JP2012500667A - 人工膝関節の部分置換術および全置換術の際の力の感知法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は概して、医療用外科装置、システムおよび方法に関する。より具体的には、本発明は、人工膝関節形成術の際の屈曲間隙および/または伸展間隙における力の測定を含む、膝手術を向上させるための装置、システムおよび方法に関する。
本発明の態様は、手術中の膝の空間内の力を測定するためのシステム、装置および方法を提供する。そのような力は膝の靭帯における張力により引き起こされ得る。大腿骨部材を遠位大腿骨に係合させる。膝が屈曲、部分伸展または完全伸展している間に、力センサおよびゲージシムを大腿骨部材の端部と脛骨プラトーとの間の間隙中に配置して、それらの間の力を測定することができる。力センサは、力の正確かつ数量化可能な測定値を与えることで、人工膝関節置換術および靭帯張力バランシングをさらに正確にし、標準化し、繰り返し可能にする。力センサは、薄い力感知遠位部と近位ハンドル部とを含む細長いハウジングを含む。センサ素子は、細長いハウジングの薄い力感知遠位部内に設置される。
システム、装置および方法の以下の例示的態様を、人工膝関節部分置換術および人工膝関節全置換術の際の力の感知の文脈で説明する。これは例示目的のみとして意図されており、当業者は、本明細書で開示されているシステム、装置および方法がいくつかの他の用途に使用可能であり、したがって膝手術に限定されないということを認識するであろう。以下の詳細な説明を読み、かつ全体を通じて同様の番号が同様の部品を指す添付の図面を参照することにより、特徴および利点が明らかになるであろう。
Claims (63)
- 細長いハウジングとセンサ素子とを含む力センサを含む、解剖学的関節の空間内の力を測定するためのシステムであって、該細長いハウジングが薄い力感知遠位部と近位ハンドル部とを含み、該薄い力感知遠位部が該センサ素子を含む、システム。
- 解剖学的関節が膝であり、該解剖学的関節の空間内の力が該膝に隣接する靭帯により引き起こされる、請求項1記載のシステム。
- 解剖学的関節が肘関節、椎間関節、股関節、足首関節および肩関節からなる群より選択される、請求項1記載のシステム。
- 細長いハウジングが、薄い遠位部の近位にありかつ近位ハンドル部の遠位にあるストップ部をさらに含む、請求項1記載のシステム。
- センサ素子が力感知部材を含む、請求項1記載のシステム。
- 力感知部材が圧電センサ、力感知抵抗器、力感知コンデンサ、ひずみゲージ、ロードセル、圧力センサおよび他の力センサからなる群より選択される、請求項5記載のシステム。
- 細長いハウジングの薄い遠位部が幅広い遠位領域と薄い近位領域とを含み、センサ素子の力感知部材が該細長いハウジングの該幅広い遠位領域内に設置される、請求項5記載のシステム。
- センサ素子が、力感知部材の近位に延在する遠位配線部をさらに含む、請求項7記載のシステム。
- 感知された力のデータを処理してユーザーに提供するための使用可能データとするために、センサ素子と結合しているプロセッサと;
該プロセッサと結合しておりかつ該使用可能データを表示するように適合化されている、視覚ディスプレイと
をさらに含む、請求項1記載のシステム。 - 視覚ディスプレイが近位ハンドル部に取り付けられている、請求項9記載のシステム。
- 表示ディスプレイが複数の異なる着色光を含み、光が、センサ素子に印加される力の個別の漸進的変化に応答して照射され、さらに各照射光が、センサに印加される力の増加に対応している、請求項9記載のシステム。
- 視覚ディスプレイが複数の異なる着色光を含み、各光が、センサ素子により検出される異なる所定の力に応答して別々に照射される、請求項9記載のシステム。
- 視覚ディスプレイが無線でプロセッサと結合している、請求項9記載のシステム。
- 視覚ディスプレイが、赤外線接続、高周波接続、BlueTooth(登録商標)接続、Z-Wave接続およびZigbee(登録商標)接続のうち少なくとも1つを通じて、無線でプロセッサと結合している、請求項13記載のシステム。
- プロセッサおよび視覚ディスプレイのうち少なくとも1つに結合している有形媒体をさらに含み、該有形媒体が測定された力の値を記録するように構成されている、請求項9記載のシステム。
- 凹形でありかつ顆部接触区域を有する少なくとも1つのゲージシムをさらに含む、請求項1記載のシステム。
- 薄い遠位力感知部の長さが、少なくとも1つのゲージシムの顆部接触区域の長さと一致している、請求項16記載のシステム。
- 細長いバーが平坦な第1の側面と該第1の側面に対向するテーパ状の第2の側面とを有する、請求項16記載のシステム。
- 平坦な第1の側面が、少なくとも1つのゲージシムと一致するように適合化されている、請求項18記載のシステム。
- テーパ状の第2の側面が、細長いバーの遠位端に向かってテーパ状になっている、請求項18記載のシステム。
- ストップ部が薄い遠位部よりも厚い、請求項4記載のシステム。
- ストップ部が、解剖学的関節中への手持ち型力センサの挿入距離を限定するために薄い部分の遠位端に垂直に取り付けられている、請求項4記載のシステム。
- 近位ハンドル部が薄い遠位力感知部よりも厚い、請求項1記載のシステム。
- 近位ハンドル部に取り付けられている光源をさらに含み、該光源が、約90度屈曲状態の膝において大腿骨部材と脛骨プラトーとの間の間隙中に力センサを設置する際に大腿骨コンポーネントの顆部中心の正中線を捕捉するために、遠位大腿骨の前部に向かって力感知パッドを横切って可視光の線を放射するように構成されている、請求項1記載のシステム。
- 光が、屈曲の際の大腿骨コンポーネントの顆部中心との回転位置合わせを示す、請求項24記載のシステム。
- 近位ハンドル部に取り付けられている光源をさらに含み、該光源が、伸展状態の膝において大腿骨部材と脛骨プラトーとの間の間隙中に力センサを設置する際に臀部中心の位置を捕捉するために、臀部に向かって力感知パッドを横切って可視光の線を放射するように構成されている、請求項1記載のシステム。
- 光がレーザーである、請求項24または26記載のシステム。
- 細長いハウジングとセンサ素子とを含む、解剖学的関節の空間内の力を測定するための手持ち型装置であって、該細長いハウジングが薄い力感知遠位部と近位ハンドル部とを含み、該薄い力感知遠位部が該センサ素子を含む、手持ち型装置。
- 細長いハウジングが、薄い遠位部の近位にありかつ近位ハンドル部の遠位にあるストップ部をさらに含む、請求項28記載の装置。
- 解剖学的関節が膝であり、該解剖学的関節の空間内の力が該膝に隣接する靭帯により引き起こされる、請求項28記載の装置。
- 解剖学的関節が肘関節、椎間関節、股関節、足首関節および肩関節からなる群より選択される、請求項28記載の装置。
- センサ素子が力感知部材を含む、請求項28記載の装置。
- 力感知部材が、圧電センサ、力感知抵抗器、力感知コンデンサ、ひずみゲージ、ロードセル、圧力センサおよび他の力センサからなる群より選択される、請求項32記載の装置。
- 細長いハウジングの薄い遠位部が幅広い遠位領域と薄い近位領域とを含み、力感知部材がセンサ素子を含む、請求項32記載の装置。
- センサ素子が、力感知部材の近位に延在する遠位配線部をさらに含む、請求項34記載の装置。
- 感知された力のデータを処理してユーザーに提供するための使用可能データとするために、センサ素子と結合しているプロセッサと; 該プロセッサと結合しておりかつ該使用可能データを表示するように適合化されている、視覚ディスプレイとをさらに含む、請求項28記載の装置。
- センサ素子およびプロセッサと結合している電源をさらに含む、請求項36記載の装置。
- 細長いハウジングが、平坦な第1の側面と該第1の側面に対向するテーパ状の第2の側面とを有する、請求項28記載の装置。
- テーパ状の第2の側面が、細長いハウジングの遠位端に向かってテーパ状になっている、請求項38記載の装置。
- ストップ部が薄い遠位力感知部よりも厚い、請求項28記載の装置。
- 近位ハンドル部が薄い遠位部よりも厚い、請求項28記載の装置。
- 遠位大腿骨と近位脛骨との間の間隙中に力センサを配置する段階;および
膝の靭帯が力センサの力感知部に及ぼす力を測定する段階
を含む、手術中の膝の空間内の力を測定するための方法。 - 遠位大腿骨と近位脛骨との間の間隙中に力センサを配置する段階が、近位脛骨プラトーの上に該力センサの遠位部を配置することを含む、請求項42記載の方法。
- 力センサを間隙中に配置し、膝が屈曲状態の時に力を測定する、請求項43記載の方法。
- 力センサを間隙中に配置し、膝が部分的に伸展している時に力を測定する、請求項43記載の方法。
- 力センサを間隙中に配置し、膝が完全な伸展状態の時に力を測定する、請求項43記載の方法。
- 近位脛骨または遠位大腿骨のうち一方から切除された骨により増加した間隙内の力を測定するために、移動可能に力センサに結合しているゲージシムと共に、該力センサを間隙中に配置する段階をさらに含む、請求項42記載の方法。
- 移動可能に結合しているゲージシムの厚さと力センサの厚さとの組み合わせが、膝の靭帯が許容される張力に調節されたことを示す力測定値を与える場合に、該膝の該靭帯における自然張力が実現される、請求項47記載の方法。
- 測定された力に基づくデータを処理してユーザーに提供するための使用可能データとする段階;および
該使用可能データを視覚ディスプレイ上に表示する段階
をさらに含む、請求項42記載の方法。 - 同定された解剖学的もしくは外科的な標識または装置のうち1つに対して力センサを位置合わせするために、該力センサを間隙中に繰り返し可能な様式で多数回配置する段階
をさらに含む、請求項42記載の方法。 - 間隙の前面より入って該間隙の後面の同一位置で停止する力センサを該間隙中に多数回配置する段階をさらに含む、請求項50記載の方法。
- 同定された解剖学的もしくは外科的な標識または装置のうち1つに対して力センサを当接させることで間隙の同一後面で停止させる段階をさらに含む、請求項51記載の方法。
- 間隙の前面より入って該間隙の後面の同一位置で停止する力センサを該間隙中に多数回配置する段階、および解剖学的もしくは外科的な標識または装置のうち1つに対して同一の向きで該力センサを回転可能に位置合わせする段階をさらに含む、請求項50記載の方法。
- 力センサ上のまたは該力センサから投射される光の線またはビームを可視化することにより、解剖学的もしくは外科的な標識または装置のうち1つに対して同一の向きで該力センサを回転可能に位置合わせする段階をさらに含む、請求項53記載の方法。
- 視覚ディスプレイに結合した有形媒体に使用可能データを記録する段階をさらに含む、請求項42記載の方法。
- 膝の靭帯が力センサの力感知部に及ぼす力を測定する段階が、
該力センサの薄い力感知部のセンサ素子に電圧を伝達すること;
該センサ素子を通過した後で電圧を測定すること;
該センサ素子に伝達された電圧に対する該センサ素子を通過した電圧の割合を決定すること;および
測定される力を該割合より導出すること
を含む、請求項42記載の方法。 - 以下の段階を含む、手術中の解剖学的関節の空間内の力を測定するための方法であって、該解剖学的関節が、第1の端部を有する第1の骨および該第1の端部に対向する第2の端部を有する第2の骨を含む、方法:
該第1の骨の該第1の端部に人工関節を係合させる段階;
該人工関節と該第2の骨の該第2の端部との間の間隙中に力センサを配置する段階;
該第1の骨の該第1の端部と該第2の骨の該第2の端部との間で互いに対して及ぼされる力を該力センサの力感知部によって測定する段階;および
該間隙から該力センサを取り外す段階。 - 間隙中に力センサを配置する段階が、第2の骨の第2の端部の上に該力センサの遠位部を配置することを含む、請求項57記載の方法。
- 間隙中にゲージシムを配置する段階
をさらに含む、請求項57記載の方法。 - 測定された力に基づくデータを処理して、ユーザーに提供するための使用可能データとする段階;および
該使用可能データを視覚ディスプレイ上に表示する段階
をさらに含む、請求項57記載の方法。 - 視覚ディスプレイに結合した有形媒体に使用可能データを記録する段階をさらに含む、請求項60記載の方法。
- 力を測定する段階が、
力センサの力感知部のセンサ素子に電圧を伝達すること;
該センサ素子を通過した後で電圧を測定すること;
該センサ素子に伝達された電圧に対する該センサ素子を通過した電圧の割合を決定すること;および
測定される力を該割合より導出すること
を含む、請求項57記載の方法。 - 解剖学的関節が膝関節、肘関節、椎間関節、股関節、足首関節および肩関節からなる群より選択される、請求項57記載の方法。
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