JP2012527928A - 骨切断組立体 - Google Patents

Abstract

外科処置中に骨を切断するのに使用される組立体は、切断ツールと、ガイドブロックと、を含む。切断ツールは、刃、およびその刃に切断運動を与える駆動ユニットを含む。ガイドブロックは、骨に接して位置付けられてよく、切断工程中に刃をガイドする基準表面を有し、ガイドブロックは、刃の適切な整列を示す基準点を提供するスクリーン表面を有する。切断ツールは、刃がガイド表面と接触すると、刃に平行な方向に、ガイドブロックのスクリーン表面上へと平行光線を向ける手段を含み、刃の軸と光線との間の距離は、基準表面とスクリーン表面の基準点との間の距離に等しい。

Description

開示の内容

この発明は、外科処置中、骨を切断するのに使用される組立体に関する。

整形外科用関節プロテーゼを置換する処置など、整形外科処置の結果は、骨を準備する正確さに左右される。骨の準備には、しばしば、例えば鋸、またはドリル、またはバー切断ツール（burr cutting tool）などのツールを使用して、骨を切断することを伴う。正確さには、切り口が正確に位置し、かつ正確に方向付けられることが必要とされる。

切り口を正確に位置させるために、切断ガイドを使用することは、一般的である。その後の切断工程のために骨を準備する工程で、例えばピンによって、切断ガイドを骨に固定することができる。切断ガイドは、ガイド表面をもたらし、ガイド表面は、切断工程中に切断ツールの刃を支持することができる。例えば、切断ツールが、往復式の刃を備えた鋸である場合、ガイド表面は、通常平坦であり、例えば、露出した平坦な表面、またはスロットの形をしている。切断ツールが、ドリル、または回転ビットを備えたバーカッター（burr cutter）である場合、ガイド表面はボアであってよい。

刃の軸に平行でない構成要素を有する切断ツールに力を加えることに起因する不正確さを最小限にすることが望ましい。そのような力により刃が傾く場合があり、刃がガイドスロットまたはボアにぴったり嵌まっていない場合は特に、刃の場所もしくは向き、またはその両方に不正確さをもたらしてしまう。そのような力は、刃を曲げる傾向もある。

本発明は、切断ツールから、切断ガイドのスクリーン表面上へ、切断刃に平行な方向に光線が向けられる組立体を提供し、スクリーン表面は、刃の適切な整列を示す、基準点を提供する。

したがって、一態様では、本発明は、外科処置中に骨を切断するのに使用される組立体を提供し、この組立体は、
ａ．刃、および刃に切断運動を与える駆動ユニットを含む、切断ツールと、
ｂ．骨に接して位置付けられてよく、また切断工程中に刃をガイドする基準表面を有する、ガイドブロックであって、ガイドブロックは、刃の適切な整列を示すため基準点を提供するスクリーン表面を有する、ガイドブロックと、
を含み、
切断ツールは、刃がガイド表面と接触すると、平行光線（collimated beam of light）を、ガイドブロックのスクリーン表面上へと、刃に平行な方向に向ける手段を含み、刃の軸と光線との間の距離は、基準表面とスクリーン表面の基準点との間の距離に等しい。

本発明の組立体は、切断刃に対して、刃の軸に垂直な方向の成分を有する力を加えたことの可視表示を、外科医に与える。刃の軸に垂直な方向の成分を有する力を刃に加えたことの表示は、スクリーン上の光線の入射点と基準マークとの相対位置により、明らかとなる。そのような力は、刃を基準表面の１つもしくは複数のエッジに優先的に寄りかからせるか、または刃を曲げるか、またはその両方を行わせる傾向がある。このように加えられた力は、基準表面が（スロットもしくはボアの形態で閉じているというより）開いているか、または刃がスロットもしくはボアに緩く嵌まっている場合は特に、刃で作った切り口の場所もしくは向きまたはその両方に不正確さをもたらし得る。屈曲力により、刃と基準表面との間にさらなる摩擦が生じる場合があり、刃または基準表面またはそれら各々の磨耗、および望ましくない磨耗破片の生成につながる可能性がある。振動により、ピン、もしくはガイドブロックを骨に固定するのに使用される他の構成要素上での、ガイドブロックの望ましくない運動、またはそのようなピンの緩みが生じる場合がある。

本発明は、切断ガイドの基準表面を使用して、切断ツールの刃を位置させる。光源は、基準表面に関連して位置付けられると、基準表面と共に、刃の整列に関する情報を提供する。

基準点は、例えばスクリーン表面上のくぼんだ輪郭もしくは隆起した輪郭の形態をした、スクリーン表面上の基準マーク、または、周辺の表面の色と対照をなす色でスクリーン表面に印刷されたマーク、または、くぼんだ輪郭もしくは隆起した輪郭と印刷したマークとの組み合わせであってよい。

基準点は、スクリーンのエッジにより提供され得る。

ガイドブロックの基準表面は、概ね平坦で、例えばブロックの露出表面によって、またはスロットによって、提供され得る。これは、鋸刃またはバーカッターの回転ビットをガイドするのに使用され得る。基準点は、基準表面に平行に延びる線の形であってよい。好ましくは、この線は切れずにつながっている。しかしながら、線は、途切れていてもよく、例えば点線もしくは破線（line of dots or dashes）により提供され得る。基準点を提供する線は、スクリーンのエッジにより画定され得る。

基準表面は、ボアにより提供され得る。基準表面は、ボアの中をスライドすることができるドリルの回転ビットなどのボア形成ツールをガイドするのに使用され得る。基準マークは、ガイドブロックのボアから所定の距離に位置する点に印を付けることができる。

組立体は、光線の供給源を提供する光源を含むことができる。光源は、切断ツールに据え付けられてよく、光線を向ける手段の一部となるか、またはそれを形成する。光源はレーザーであってよい。レーザー供給源の選択は、放たれる光の可視性を考慮して、行われなくてはならない。いくつかの適用では、レーザー供給源が緑色の光を放つことが好ましい場合がある。考慮すべき他の要因には、電力供給、熱の発生、および他の安全性の問題が含まれる。適切な光源は、市販されている。

組立体は、供給源から切断ツールに光を運ぶ光ファイバー光導管（fibre optic light conduit）を含むことができる。光ファイバー光導管は、平行光線を向ける自由端部を有してよく、その自由端部で切断ツールに固定されており、光線を向ける手段の一部となるか、またはそれを形成する。光ファイバー光導管は、光源を切断ツールから離して位置させることができるという利点を有し、ツールを、あまりかさばらないようにすることができ、光源用の電力を切断ツールに供給する必要がない。光ファイバー光導管および光源の双方が、切断ツール上に設けられてもよく、これら２つの構成要素は、光線を向ける手段の一部となるか、またはそれを形成する。組立体は、光源を含んでよく、この光源は、切断ツールから離れており、光ファイバー光導管によって切断ツールに接続される。

平行光線を向ける手段は、切断ツールに固定すべきであり、この光線は、刃の使用中、刃の軸に平行に向けられる。刃が鋸刃である場合、刃は、駆動ユニットによってある平面で左右に往復するようにしてもよい。光線は、その平面に平行に向けなければならない。光線源は、刃と共に往復することができる。しかしながら、光線は、例えば刃に往復運動を与える駆動体に、刃が往復するときには固定されているのが好ましい。刃が、軸の周りで回転するビット（例えばドリルビット、またはバーカッターのビット）である場合、光線を、その軸に平行に向けなければならない。光線を向ける手段は、切断ツールに十分堅く固定されなければならず、切断ツールが使用中の場合に、例えばクランプによって動かされない。例えば、クランプは、切断ツール本体を取り囲んでよく、または、切断ツール本体にねじ込まれてもよい。

好ましくは、スクリーン表面は、ガイドブロックに取り外し可能に据え付けられ得るスクリーンにより提供される。取り外し可能なスクリーン表面は、切断工程後にガイドブロックから取り外されてよい。これには、手術部位を見ることに対する障害物を減らす利点がある。スクリーン表面は、ガイドブロックに十分堅く固定されて、切断工程中にスクリーン表面が著しく動くのを妨げなければならない。ねじなどの留め具によってスクリーン表面をガイドブロックに固定することができる。しかしながら、取り付けおよびその後の取り外しを容易にする弾性クリップによって、スクリーン表面をガイドブロックに固定できるのが好ましい。

スクリーン表面は、切断ガイドの表面によって提供されることができ、これは、切断ガイドと一体に形成されるか、または、切断ガイドとは別々に形成されるが、使用中にガイドから分離しないようにガイドに固定される。

スクリーン表面が切断ガイドから分離され得るスクリーンにより提供される場合、スクリーン表面は、切断ガイドの材料とは異なる材料から形成されてよい。スクリーンは、ポリマー材料または金属から作られ得る。ポリマー材料の使用は、スクリーンが切断ガイドへの固定を助けるよう弾性的に変形され得る特徴部を含む場合は特に、製造しやすさおよびコストの点で好ましい場合がある。

切断ガイドは、外科器具の製造に従来使用される材料から作られ得る。適切な材料の例には、ステンレス鋼などの金属、およびポリマー材料が含まれる。いくつかの適用では、少なくとも基準表面が、金属により提供されるのが好ましい場合があり、これは、摩損の結果としての損傷に対して耐性があるためである。

基準マークは、外科処置中、はっきりと観察され得るようにしなければならない。基準マークは、例えば隆起するかまたはくぼんだ、外形特徴部として設けられてよく、成型または機械加工されてよい。基準マークは、例えば印刷することによって、対比色を有するマークにより提供され得る。基準マークは、外形特徴部と対比色との組み合わせにより提供されてもよい。

基準マークは、組立体を使用している外科医が容易に見ることができるように、設けられなければならない。例えば、基準マークが少なくとも約０．５ｍｍの横寸法（transverse dimension）を有するのが、概して適切であろう。

光線は、組立体を使用している外科医に容易に見えなければならない。光線の可視性は、光線中の光の周波数、その強度、および光線の大きさによって決まる。好ましくは、光線の横寸法は、少なくとも約０．５ｍｍである。光の波長は、スクリーンの色と対照的な光の色によって、スクリーンを背にして見えるようにしなければならない。

切断ガイドの基準表面は、スロットまたはボアなどの開口部により設けられてよい。刃（鋸刃、またはドリルもしくはバー切断ツールの回転ビットであってよい）は、既知のように、その開口部に滑りばめ（a sliding fit）しなければならない。

基準表面は、切断ガイドの露出表面により設けられ得る。切断ガイドは、切断工程の前に、骨に対して固定されなければならない。切断ガイドには、ピンまたはねじなどの留め具を受容するためのボアが形成されてよい。切断ガイドは、必要に応じて切断ガイドを位置させ得る外科器具セットの他の構成要素、例えば髄外ロッド、に固定され得る。切断ガイドは、整列器具を用いて解剖学的目印を参照すること、および画像誘導手術技術を含む、従来技術を使用して、骨に対して位置付けられることができる。

本発明の組立体は、膝関節プロテーゼの脛骨構成要素を植え込む処置で、脛骨に対して脛骨切断ガイドを位置付けるのに使用され得る。この組立体は、他の処置、例えば股関節、足関節、肩関節、および肘関節など、他の整形外科用関節の構成要素を植え込む処置で、他の骨に対して切断ガイドを位置付けるのに使用されてもよい。

本発明の実施形態を、添付図面を参照し、例として以下に説明する。

図面を参照すると、図１は、骨の切断に使用され得る電動骨鋸２を示す。電動骨鋸２は、駆動体４と、刃６とを含む。刃は、２つのチャックプレート８間で固定され、このチャックプレート間を通して、左右往復運動が刃にもたらされる。刃は、シートのステンレス鋼から形成される。刃は平坦で、２つの長い平行なエッジ１０を備えている。駆動体から離れている、刃の端部にある短いエッジ１２には、切歯が形成されている。刃は、チャック内に配列され、駆動装置（drive）が刃を動かす平面は、刃の二つの平行なエッジを収容している。

骨鋸には、レーザーユニット１４が固定されている。レーザーユニットは、刃６が定める平面に平行な方向に、平行可視光線（collimated beam of visible light）を生成する。刃の中心線と光線の中心との間の距離は、２０ｍｍである。

図２は、切断ガイド２０を示し、切断ガイドは、外科器具の製造に従来使用されるような、ステンレス鋼のブロックから形成された、本体２１を含む。切断ガイドは、それぞれの側面に３つの固定穴２２を有する。切断ガイドには、スロット２４が形成されており、スロット２４の中に骨鋸の刃６が滑りばめする。

切断ガイドは、切断ガイド本体の上面から上方に延びるスクリーン２６を含む。スクリーンは、このスクリーンを横切って延びる線２８を有する。この線の中心と鋸スロット２４の中心との間の距離は、２０ｍｍである。この線は、スクリーンの溝により画定される。溝は、色がスクリーンの周囲の材料の色と対照的な塗料を含有することができる。

図３は、スクリーンおよび切断ガイド本体の特徴を示しており、これらの特徴により、スクリーンを切断ガイド本体に取り外し可能に据え付けることができる。スクリーンは、成型によってポリプロピレンから製造される。スクリーンは、対向する角に一対の足３０を有する。各足には、保持クリップ３２が結合されている。

切断ガイド本体の頂面には、一対のソケット４０が形成されている。ソケットはそれぞれ、対応する保持クリップを備える、スクリーンの足３０のうち一方を受容することができる。ソケットはそれぞれ、外側に向く端壁４２および内側に向く端壁によって画定されている。内側に向く端壁は、アンダーカット部４６を画定する。スクリーンを切断ガイド本体上に嵌めることは、対応する保持クリップを備える足のうち一方を、ソケットのうちの一方への開口部内に位置させることを伴う。組立力を加えることにより、保持クリップは、クリップがアンダーカット部内へ跳ね返り得るまで、変形する。次に、クリップは、スクリーンを切断ガイド本体の所定の位置に保持する。スクリーンが切断ブロック本体の適所で組み立てられたら、鋸ガイドスロット２４からスクリーンの線２８までの距離は、２０ｍｍとなる。

スクリーンは、分離力を加えることで、切断ガイド本体から分離され得る。この力により、保持クリップは、ソケットの、内側に向く壁によって変形され、対応する保持クリップを備えた足は、ソケットから引き抜かれることができる。

図４は、刃６が切断ガイドのスロット２４と正しく整列したところを示す。この図は、脛骨４８の近位端部に向かって、脛骨の前面に固定された切断ガイド２０を示している。切断ガイドは、既知の整列器具を使用して脛骨上に位置付けられ得る。レーザーユニット１４からの光線５０が、刃に平行に延びており、スクリーン２６の溝２８に入射し、スロット内部での鋸の動きにより、光線が溝２８に沿って動くが、溝からそれることはない。

図５に示すように、骨鋸を傾けて（tipped）刃が切断ガイドの鋸スロットの平面に平行でなくなると、レーザーユニットからの光は、スクリーン２６の溝２８ともはや一致しなくなる。これは、鋸の向きを修正できる外科医には、目に見えて明らかである。鋸の向きの修正は、鋸刃および切断ガイドの磨耗を低減し、切断ガイドを緩めたり、または別様に動かしたりする場合がある切断ガイドの振動を低減するのに役立つ。

図面は、切断ツールが鋸である、本発明の実施形態を示している。本発明は、バー切断ツール、および骨ドリル（切断ガイドがドリルビットのためのボアを提供する）など他の器具に適用可能である。

〔実施の態様〕
（１） 外科処置中に骨を切断するのに使用される組立体において、
ａ．刃、および前記刃に切断運動を与える駆動ユニットを含む切断ツールと、
ｂ．前記骨に接して位置付けられることができ、切断工程中に前記刃をガイドする基準表面を有する、ガイドブロックであって、前記ガイドブロックは、前記刃の適切な整列を示す基準点を提供するスクリーン表面を有する、ガイドブロックと、
を含み、
前記切断ツールは、前記刃が前記ガイド表面と接触すると、前記刃に平行な方向に、前記ガイドブロックの前記スクリーン表面上へと平行光線を向ける手段を含み、前記刃の軸と前記光線との間の距離は、前記基準表面と前記スクリーン表面の前記基準点との間の距離に等しい、組立体。
（２） 実施態様１に記載の組立体において、
前記基準点は、前記スクリーン表面上の基準マークである、組立体。
（３） 実施態様１に記載の組立体において、
前記刃は、鋸刃であり、前記基準表面は、平坦であり、前記基準点は、前記基準表面に平行に延びる線である、組立体。
（４） 実施態様１に記載の組立体において、
前記刃は、回転ビットであり、前記基準表面は、ボアであり、前記基準点は、ある点に印を付ける、組立体。
（５） 実施態様１に記載の組立体において、
前記切断ツールに据え付けられた光源、
を含む、組立体。

（６） 実施態様１に記載の組立体において、
供給源から前記切断ツールに光を運ぶ光ファイバー光導管であって、前記平行光線を向け、前記切断ツールに固定される自由端部を有する、光ファイバー光導管、
を含む、組立体。
（７） 実施態様１に記載の組立体において、
前記スクリーン表面は、前記ガイドブロックに取り外し可能に据え付けられ得るスクリーンにより提供される、組立体。
（８） 骨を切断する方法において、
ａ．ガイドブロックを前記骨に接して位置付けることであって、前記ガイドブロックは、切断工程中に刃を案内する基準表面、および前記刃の適切な整列を示す基準点を提供するスクリーン表面を有する、位置付けることと、
ｂ．切断ツールを位置付けることであって、前記切断ツールは、刃、及び前記刃に切断運動を与える駆動ユニットを含み、前記刃は、前記基準表面に接して位置付けられ、前記切断ツールは、前記刃が前記ガイド表面と接触すると、前記刃に平行な方向に、前記ガイドブロックの前記スクリーン表面上へと平行光線を向ける手段を含み、前記刃の軸と前記光線との間の距離は、前記基準表面と前記スクリーン表面の前記基準点との間の距離に等しい、位置付けることと、
ｃ．前記刃が前記骨を切断するように前記刃を動かすために、前記駆動ユニットを作動させることと、
ｄ．前記刃が前記骨を切断する工程中、前記基準点に対する前記光線の位置を保つことと、
を含む、方法。

光源が固定された、往復する骨鋸の等角図である。 図１に示す骨鋸と共に使用され得る切断ガイドの等角図である。 切断ガイドに固定され得るスクリーンと共に示された、切断ガイドの部分断面正面図である。 下肢の側面図であり、図１および図２に示す骨鋸および切断ガイドの使用を示す。 下肢の側面図であり、図１および図２に示す骨鋸および切断ガイドの使用を示す。

Claims (8)

1. 外科処置中に骨を切断するのに使用される組立体において、
   ａ．刃、および前記刃に切断運動を与える駆動ユニットを含む切断ツールと、
   ｂ．前記骨に接して位置付けられることができ、切断工程中に前記刃をガイドする基準表面を有する、ガイドブロックであって、前記ガイドブロックは、前記刃の適切な整列を示す基準点を提供するスクリーン表面を有する、ガイドブロックと、
   を含み、
   前記切断ツールは、前記刃が前記ガイド表面と接触すると、前記刃に平行な方向に、前記ガイドブロックの前記スクリーン表面上へと平行光線を向ける手段を含み、前記刃の軸と前記光線との間の距離は、前記基準表面と前記スクリーン表面の前記基準点との間の距離に等しい、組立体。
2. 請求項１に記載の組立体において、
   前記基準点は、前記スクリーン表面上の基準マークである、組立体。
3. 請求項１に記載の組立体において、
   前記刃は、鋸刃であり、前記基準表面は、平坦であり、前記基準点は、前記基準表面に平行に延びる線である、組立体。
4. 請求項１に記載の組立体において、
   前記刃は、回転ビットであり、前記基準表面は、ボアであり、前記基準点は、ある点に印を付ける、組立体。
5. 請求項１に記載の組立体において、
   前記切断ツールに据え付けられた光源、
   を含む、組立体。
6. 請求項１に記載の組立体において、
   供給源から前記切断ツールに光を運ぶ光ファイバー光導管であって、前記平行光線を向け、前記切断ツールに固定される自由端部を有する、光ファイバー光導管、
   を含む、組立体。
7. 請求項１に記載の組立体において、
   前記スクリーン表面は、前記ガイドブロックに取り外し可能に据え付けられ得るスクリーンにより提供される、組立体。
8. 骨を切断する方法において、
   ａ．ガイドブロックを前記骨に接して位置付けることであって、前記ガイドブロックは、切断工程中に刃を案内する基準表面、および前記刃の適切な整列を示す基準点を提供するスクリーン表面を有する、位置付けることと、
   ｂ．切断ツールを位置付けることであって、前記切断ツールは、刃、及び前記刃に切断運動を与える駆動ユニットを含み、前記刃は、前記基準表面に接して位置付けられ、前記切断ツールは、前記刃が前記ガイド表面と接触すると、前記刃に平行な方向に、前記ガイドブロックの前記スクリーン表面上へと平行光線を向ける手段を含み、前記刃の軸と前記光線との間の距離は、前記基準表面と前記スクリーン表面の前記基準点との間の距離に等しい、位置付けることと、
   ｃ．前記刃が前記骨を切断するように前記刃を動かすために、前記駆動ユニットを作動させることと、
   ｄ．前記刃が前記骨を切断する工程中、前記基準点に対する前記光線の位置を保つことと、
   を含む、方法。

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