608に面する、すなわち当接するように位置付けされている。
ウェッジ602は、ハブ610によって引戻しまたは延出させることができる。引戻し位置では、図31に示されているように、ウェッジ600、602は、骨鋸刃118の側面を越えて突出していない。したがって、骨鋸刃組立体104は、骨鋸刃118の厚みに等しい厚み620を有する。しかしながら、ウェッジ602が延出位置に位置付けされる際に、ウェッジ602が前方にスライドして、ウェッジ600が骨鋸刃118に対して外側に押し出される。したがって、延出位置では、骨鋸刃組立体104は、厚み620よりも大きい、骨鋸刃118およびウェッジ600によって画定された厚み622を有する。すなわち、組立体104の厚みは、ウェッジ602の位置によって制御可能である。
使用の際、図33に例示されているように、骨鋸刃組立体104の厚みを制御して、それによって患者の骨630内への骨鋸刃118の切削深さを制御することができる。このために、鋸ガードハブ610によってウェッジ602を所望の距離だけ延出させて、骨鋸刃組立体104の厚みを選択的に変更する。したがって、骨鋸刃118の所望の切削深さに達すると、骨鋸刃118および/またはウェッジ600が骨切削部634の側面632に接触して、それによって骨鋸刃118がさらに深く、または横向きに切削するのを防止する。加えて、ある実施形態では、骨鋸刃組立体104は、ウェッジ602が延出位置にくると、骨切削部634内に固定されるようになる。骨鋸刃組立体104は、ウェッジ602を引き戻し、かつ/または骨鋸102からの動力を停止して、骨切削部634から引き戻すことができる。
ここで図34〜図36を参照すると、別の実施形態では、骨鋸刃ガード120は、一対のバンパー700、702として具現されている。各バンパー700、702は、対応するプッシュロッド704、706にそれぞれ結合されている。バンパー700、702、およびプッシュロッド704,706は、骨鋸刃118の両側に位置付けされている。骨鋸刃118および骨鋸刃ガード120(すなわち、バンパー700、702およびプッシュロッド704、706)は、スリーブ708内に受容されている。骨鋸刃118の刃先710は、図34に示されているように、スリーブ708の端部712から延出している。詳細を後述するように、バンパー700、702は、引戻し位置ではスリーブ708内に配置されており、延出位置ではスリーブ708から突出している。
プッシュロッド704、706は、鋸ガードハブ716に機能的に結合されている。鋸ガードハブ716は、プッシュロッド704、706を延出または引き戻して、それによってバンパー700、702を延出または引き戻すことができる。バンパー700、702およびプッシュロッド704、706は、互いに一体にしてもよいし、別個にしてもよい。例示的に、バンパー700、702は、図35に示されているように、延出位置にある場合に骨鋸刃118の側面724、726に接触するように構成された内側傾斜側面720、722を含む実質的にウェッジ型の形状を有する。バンパー700、702は、動作の際に骨鋸刃118の接触に耐える十分に頑強なあらゆる材料から形成することができる。例えば、ある実施形態では、バンパー700、702は、これらのバンパー700、702が延出位置にくると、骨鋸刃118とバンパー700、702が音響信号を生成するように金属材料から形成されている。このような音響信号は、骨鋸刃ガード120が作動したことを外科医に知らせることができる。
図34に例示されているように、バンパー700、702が引戻し位置にある場合は、骨鋸刃118の切歯730が露出している。したがって、バンパー700、702が引戻し位置にある場合は、骨鋸刃118を用いて骨を切削することができる。上記したように、バンパー700、702は、ハブ716の作動によって延出位置に移動することができる。すなわち、ハブ716を制御して、プッシュロッド704、706を延出させ、次いでバンパー700、702を延出させることができる。図35に例示されているように、バンパー700、702が延出位置に移動すると、バンパー700、702は、骨鋸刃118よりも長い距離、スリーブ708から外側に延出する。バンパー700、702が、切歯730の端部を越えて延出するため、切歯730の切削が制限される。したがって、バンパー700、702が延出位置にあると、骨鋸刃118の骨を切削する能力が低下または失われる。
バンパー700、702が、図35に例示されている延出位置にあると、骨鋸刃118の運動が制限されることを理解されたい。すなわち、骨鋸刃118の周方向の運動が、バンパー700、702との接触によって制限され、この接触により、上記した音響信号が発生する。しかしながら、図36に例示されている別の実施形態では、バンパー700、702は、バンパー700と702との間の距離が、引戻し位置に対して延出位置で増大するように延出位置で外側に振れる(swing)ように構成することができる。バンパー700と702との間の距離の増大により、バンパー700、702が延出しても骨鋸刃118が通常の周方向の運動を維持することができる。このような実施形態では、スリーブは、バンパー700、702が互いに外側に振れることができるように、スリーブの端部712に向かって広がっている。加えて、バンパー700、702はそれぞれ、ヒンジ740、742によってプッシュロッド704、706に結合されている。
ここで図37〜図39を参照すると、別の実施形態では、骨鋸刃組立体104は、鋸刃切削深さガード800を含むことができる。切削深さガード800は、骨鋸刃118の底側804に固定されたハウジング802を含む。プッシュロッド806が、ハウジング802から延出している。ハウジング802は、プッシュロッド806をこのハウジング802に対して延出または引き戻すように構成され、かつプッシュロッド806に結合された、アクチュエータ808を含む。アクチュエータ808は、通信リンク812によって骨鋸ハブ810に通信可能に結合することができる。
使用の際、アクチュエータ808を制御して、骨鋸刃118の刃先814に対して所定の距離だけプッシュロッド806を移動させることができる。したがって、骨鋸刃118が切削できる深さは、プッシュロッド806の位置によって制限される。例えば、図39に示されているように、プッシュロッド806を選択された位置まで延出または引き戻して、骨鋸刃118の最大切削深さ816を決定することができる。プッシュロッド806の位置は、整形外科手術の前にプリセットする、すなわち予め設定するか、または切削速度および/または骨鋸刃118の位置などに基づいて整形外科手術の間に位置付けまたは再位置付けすることができる。
ある実施形態では、切削深さガード800は、任意の数のプッシュロッドを含むことができる。例えば、図38に例示されているように、切削深さガード800は、ハウジング802から延出した3つのプッシュロッド820、822、824を含むことができる。プッシュロッド820および824は、中心に位置するプッシュロッド822に対して所与の角度で位置付けされている。各プッシュロッド820、822、824は、1または複数のアクチュエータ826によってハウジング802に対して個別に延出するか、または引き戻すことができる。したがって、切削深さおよび周方向の切削角度は、プッシュロッド820、822、824の配置に基づいて制限または選択することができる。
ここで図40を参照されたい。整形外科手術中に、患者の骨を切削するために骨鋸刃器具100を用いるための方法900は、プロセスステップ902で始まる。プロセスステップ902では、患者の目的の骨の骨切削領域を決定する。この切削領域は、患者から除去する骨の量に一致する。例えば、全膝関節鏡手術では、切削領域は、患者の大腿骨の内側顆および外側顆の一部に一致しうる。切削領域は、X線などの予め生成されたメディカルイメージに基づいて決定することができる。
プロセスステップ902で切削領域を決定したら、外科医は、整形外科手術を開始することができる。このために、プロセスステップ904で、患者の目的の骨(すなわち、切削する骨)を、コンピュータ支援整形外科手術システム10で位置合せする。このために、外科医は、基準アレイを目的の骨に結合し、図4に例示され、上記した位置合せ器具80などの位置合せポインタを用いて、目的の骨の輪郭をコンピュータ支援整形外科手術システム10で位置合せする。続いてプロセスステップ906で、骨鋸器具100を、この骨鋸器具100に結合された基準アレイ106を用いてコンピュータ支援整形外科手術システム10で位置合せする。骨鋸器具100は、他の整形外科手術器具と同様の要領で、システム10で位置合せすることができる。
目的の骨および骨鋸器具100がコンピュータ支援整形外科手術システム10で位置合せされたら、骨鋸器具100の位置をプロセスステップ908で決定する。このために、コンピュータ12は、カメラユニット14、16から、または骨鋸器具100の基準アレイ106と協働するように構成された他のセンサ装置からデータを受け取る。コンピュータ12は、図1〜図5を用いて上記したような要領で、このようなデータに基づいて座標系108(図6を参照)における骨鋸器具100の位置を決定する。骨鋸器具100の位置がコンピュータ12によって決定されたら、コンピュータ12は、センサ装置(例えば、カメラユニット14、16)から受け取ったデータに基づいた位置および向きに、ディスプレイ44上に骨鋸器具100の印を表示する。
続いてプロセスステップ912で、コンピュータ12は、骨鋸器具100がプロセスステップ902で決定された切削領域内にあるか否かを決定する。このために、コンピュータは、プロセスステップ908で決定された骨鋸器具100の位置を切削領域と比較するように構成されている。コンピュータ12が、骨鋸器具100が切削領域内にあると決定したら、アルゴリズム900が、コンピュータ12が骨鋸器具100の作動を可能にするプロセスステップ914に進む。すなわち、プロセスステップ914で、外科医が骨鋸器具100を用いて患者の目的の骨を切削することができる。
しかしながら、コンピュータ12が、骨鋸器具100がプロセスステップ902で決定した切削領域の外側にあると決定すると、コンピュータ12は、プロセスステップ916で、骨鋸器具100の骨鋸ガード120(または、切削深さガード800)を作動させる。このために、コンピュータ12は、通信リンク112を介して骨鋸器具100に信号を送信することができる。これに応答して、骨鋸器具100の骨鋸102が、ガードアクチュエータ116を作動させて骨鋸刃ガード120(または切削深さガード800)を延出位置に移動させ、骨鋸刃118の有効切削範囲を縮減する。すなわち、ガードアクチュエータ116と鋸ガードハブが協働して、骨鋸刃ガード120を延出位置に移動させる。
ある実施形態では、骨鋸102は、骨鋸器具100が切削領域内にない場合、プロセスステップ918で、動作を停止するように構成することもできる。すなわち、骨鋸器具100が、この骨鋸器具100がもはや切削領域内にないことを示す信号をコンピュータ12から受信すると、骨鋸102は、骨鋸刃118を停止する、または他の方法で骨鋸刃118の振動を停止するように構成されている。したがって、骨鋸器具100が切削領域外にあるときは必ず、骨鋸102の動作が停止され、骨鋸ガード120が作動される。
多数の異なるアルゴリズムを用いて、図40を用いて上記した方法900のステップ912で、骨鋸器具100が切削領域範囲内にあるか否かを決定することができる。例えば、一実施形態では、骨鋸器具100の切削平面を予測および確認するための方法1000を、図41に示されているように用いることができる。この方法1000は、患者の目的の骨の最終的な切削平面を決定するプロセスステップ1002で始まる。最終切削平面は、切削領域を決定する方法900のプロセスステップ902のサブステップとして決定することができる。最終切削平面は、骨の所望の量を除去するために骨鋸刃118が沿って切削する患者の骨の切除平面に一致する。最終切削平面は、X線などの予め生成したメディカルイメージに基づくことができる。
コンピュータ支援整形外科手術システム10は、骨を切削している外科医に、過度の骨が誤って除去されないように所望の最終切削平面を示す、または他の方法で知らせるように構成することができる。このような開始点により、システム10は、骨鋸刃118の運動を予測して、外科医の有効切削経路にあるか否かを監視することができる。このために、プロセスステップ1004で、コンピュータ支援整形外科システム10は、例えば、骨鋸刃118の最小切削回転弧(minimum cutting turning radius)に基づいて骨鋸器具100の骨鋸刃118の切削経路を予測する。例えば、図42に示されているように、骨鋸刃118の最小回転弧1102は、骨鋸刃118の幅1104および骨鋸刃118のクリアランス距離1106に基づいて決定することができる。クリアランス距離1106は、骨鋸刃118の幅1104に基づくことができ、骨鋸刃118の歯によって除去される骨材料の量の推定である。例えば、約20mmの幅1104を有する骨鋸刃118は、約0.24mmのクリアランス距離1106を有することができる。約75mmの幅1104を有する骨鋸刃118は、約3mmのクリアランス距離1106を有することができる。最小回転弧1102は、以下の式に基づいて決定することができる。
mRadius=(Width−δSaw)/2*δSaw)
この式において、
mRadiusは、最小回転弧1102であり、
Widthは、骨鋸刃118の幅1104であり、
δSawは、クリアランス距離1106である。
計算した最小回転弧1102に基づいて、コンピュータ支援整形外科手術システム10は、骨鋸刃118の切削経路を推測し、この切削経路を、詳細を後述する最終切削経路と比較することができる。上記の式を用いて、骨鋸刃118の側方変位を決定できることを理解されたい。同様の計算を用いて、骨鋸刃118の軸変位を決定できる。このような計算では、骨鋸刃118の幅1104は、骨鋸刃118が患者の骨1100内に刺入する可変距離によって置き換えられる。
プロセスステップ1006では、コンピュータ支援整形外科手術システム10は、骨鋸刃118の必要な再切削経路を決定し、プロセスステップ1004で決定した切削経路に基づいて、最終切削平面を得る。最小回転弧1102は、必要な再切削経路の決定においても考慮することもできる。
プロセスステップ1108で、コンピュータ支援整形外科手術システム10は、ステップ1004で計算した骨鋸刃118の切削経路を、プロセスステップ1002で決定した最終切削経路と比較する。計算した骨鋸刃118の切削経路が、プロセスステップ1002で決定した最終切削平面よりも下の切削平面になると、方法1000は、方法900のステップ916(図40を参照)に進み、骨鋸刃ガード120が作動されるか、または別の方法で、骨鋸刃118の切歯の有効切削範囲が縮減される。しかしながら、計算した切削経路が最終切削平面と同じまたはそれよりも上にある場合、方法1000は、ステップ914に進み、コンピュータ支援整形外科手術システム10が、骨鋸器具100の動作を可能にする。ステップ1104で決定した骨鋸刃118の切削経路を最終切削経路と比較するのに加えて、システム10は、ステップ1006で決定した再切削経路がプロセスステップ1002で決定した最終切削平面を達成するのに許容可能であるか否かを決定する。許容可能なら、方法1000はステップ914に進む。しかしながら、必要な再切削経路が許容不可能な場合(例えば、再切削経路が、骨鋸刃118で達成可能な最小回転弧よりも小さい最小回転弧を必要とする場合)、方法1000は、上記したようにステップ916に進む。
本開示を、図面で詳細に例示し、上記の通り詳細に説明してきたが、このような例示および説明は、単なる例示であり、特徴を限定するものではなく、例示的な実施形態のみを図示および説明したものであり、本開示の精神の範囲内の全ての変更形態および変形形態が保護されることが望ましいことを理解されたい。
本明細書に記載したシステムおよび方法の様々な特徴から生じる本開示の複数の利点が存在する。本開示のシステムおよび方法の代替形態は、開示した全ての特徴を含まなくてもよいが、このような特徴の少なくともいくつかの利点から恩恵を受けることに留意されたい。当業者であれば、本発明の1または複数の特徴を含み、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の精神および範囲内であるシステムおよび方法の実施に容易に想到するであろう。
〔実施の態様〕
(1)骨鋸器具を用いて患者の骨を切削するための方法において、
コンピュータ支援整形外科手術システムによって定めされた座標系内において、切削する骨の領域に相当する、切削領域を決定するステップと、
前記座標系において前記骨鋸器具の位置を決定するステップと、
前記骨鋸器具が前記切削領域外にある場合に、前記骨鋸器具の骨鋸刃ガードを作動させるステップと、
を含む、方法。
(2)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、前記骨鋸器具の鋸刃の有効切削範囲を縮減するステップを含む、方法。
(3)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、前記骨鋸刃ガードを用いて骨鋸刃の切歯の少なくとも一部を覆うステップを含む、方法。
(4)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、前記骨鋸器具の骨鋸に対して前記骨鋸刃ガードを延出させるステップを含む、方法。
(5)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、前記骨鋸刃器具の骨鋸刃に対して実質的に平行な方向に前記骨鋸刃ガードを移動させるステップを含む、方法。
(6)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、スラットを前進させて、このスラットが前記骨鋸器具の骨鋸刃の切歯の一部を覆うようにするステップを含む、方法。
(7)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、
前記骨鋸刃器具の骨鋸刃の第1の側上に位置付けされた第1のスラットを前進させて、この第1のスラットが、前記第1の側上の前記骨鋸刃の前記切歯の一部を覆うようにするステップ、および、
前記骨鋸刃の第2の側上に位置付けされた第2のスラットを前進させて、この第2のスラットが前記第2の側上の前記骨鋸刃の前記切歯の一部を覆うようにするステップ、を含む、方法。
(8)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸器具が前記切削領域外にある場合に、前記骨鋸器具の鋸刃の運動を低減するステップ、
をさらに含む、方法。
(9)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、骨鋸刃の第1の切歯と第2の切歯の間の前記骨鋸刃に画定されたスロット内に位置付けされ、かつ、前記骨鋸刃と同一平面にある、スラットを延出させるステップを含む、方法。
(10)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、骨鋸刃に画定された内部通路内に位置付けされたロッドを延出させるステップを含む、方法。
(11)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、骨鋸刃の刃先上にスリーブを位置付けするステップをさらに含む、方法。
(12)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、骨鋸刃が切削できる深さを浅くするステップを含む、方法。
(13)実施態様(1)に記載の方法において、
前記骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、
(i)骨鋸刃の第1の側に面した第1のバンパーを延出位置まで延出させるステップと、
(ii)骨鋸刃の第2の側に面した第2のバンパーを延出位置まで延出させるステップであって、前記第1のバンパーおよび前記第2のバンパーが前記延出位置にある場合、動作の際に、前記骨鋸刃が前記第1のバンパーおよび前記第2のバンパーに周期的に接触する、ステップと、を含む、方法。
(14)骨鋸と共に使用するための骨鋸刃組立体であって、
前記骨鋸のチャックに結合されるように構成された取付け端部、および多数の切歯を有する刃先を有する、骨鋸刃と、
前記骨鋸刃に結合された骨鋸刃ガードであって、前記骨鋸刃に対して引戻し位置から延出位置まで移動可能であり、前記延出位置に位置されている場合、前記骨鋸刃の有効切削範囲を縮減する、骨鋸刃ガードと、
を含む、骨鋸刃組立体。
(15)実施態様(14)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記骨鋸刃ガードは、前記延出位置にある場合、前記骨鋸刃の前記多数の切歯の一部を覆う、骨鋸刃組立体。
(16)実施態様(14)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記骨鋸刃ガードは、前記骨鋸刃の幅に少なくとも等しい幅を有するスラットを含む、骨鋸刃組立体。
(17)実施態様(14)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記骨鋸刃ガードは、延出位置に移動可能な複数のスラットを含み、これら複数のスラットはそれぞれ、前記延出位置にある場合、前記骨鋸刃の多数の切歯の一部を覆う、骨鋸刃組立体。
(18)実施態様(14)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記骨鋸刃ガードは、前記骨鋸刃の第1の側に位置付けされた第1の骨鋸刃ガード、および前記骨鋸刃の第2の側に位置付けされた第2の骨鋸刃ガードを含む、骨鋸刃組立体。
(19)実施態様(18)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記第1の骨鋸刃ガードおよび前記第2の骨鋸刃ガードはそれぞれ、延出位置に移動可能な複数のスラットを含み、これら複数のスラットはそれぞれ、前記延出位置にある場合、前記骨鋸刃の多数の切歯の一部を覆う、骨鋸刃組立体。
(20)実施態様(14)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記骨鋸刃ガードは、前記骨鋸刃と同一平面にある複数のスラットを含む、骨鋸刃組立体。
(21)実施態様(20)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記複数のスラットはそれぞれ、前記骨鋸刃に画定された対応するスロット内に位置付けされ、前記延出位置にある場合、前記骨鋸刃の端部を越えて延在する、骨鋸刃組立体。
(22)実施態様(21)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記複数のスラットはそれぞれ、前記スラットの側壁から外側に突出したレールを含み、このレールは、前記骨鋸刃の細長い切歯の側壁に画定されたスロット内に受容されている、骨鋸刃組立体。
(23)実施態様(20)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記骨鋸刃ガードは、前記複数のスラットに結合され、かつ、前記骨鋸刃に画定された内部通路内に位置付けされた、プッシュロッドを含む、骨鋸刃組立体。
(24)実施態様(14)に記載の骨鋸刃組立体において、
前記骨鋸刃ガードは、第1のバンパーおよび第2のバンパーを含み、前記第1のバンパーは、前記骨鋸刃の第1の側に向いて位置付けされており、前記第2のバンパーは、前記骨鋸刃の第2の側に向いて位置付けされており、
前記骨鋸刃は、前記第1のバンパーおよび前記第2のバンパーが前記延出位置にある場合、動作の際に、前記第1のバンパーおよび前記第2のバンパーに周期的に接触する、骨鋸刃組立体。
(25)骨鋸と共に使用するための骨鋸刃組立体において、
前記骨鋸のチャックに結合されるように構成された取付け端部、および多数の切歯を有する刃先(cutting end)を有する、骨鋸刃と、
前記骨鋸刃に結合されたアクチュエータと、
前記アクチュエータに機能的に結合されたロッドであって、前記アクチュエータによって引戻し位置と延出位置との間で移動可能であり、前記骨鋸刃の最大切削深さが、前記ロッドの位置に基づいて選択的に決定される、ロッドと、
を含む、骨鋸刃組立体。
(26)骨鋸器具を用いて患者の骨を切削するための方法において、
コンピュータ支援整形外科手術システムによって定められた座標系において、切削される骨の領域に相当する、切削領域を決定するステップと、
前記座標系において前記骨鋸器具に位置を決定するステップと、
前記骨鋸器具が前記切削領域外にある場合に、前記骨鋸器具の骨鋸刃の切歯の有効切削範囲を縮減するステップと、
を含む、方法。
(27)実施態様(26)に記載の方法において、
前記切歯の前記有効切削範囲を縮減する前記ステップは、骨鋸刃ガードを作動させるステップを含む、方法。
(28)実施態様(27)に記載の方法において、
骨鋸刃ガードを作動させる前記ステップは、前記骨鋸刃と同一平面に位置付けされた複数のスラットを延出させて、これら複数のスラットが、前記骨鋸刃の切歯を越えて延在するようにするステップを含む、方法。
(29)実施態様(26)に記載の方法において、
前記切歯の前記有効切削範囲を縮減する前記ステップは、前記骨鋸器具の骨鋸刃組立体の厚みを変更するステップを含む、方法。
(30)実施態様(29)に記載の方法において、
前記切歯の前記有効切削範囲を縮減する前記ステップは、前記骨鋸刃が前記患者の骨に刺入できる深さを浅くするステップを含む、方法。
コンピュータ支援整形外科手術(CAOS)システムの斜視図である。 図1のCAOSシステムの簡易線図である。 骨の位置検出器具の斜視図である。 図1のシステムと共に使用するための位置合せ器具の斜視図である。 図1のシステムと共に用いるための整形外科手術器具の斜視図である。 骨鋸器具を含む図2のコンピュータ支援整形外科手術(CAOS)システムの簡易線図である。 図6の骨鋸器具の一実施形態の斜視図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の一実施形態の斜視図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図8の骨鋸刃組立体の斜視図である。 図8の骨鋸刃組立体の平面図である。 図9の骨鋸刃組立体の平面図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の別の実施形態の斜視図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図12の骨鋸刃組立体の斜視図である。 図12の骨鋸刃組立体の平面図である。 図13の骨鋸刃組立体の平面図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の側面図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図16の骨鋸刃組立体の側面図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の別の実施形態の側面図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図18の骨鋸刃組立体の側面図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の別の実施形態の平面図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図20の骨鋸刃組立体の平面図である。 図20の骨鋸刃組立体の側断面図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の別の実施形態の平面図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図23の骨鋸刃組立体の平面図である。 図23の線25‐25にほぼ沿って見た骨鋸刃組立体の断面図である。 図23の線26‐26にほぼ沿って見た骨鋸刃組立体の断面図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の別の実施形態の平面図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図27の骨鋸刃組立体の平面図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の別の実施形態の側面図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図29の骨鋸刃組立体の側面図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の別の実施形態の側面図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図30の骨鋸刃組立体の側面図である。 骨切除処置中の図30の骨鋸刃組立体の側面図である。 引戻し位置にある骨鋸刃ガードを有する図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の別の実施形態の平面図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図34の骨鋸刃組立体の平面図である。 延出位置にある骨鋸刃ガードを有する図34の骨鋸刃組立体の別の実施形態の平面図である。 切削深さガードを含む図6の骨鋸器具の骨鋸刃組立体の別の実施形態の側面図である。 図37の骨鋸組立体の別の実施形態の底面図である。 骨切除処置中の図37の骨鋸刃組立体の側面図である。 骨鋸器具を用いて患者の骨を切削するための方法のフローチャートである。 骨鋸器具が切削領域内にあるか否かを決定するための図40の方法の下位の方法のフローチャートである。 動作中の骨鋸器具の骨鋸刃の斜視図である。

Claims (10)

  1. 骨鋸と共に使用するための骨鋸刃組立体であって、
    前記骨鋸のチャックに結合されるように構成された取付け端部、および多数の切歯を有する刃先を有する、骨鋸刃と、
    前記骨鋸刃に結合された骨鋸刃ガードであって、前記骨鋸刃に対して引戻し位置から延出位置まで移動可能であり、前記延出位置に位置されている場合、前記骨鋸刃の有効切削範囲を縮減する、骨鋸刃ガードと、
    を含む、骨鋸刃組立体。
  2. 請求項1に記載の骨鋸刃組立体において、
    前記骨鋸刃ガードは、前記骨鋸刃の幅に少なくとも等しい幅を有するスラットを含む、骨鋸刃組立体。
  3. 請求項1に記載の骨鋸刃組立体において、
    前記骨鋸刃ガードは、延出位置に移動可能な複数のスラットを含み、これら複数のスラットはそれぞれ、前記延出位置にある場合、前記骨鋸刃の多数の切歯の一部を覆う、骨鋸刃組立体。
  4. 請求項1に記載の骨鋸刃組立体において、
    前記骨鋸刃ガードは、前記骨鋸刃の第1の側に位置付けされた第1の骨鋸刃ガード、および前記骨鋸刃の第2の側に位置付けされた第2の骨鋸刃ガードを含む、骨鋸刃組立体。
  5. 請求項4に記載の骨鋸刃組立体において、
    前記第1の骨鋸刃ガードおよび前記第2の骨鋸刃ガードはそれぞれ、延出位置に移動可能な複数のスラットを含み、これら複数のスラットはそれぞれ、前記延出位置にある場合、前記骨鋸刃の多数の切歯の一部を覆う、骨鋸刃組立体。
  6. 請求項1に記載の骨鋸刃組立体において、
    前記骨鋸刃ガードは、前記骨鋸刃と同一平面にある複数のスラットを含む、骨鋸刃組立体。
  7. 請求項6に記載の骨鋸刃組立体において、
    前記複数のスラットはそれぞれ、前記骨鋸刃に画定された対応するスロット内に位置付けされ、前記延出位置にある場合、前記骨鋸刃の端部を越えて延在する、骨鋸刃組立体。
  8. 請求項7に記載の骨鋸刃組立体において、
    前記複数のスラットはそれぞれ、前記スラットの側壁から外側に突出したレールを含み、このレールは、前記骨鋸刃の細長い切歯の側壁に画定されたスロット内に受容されている、骨鋸刃組立体。
  9. 請求項6に記載の骨鋸刃組立体において、
    前記骨鋸刃ガードは、前記複数のスラットに結合され、かつ、前記骨鋸刃に画定された内部通路内に位置付けされた、プッシュロッドを含む、骨鋸刃組立体。
  10. 請求項1に記載の骨鋸刃組立体において、
    前記骨鋸刃ガードは、第1のバンパーおよび第2のバンパーを含み、前記第1のバンパーは、前記骨鋸刃の第1の側に向いて位置付けされており、前記第2のバンパーは、前記骨鋸刃の第2の側に向いて位置付けされており、
    前記骨鋸刃は、前記第1のバンパーおよび前記第2のバンパーが前記延出位置にある場合、動作の際に、前記第1のバンパーおよび前記第2のバンパーに周期的に接触する、骨鋸刃組立体。
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