JP2014104195A - Support jig for artificial hip joint acetabular cartridge surgery and method for acquiring preoperative image data - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、疾病や外傷によって破壊された股関節を人工股関節に置換する外科手術で利用される人工股関節臼蓋術中支援治具及び術前画像データの取得方法に関する。 The present invention relates to a hip prosthesis support tool used in a surgical operation for replacing a hip joint destroyed by a disease or an injury with an artificial hip joint, and a preoperative image data acquisition method.
股関節は下肢にある関節の中でも最も重要な関節であり、そこに不具合があると、歩行をはじめとして日常生活に重大な支障が生じる。そして、股関節は外傷により破壊されたり、加齢によって軟骨が変性破壊され関節症に至ることの多い部位でもある。 The hip joint is the most important joint in the lower limbs, and if there is a malfunction, serious problems occur in daily life including walking. The hip joint is a site that is often destroyed by trauma, and cartilage is degeneratively destroyed by aging, leading to arthropathy.
股関節の関節症に対する外科的治療としては、破壊された軟骨を取り去って人工股関節を嵌め込み、金属とプラスチックとの接触で関節機能を再建する人工関節置換術が、最も安定した機能の改善が図られる治療方法として広く実施されている。 As a surgical treatment for hip arthropathy, artificial joint replacement that removes the broken cartilage, inserts an artificial hip joint, and reconstructs the joint function by contact with metal and plastic provides the most stable improvement. Widely implemented as a treatment method.
人工股関節は、臼蓋カップと大腿骨ステムとからなり、臼蓋カップと大腿骨ステムを設置する位置、すなわちそれぞれ骨を摘出した位置の正確さがその人工股関節の適正な動作保証や耐久性に大きく影響する。 The hip prosthesis consists of an acetabular cup and a femoral stem, and the accuracy of the position where the acetabular cup and femoral stem are installed, that is, the position where each bone is extracted, ensures proper operation and durability of the hip prosthesis. A big influence.
従来、人工股関節の設置位置は、手術前に、患者の正面と側面のX線写真に、正面および側面の2方向からの投影輪郭が印刷されている透明なシートを重ね合わせることにより決定していた。しかし、この方法では、骨形状の把握がX線の照射方向や撮影時の患者の位置に影響され、正確さに欠けるという問題があった。 Conventionally, the position of the hip prosthesis has been determined by superimposing a transparent sheet printed with projection contours from the front and side directions on the front and side x-rays of the patient before surgery. It was. However, in this method, there is a problem that the grasp of the bone shape is affected by the X-ray irradiation direction and the position of the patient at the time of imaging and lacks accuracy.
近年では、X線画像の骨陰影に、CTやMRIで作成した骨形状の3次元モデルのイメージマッチングを行い、起立位の骨形状を3次元的に把握できるようにしたコンビュータシステムが開発されている。このコンピュータシステムに、人工関節のCADデータによる三次元形状モデルを呼び込み、骨形状と荷重環境に適用した人工関節の大きさと位置を決定できるようにしたシステムが提案されている(例えば、特許文献1、2)。 In recent years, a computer system has been developed in which the bone shape of an X-ray image is image-matched with a 3D model of a bone shape created by CT or MRI, so that the standing bone shape can be grasped in 3D. Yes. A system has been proposed in which a three-dimensional shape model based on CAD data of an artificial joint is called into this computer system so that the size and position of the artificial joint applied to the bone shape and load environment can be determined (for example, Patent Document 1). 2).
そして、このようなコンビュータシステムは、人工股関節の臼蓋カップの設置位置の術前決定に用いるだけでなく、手術中での支援も行えるようにしたナビゲーションシステムとしても実用化されている。 Such a computer system has been put into practical use as a navigation system that can be used not only for preoperative determination of the position of the acetabular cup of an artificial hip joint but also during surgery.
しかしながら、上記したような従来のナビゲーションシステムは、操作が複雑であり、また装置自体が大型で高価であり、大病院でなければ、手術室への導入が困難であるという問題がある。 However, the conventional navigation system as described above has a problem that the operation is complicated, the apparatus itself is large and expensive, and it is difficult to introduce it into an operating room unless it is a large hospital.
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、骨盤の術前画像データに基づいて、臼蓋カップの設置位置を決定しておいてから、術中は簡単な構造の治具を用いて、臼蓋穴のリーミングや、臼蓋カップを設置する術中操作を支援するようにした人工股関節臼蓋術中支援治具及び術前画像データの取得方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, determine the installation position of the acetabular cup based on preoperative image data of the pelvis, and then repair a simple structure during the operation. It is an object of the present invention to provide a hip prosthesis acetabular support jig and a preoperative image data acquisition method that support reaming of acetabular holes and intraoperative operations for installing a acetabular cup using a tool.
前記の目的を達成するために、本願発明に係る人工股関節臼蓋術中支援治具は、骨盤の術前画像データに基づいて、患者の骨盤の臼蓋に人工股関節の臼蓋コンポーネントを位置決めして設置する手術を支援する人工股関節臼蓋術中支援治具であって、
前記骨盤の臼蓋の中心位置に先端が位置決めされる臼蓋ピンを取り付け取り外し可能に保持可能であるとともに位置決めされた前記臼蓋ピンに代えて寛骨臼リーマを置換可能な照準シャフトと、
前記照準シャフトの軸線を含む第1平面内で、前記照準シャフトに設けられた前記第1平面に垂直な第1旋回軸の回りに旋回可能であって、前記術前画像データにおける骨盤の第1特徴点に先端部が位置決めされる第1アームと、
前記第1平面から所定距離だけ離れ前記第1平面に平行な第2平面内で、前記照準シャフトに設けられた前記第2平面に垂直な第2旋回軸の回りに旋回可能であって、前記術前画像データにおける骨盤の第2特徴点に先端部が位置決めされる第2アームと、
を備え、
前記術前画像データに基づいて、前記照準シャフトに取り付けた前記臼蓋ピンを臼蓋の前記中心位置に立つ法線に一致させるとともに、前記第1アームの先端部が前記第1特徴点を指すように前記第1アームを前記第1旋回軸に対して位置決めし、前記第2アームの先端部が前記第2特徴点を指すように前記第2アームを前記第2旋回軸に対して位置決めし、
位置決めされた前記第1アームと前記第2アームとを前記照準シャフトに対し位置関係を固定し、前記照準シャフトの前記軸線を前記法線に一致させて患者の骨盤に設置し、位置決めされた前記臼蓋ピンに代えて寛骨臼リーマに置換する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an artificial hip acetabular support jig according to the present invention positions an acetabular component of an artificial hip joint on the acetabulum of a patient's pelvis based on preoperative image data of the pelvis. A support jig for hip joint acetabular surgery that supports the surgery to be installed,
A sighting shaft capable of detachably holding a acetabular pin whose tip is positioned at the center position of the pelvis of the pelvis and removably holding the acetabular reamer instead of the positioned acetabular pin;
The first pelvis of the pelvis in the preoperative image data can be swiveled around a first pivot axis perpendicular to the first plane provided on the aiming shaft within a first plane including the axis of the aiming shaft. A first arm whose tip is positioned at the feature point;
In a second plane that is a predetermined distance away from the first plane and parallel to the first plane, and is pivotable about a second pivot axis that is perpendicular to the second plane provided on the aiming shaft; A second arm whose tip is positioned at a second feature point of the pelvis in the preoperative image data;
With
Based on the preoperative image data, the acetabular pin attached to the aiming shaft is made to coincide with the normal line standing at the center position of the acetabular, and the distal end portion of the first arm points to the first feature point. The first arm is positioned with respect to the first pivot axis, and the second arm is positioned with respect to the second pivot axis so that the tip of the second arm points to the second feature point. ,
The positioned first arm and the second arm are fixed in positional relation with respect to the aiming shaft, and the axis of the aiming shaft is set on the patient's pelvis so as to coincide with the normal line. The acetabular reamer is used instead of the acetabular pin.
また、前記術前画像データは、X線源である第1管球が正面から照射される第1照射面と前記第1照射面に対し所定角度だけ交差して配置されX線源である第2管球が正面から照射される第2照射面を用い、患者が前記第1照射面に背対面する位置である第1位置に位置した状態で前記第1管球で前記第1照射面に照射して得た第1正面画像と前記第2管球で前記第2照射面に照射して得た第1斜面画像と、患者が前記第2照射面に背対面する位置である第2位置に位置した状態で前記第2管球で前記第2照射面に照射して得た第2正面画像と前記第1管球で前記第1照射面に照射して得た第2斜面画像とを、所定処理手段において所定画像処理して得たものである
ことを特徴とする。
Further, the preoperative image data is an X-ray source that is arranged so as to intersect the first irradiation surface on which the first tube as an X-ray source is irradiated from the front and the first irradiation surface by a predetermined angle. Using the second irradiation surface on which the two tubes are irradiated from the front, the first tube is applied to the first irradiation surface in a state where the patient is positioned at the first position which is a position facing the first irradiation surface. A first front image obtained by irradiation, a first slope image obtained by irradiating the second irradiation surface with the second tube, and a second position which is a position where the patient faces the second irradiation surface A second front image obtained by irradiating the second irradiation surface with the second tube in a state of being located at a position, and a second slope image obtained by irradiating the first irradiation surface with the first tube. It is obtained by performing predetermined image processing in a predetermined processing means.
また、本願発明に係る術前画像データの取得方法は、患者の骨盤の臼蓋に人工股関節の臼蓋コンポーネントを位置決めして設置する手術を支援する人工股関節臼蓋術中支援治具に使用する術前画像データの取得方法であって、
X線源である第1管球が正面から照射される第1照射面と前記第1照射面に対し所定角度だけ交差して配置されX線源である第2管球が正面から照射される第2照射面を用い、患者が前記第1照射面に背対面する位置である第1位置に位置した状態で前記第1管球で前記第1照射面に照射して得た第1正面画像と前記第2管球で前記第2照射面に照射して得た第1斜面画像と、患者が前記第2照射面に背対面する位置である第2位置に位置した状態で前記第2管球で前記第2照射面に照射して得た第2正面画像と前記第1管球で前記第1照射面に照射して得た第2斜面画像とを取得する工程と、
パーソナルコンピュータに前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像とを取り込む工程と、
前記第1斜面画像には右側前上腸骨棘(ASIS)が位置特定可能に撮像されており、前記第2斜面画像には左側前上腸骨棘(ASIS)が位置特定可能に撮像されており、前記第1斜面画像で得た前記右側前上腸骨棘(ASIS)の高さ位置を前記第1正面画像上で線引きし前記右側前上腸骨棘(ASIS)を前記第1正面画像上で特定し、前記第2斜面画像で得た前記左側前上腸骨棘(ASIS)の高さ位置を前記第2正面画像上で線引きし前記左側前上腸骨棘(ASIS)を前記第2正面画像上で特定する工程と、
前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像とにおいて右側臼蓋位置点と左側臼蓋位置点と座骨片側最下点とを特定し、前記右側臼蓋位置点と前記左側臼蓋位置点と前記座骨片側最下点とを結び形成される中間三角形の形状に着目し、前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像における各々の前記中間三角形が互いに同一物であることに基づいて前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像とを表現する同一の座標系である中間座標系を導入し、前記中間座標系における情報を用い、前記第2正面画像と前記第2斜面画像における前記左側前上腸骨棘(ASIS)を前記第1正面画像と前記第1斜面画像上に特定するとともに、前記第1正面画像と前記第1斜面画像における前記右側前上腸骨棘(ASIS)を前記第2正面画像と前記第2斜面画像上に特定する工程と、
前記右側前上腸骨棘(ASIS)と前記左側前上腸骨棘(ASIS)とが特定された前記第1正面画像と前記第1斜面画像からなる第1画像組と、前記右側前上腸骨棘(ASIS)と前記左側前上腸骨棘(ASIS)とが特定された前記第2正面画像と前記第2斜面画像からなる第2画像組とのうち、手術に好適な一方の画像組を手術用画像組として選択する工程と、
前記手術用画像組における正面画像と斜面画像とを参照し、手術対象の臼蓋の凹部が半球カップ体で埋められると想定し、前記半球カップ体の直径大きさと、前記半球カップ体の輪郭円の中心と前記半球カップ体の底頂点とを結ぶ法線ベクトルとを求め、前記直径大きさに対応する前記臼蓋コンポーネントを選択する工程と、
前記手術用画像組における正面画像と斜面画像とを参照し、前記第1特徴点と同じ側の腸骨稜の稜線を求め、前記稜線と前記第2平面との交点を前記第2特徴点として腸骨稜点を特定する工程と
を備える
ことを特徴とする。
Further, the preoperative image data acquisition method according to the present invention is a technique used in an artificial hip acetabular support jig for supporting an operation for positioning and installing a acetabular component of an artificial hip joint on a acetabulum of a patient's pelvis. A method of acquiring previous image data,
The first tube, which is an X-ray source, is arranged to intersect the first irradiation surface irradiated from the front and the first irradiation surface by a predetermined angle, and the second tube, which is an X-ray source, is irradiated from the front. First front image obtained by irradiating the first irradiation surface with the first tube in a state where the second irradiation surface is used and the patient is positioned at the first position where the patient faces the first irradiation surface. And the first slope image obtained by irradiating the second irradiation surface with the second tube, and the second tube in a state where the patient is located at a second position which is a position facing the second irradiation surface. Obtaining a second front image obtained by irradiating the second irradiation surface with a sphere and a second slope image obtained by irradiating the first irradiation surface with the first tube;
Capturing the first front image, the first slope image, the second front image, and the second slope image into a personal computer;
In the first slope image, the right anterior superior iliac spine (ASIS) is imaged so that the position can be specified, and in the second slope image, the left anterior superior iliac spine (ASIS) is imaged so that the position can be specified. The height position of the right anterior superior iliac spine (ASIS) obtained from the first slope image is drawn on the first front image, and the right anterior superior iliac spine (ASIS) is drawn to the first front image. The height position of the left anterior superior iliac spine (ASIS) identified above and obtained from the second slope image is drawn on the second front image, and the left anterior superior iliac spine (ASIS) is 2 The process of specifying on the front image;
In the first front image, the first slope image, the second front image, and the second slope image, a right acetabular position point, a left acetabular position point, and a sciatic unilateral lowest point are identified, and the right acetabulum Paying attention to the shape of an intermediate triangle formed by connecting the lid position point, the left acetabular position point, and the lowest point on the one side of the ischial bone, the first front image, the first slope image, the second front image, and the Identical coordinates representing the first front image, the first slope image, the second front image, and the second slope image based on the fact that each of the intermediate triangles in the second slope image is the same. An intermediate coordinate system is introduced, and the information in the intermediate coordinate system is used, and the left anterior superior iliac spine (ASIS) in the second front image and the second slope image is represented by the first front image and the first image. While specifying on one slope image, the first positive And specifying the right anterior superior iliac spines in the image and the first inclined surface image (ASIS) on the second front image and the second inclined surface image,
A first image set including the first front image and the first slope image in which the right anterior superior iliac spine (ASIS) and the left anterior superior iliac spine (ASIS) are specified; One image set suitable for surgery among the second front image in which osteophyte (ASIS) and the left anterior superior iliac spine (ASIS) are specified and the second image set including the second slope image Selecting as a surgical image set;
Referring to the front image and the slope image in the surgical image set, assuming that the concave portion of the acetabulum to be operated is filled with a hemispherical cup body, the diameter size of the hemispherical cup body and the contour circle of the hemispherical cup body A normal vector connecting the center of the hemispherical cup body and the bottom vertex of the hemispherical cup body, and selecting the acetabular component corresponding to the diameter size,
Referring to the front image and the slope image in the surgical image set, the ridge line of the iliac crest on the same side as the first feature point is obtained, and the intersection of the ridge line and the second plane is used as the second feature point. And a step of specifying an iliac crest point.
本願発明の構成によれば、人工股関節臼蓋術中支援治具を簡易に構成することができ、大規模なCTスキャン装置や大型の計算機等に依存することなく、小規模の治具装置と例えばパーソナルコンピュータとを用いることによって位置精度の高い手術を行うことが可能になる。 According to the configuration of the present invention, it is possible to simply configure a support jig during an artificial hip acetabulum, without depending on a large-scale CT scanning device, a large-sized computer, etc. By using a personal computer, it is possible to perform an operation with high positional accuracy.
以下、本発明による人工股関節臼蓋術中支援治具の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of an artificial hip acetabular support jig according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず図1を参照して、人工股関節置換手術について説明する。図1は、人工股関節置換手術で使用される人工股関節を示す。図1において、参照番号10は骨盤を示し、参照番号12は大腿骨を示している。この人工股関節は、大腿骨12に接合される大腿骨ステム14と、骨盤臼蓋に埋め込まれる半球状の臼蓋コンポーネント16と、大腿骨ステム14に取り付けられ、臼蓋コンポーネント16に傾動自在なヘッド18とから構成されている。臼蓋コンポーネント16は、金属製のアウターシェル19と、ヘッド18を受ける樹脂製のインナーカップ20とから構成されている。
First, an artificial hip joint replacement operation will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a hip prosthesis used in hip replacement surgery. In FIG. 1,
人工股関節置換手術では、骨盤臼蓋から軟骨を切除し、さらに、臼蓋の骨を削って半球状の穴を設け、この穴に臼蓋コンポーネント16を装着する。他方、大腿骨12には、大腿骨頭を摘出してから、大腿骨ステム14が挿入される。
In the hip replacement surgery, the cartilage is excised from the pelvic acetabulum, and the bone of the acetabulum is cut to form a hemispherical hole, and the
次に、本実施形態に係る人工股関節臼蓋術中支援治具1について説明する。
人工股関節臼蓋術中支援治具1は、予め取得した骨盤の術前画像データに基づいて、患者の骨盤の臼蓋に人工股関節の臼蓋コンポーネントを位置決めして設置する手術を支援すものである。
Next, the support jig 1 during the artificial hip acetabulum operation according to this embodiment will be described.
The hip prosthesis acetabular support jig 1 supports the operation of positioning and installing the acetabular component of the hip prosthesis on the acetabulum of the patient's pelvis based on the preoperative image data of the pelvis acquired in advance. .
人工股関節臼蓋術中支援治具1は、骨盤の臼蓋の中心位置に先端が位置決めされる臼蓋ピン22を取り付け取り外し可能に保持可能であるとともに位置決めされた臼蓋ピン22に代えて寛骨臼リーマ23を置換可能な照準シャフト24と、術前画像データにおける骨盤の第1特徴点P1に下端部が位置決めされる第1アーム25と、術前画像データにおける骨盤の第2特徴点P2に下端部が位置決めされる第2アーム26とを備えている。
The assisting jig 1 during the hip prosthesis acetabulum can be detachably held by attaching a
第1アーム25は、照準シャフト24の軸線24aを含む第1平面27内で、照準シャフト24に設けられ第1平面27に垂直な第1旋回軸28の回りに旋回可能である。第2アーム26は、第1平面27から所定距離rだけ離れた第1平面7に平行な第2平面29内で、照準シャフト24に設けられた第2平面29に垂直な第2旋回軸30の回りに旋回可能である。第1平面27と第2平面29とは、図2において紙面に垂直に表示されている。
The
また、照準シャフト24は軸線24aを有する半円筒状の照準シャフト本体31と、照準シャフト本体31の上部に軸線24aに同軸状に取り付けられた半リング状の照準固定枠32とを有する。照準シャフト本体31の上端部は照準固定枠32の内側リングに一体的に形成されている。
The aiming
照準固定枠32は、互いに90度の角度位置に突起部32a、32b、32cが設けられており、第1旋回軸28は突起部32aに設けられ、第2旋回軸28は突起部32bに設けられている。突起部32cは、後述するように、臼蓋が弱体化しその中心位置が明瞭でない場合に、術前画像データにおける骨盤の第3特徴点に下端部が位置決めされる第3アーム106(図22参照)を照準シャフト24に取り付けるのに用いられる。
The aiming fixed
照準シャフト本体31には、臼蓋ピン22を照準シャフト24に取り付けるための臼蓋ピン用ホルダー34と、寛骨臼リーマ22を照準シャフト24に取り付けるための寛骨臼リーマ用ホルダー36とを取り付け可能である。
An
図4及び図5に示すように、臼蓋ピン用ホルダー34は、ブロック部38と止めネジ39と円筒部40とを備えている。円筒部40の先端部には、臼蓋ピン22がその軸線が照準シャフトの軸線24aに一致し簡易に位置決めされ保持されるように細孔体41が取り付けられている。ブロック部38は、止めネジ39によって止めネジ39の頭部側へ引きつけられるとともに対向する止めネジ39a、39bとによって、円筒部40と細孔体41が照準シャフト本体31に取り付けられる。円筒部40の上方から臼蓋ピン22が挿入される。また、円筒部40にはハンドルバー42が取り付けられており、ハンドルバー42を手で操作することによって照準シャフト24に保持された臼蓋ピン22を手術対象の臼蓋の中心位置に位置決めすることが容易になる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
次に、図6を参照して寛骨臼リーマ用ホルダー36について説明する。
寛骨臼リーマ用ホルダー36は、照準シャフト本体31の内側に取り付けられる半円筒部44と半円筒部44を照準シャフト本体31の内側に固定するための前記の止めネジ39とを有する。半円筒部44は止めネジ39によって止めネジ39の頭部側へ引きつけられて照準シャフト本体31に固定される。
Next, the
The
寛骨臼リーマ用ホルダー36は次のようにして用いられる。
術前画像データに基づいて、臼蓋ピン用ホルダー34を介して照準シャフト24に取り付けた臼蓋ピンを臼蓋の中心位置に立つ法線に一致させるとともに、第1アーム25の先端部が第1特徴点P1を指すように第1アーム25を第1旋回軸28に対して位置決めし、第2アーム26の先端部が第2特徴点P2を指すように第2アーム26を第2旋回軸30に対して位置決めする。位置決めされた第1アーム25と第2アーム26とを照準シャフト24に対し位置関係を固定する。ここで、前記法線は例えば後述する法線ベクトルによって特定されるものである。次に、照準シャフト24の軸線24aを前記法線に一致させて患者の骨盤に設置する。この状態で、照準シャフト本体31に取り付けられた臼蓋ピン用ホルダー34を寛骨臼リーマ用ホルダー36に取り換え、位置決めされた臼蓋ピン22に代えて寛骨臼リーマ23に置換する。
The
Based on the preoperative image data, the acetabular pin attached to the aiming
寛骨臼リーマ23は先端部のグラインド部23aとグラインド部23aの上部に位置する軸部23bとから構成されている。グラインド部23aの大きさは、後述するカップモデルで得た半球カップ体の大きさに相当するように選択される。図6(a)は、寛骨臼リーマ用ホルダー36に寛骨臼リーマ23を取り付ける前、あるいは寛骨臼リーマ用ホルダー36から寛骨臼リーマ23を取り外した状態を示す。図6(b)は、寛骨臼リーマ用ホルダー36の半円筒部44に寛骨臼リーマ23の軸部23bを当接して寛骨臼リーマ用ホルダー36に寛骨臼リーマ23を取り付けた状態を示す。
The
手術対象の臼蓋に対して所望の的確な大きさと方向に削る加工するためには、位置決めされた臼蓋ピン22に代えて置換した寛骨臼リーマ23によって一度に臼蓋を削り加工するのではなく、適正な位置を度々確認しながら位置決めされた臼蓋ピン22と寛骨臼リーマ23とを交互に何度か置換しながら少しずつ臼蓋を削り加工することになる。このために、臼蓋ピン用ホルダー34の半円筒部44が半円筒状に形成されていることによって寛骨臼リーマ23の軸部23bを容易に頻繁に取り付けたり取り外したりすることが可能であるようになっている。
In order to cut the acetabulum to be operated in the desired exact size and direction, the acetabulum is shaved at once with the
次に、図2,図3、図8等を参照して、補助リンク48について説明する。補助リンク48は、第1アーム25及び第2アーム26を第1旋回軸28及び第2旋回軸30の回りに旋回可能にするとともに、第1アーム25及び第2アーム28を互いに位置固定可能にする。
Next, the
補助リンク48は、溝部50aが形成された第1リンク50と溝部51aが形成された第2リンク51と第1ネジ部52と第2ネジ部53と第3ネジ部54を備えている。また、第1アーム25と第2アーム26には、各々溝部25a、26aが形成されている。
The
第1リンク50は照準シャフト本体31の下部に取り付けられた旋回軸55の回りに旋回自在に取り付けられている。旋回軸55は、第1平面27に対し垂直に設けられており、第1旋回軸28に平行に位置する。第2リンク51は、第1ネジ部52と第2ネジ部53との間に掛け渡されている。
The
第1ネジ部52は、第2リンク51の一端で溝部26a及び溝部51aを貫通して取り付けられ、第2リンク51の一端を第2アーム26の溝部26aにスライド自在に保持する。
The
第2ネジ部53と第3ネジ部53とは、軸棒56を第1リンク50と第2リンク51との間に介在させて連結されている。第2ネジ部53と軸棒56とは、第1リンク50と第2リンク51とを溝部50aと溝部51aとを介して互いにスライド自在に連結する。第3ネジ部54と軸棒56とは、第1リンク50と第1アーム25とを溝部50aと溝部25aとを介して互いにスライド自在に連結する。
The
第1アーム25と第2アーム28とは、術前画像データに基づいて位置決めされた後に、まず第1旋回軸28と第2旋回軸30の旋回動作を各々の旋回軸に付属するピンを締めて固定する。この場合、補助リンク48の第1リンク50と第2リンク51とは、スライド自在に第1アーム25と第2アーム28に対し連結されているので、第1アーム25と第2アーム28との位置決めのための旋回動作に何の支障もない。そして、第1旋回軸28と第2旋回軸30の旋回動作を各々の旋回軸に付属するピンを締めて固定した後に、第1ネジ部52と第2ネジ部53と第3ネジ部54を締め付けることによって第1アーム25と第2アーム28とはより強固に位置決め位置に位置固定される。
After the
また、第1アーム25と第2アーム28の実際の位置決めにおいては、図7に示されるように、第1アーム25の本体の下端にある孔部にくの字状の細い先端棒61が取り付けられ、第2アーム26の本体の下端にある孔部にくの字状の細い先端棒62が取り付けられる。そして、先端棒61の先端部61aが第1アーム25の先端部に対応し、先端棒62の先端部62aが第2アーム26の先端部に対応する。
Further, in the actual positioning of the
次に、図9乃至図20を参照して、人工股関節臼蓋術中支援治具1が拠り所とする術前画像データについて説明する。
本願発明において特徴的なことは、大規模なCTスキャン装置や大型の計算機等に依存することなく、小規模の治具装置とパーソナルコンピュータとを用いることによって高度の手術を可能にすることである。
Next, with reference to FIGS. 9 to 20, preoperative image data on which the assisting jig 1 during the hip prosthesis is operated will be described.
What is characteristic in the present invention is that high-level surgery can be performed by using a small-sized jig device and a personal computer without depending on a large-scale CT scanning device or a large-sized computer. .
図9,図10等に示すように、術前画像データを取得するために、X線源である第1管球71と第2管球72と第1管球71が正面から照射される第1照射面73と第2管球72が正面から照射される第2照射面74とがも用いられる。第2照射面74は第1照射面73に対し所定角度、例えば120度の角度だけ交差して配置されている。
As shown in FIG. 9, FIG. 10, etc., in order to acquire preoperative image data, the
第1照射面73と第2管球72には、間隔をおいて2枚のグリッド板75、76が設けられている。患者76は、第1照射面73と第2管球72に背中を向けてグリッド板75とグリッド板76との間に位置する。グリッド板75、76には、格子状に配列されたX線に撮像可能なグリッドマトリックス75a、76aが配置されており、前後に配設されたグリッド板75、76のグリッドマトリックス75a、76aを骨盤の画像とともに参照することによって、X線源である第1管球71と第2管球72の照射方向と患者77の姿勢とのずれ関係を必要に応じて較正することが可能になる。
The
患者77が第1照射面73に背対面する位置である第1位置78に位置した状態で第1管球71で第1照射面73に照射して第1正面画像81を得るとともに第2管球72で第2照射面74に照射して第1斜面画像82を得る。患者77が第2照射面74に背対面する位置である第2位置79に位置した状態で第2管球72で第2照射面74に照射して第2正面画像83を得るとともに第1管球71で第1照射面73に照射して第2斜面画像74を得る。
In a state where the
第1正面画像81と第1斜面画像82とは、患者77の同一姿勢をそれぞれ約60度のなす方向から撮像したものとして対をなし、同様に、第2正面画像83と第2斜面画像84とは対をなす。画像中における小円状の点はグリッドマトリックス75a、76aである。
The first
第1正面画像81と第1斜面画像82と第2正面画像83と第2斜面画像84とは、所定処理手段としてのパーソナルコンピュータに取り込まれ、パーソナルコンピュータ内で所定画像処理が行われる。第1正面画像81と第1斜面画像82の一対によって互いに対応する部位のデータを合成することによって一つの3次元的情報が与えられる。同様にして、第2正面画像83と第2斜面画像84の一対によって一つの3次元的情報が与えられる。
The first
図12に示す第1斜面画像82において、骨盤の上部左角部として右脚側の右側前上腸骨棘(ASIS)85が位置特定可能に撮像されている。これは、患者77が第1位置78に位置し第2管球72で第2照射面74に照射することによって、右側前上腸骨棘(ASIS)85が骨盤の上部角部に位置するからである。しかしながら、第1正面画像81では、右側前上腸骨棘(ASIS)85が骨盤の上部角部に位置するようには撮像されないので、右側前上腸骨棘(ASIS)85が一義的には位置特定されない。
In the
同様に、図13に示す第2斜面画像84において、骨盤の上部右角部として左側前上腸骨棘(ASIS)86が位置特定可能に撮像されている。
Similarly, in the
次に、図14を参照して、第1斜面画像82の情報を参照して第1正面画像81に右側前上腸骨棘(ASIS)85を一義的には位置特定することについて説明する。
第1斜面画像82と第1正面画像81を見比べるとともに、第1斜面画像82で特定された右側前上腸骨棘(ASIS)85の高さ位置に着目し、第1正面画像81おいて右側前上腸骨棘(ASIS)85の高さ位置に相当する高さ直線87を線引きする。骨盤に関する医学的知識をも参考にし、高さ直線87と骨盤のエッジ部との交点を求める。この交点が第1正面画像81における右側前上腸骨棘(ASIS)85となることが確認されており、この交点を第1正面画像81おいて右側前上腸骨棘(ASIS)85として特定される。
Next, referring to FIG. 14, the position of the right anterior superior iliac spine (ASIS) 85 in the first
While comparing the
同様にして、図15において、第2斜面画像84と第2正面画像83を見比べるとともに、第2斜面画像84で特定された左側前上腸骨棘(ASIS)86の高さ位置に着目し、第2正面画像83おいて左側前上腸骨棘(ASIS)86の高さ位置に相当する高さ直線88を線引き、高さ直線88と骨盤のエッジ部との交点を第2正面画像83における左側前上腸骨棘(ASIS)86として特定する。
Similarly, in FIG. 15, the
次に、図16と図17を参照して、第1正面画像81と第1斜面画像82とからなる第1画像組と、第2正面画像83と第2斜面画像84とからなる第2画像組とに対する座標の共通化について説明する。
Next, referring to FIG. 16 and FIG. 17, a first image set consisting of a first
第1正面画像81と第1斜面画像82と第2正面画像83と第2斜面画像84とにおいて右側臼蓋位置点91と左側臼蓋位置点92と座骨片側最下点93とを特定する。右側臼蓋91の臼蓋位置点91aと左側臼蓋92の臼蓋位置点92aとしては、例えば各々の臼蓋の底中心位置を採用し、座骨片側最下点93として例えば右側のものを採用すしてもよいし、あるいは右側臼蓋位置点91aと左側臼蓋位置点92aとしては、もっと簡易に一義的に特定できるのであれば中心位置に限らない。右側臼蓋位置点91aと左側臼蓋位置点92aと座骨片側最下点93とを結び形成される中間三角形94の形状に着目する。図16と図17においては、右側臼蓋位置点91aと左側臼蓋位置点92aは骨頭にあるように見えるが臼蓋に位置する点である。
In the first
第1正面画像81と第1斜面画像82と第2正面画像83と第2斜面画像84における各々の中間三角形94は同じ患者77に起因するものであるから互いに同一物である。そこで、パーソナルコンピュータ上で第1正面画像81と第1斜面画像82と第2正面画像83と第2斜面画像84とを表現する同一の座標系である中間座標系を座標変換等の既知の画像処理技術を用いて導入する。
The
そして、中間座標系における情報を用い、図16に示すように、第2正面画像83と第2斜面画像84における左側前上腸骨棘(ASIS)86を第1正面画像81と第1斜面画像82上に特定する。また、図17に示すように、第1正面画像81と第1斜面画像82における右側前上腸骨棘(ASIS)85を第2正面画像83と第2斜面画像84上に特定する。
Then, using the information in the intermediate coordinate system, as shown in FIG. 16, the first
なお、上述の中間座標系の適用において、第2正面画像83と第2斜面画像84における左側前上腸骨棘(ASIS)86を第1正面画像81と第1斜面画像82上に特定することと、第1正面画像81と第1斜面画像82における右側前上腸骨棘(ASIS)85を第2正面画像83と第2斜面画像84上に特定することにおける位置精度は、約1.9mm〜約3.0mmの誤差範囲内で可能であることが確認された。
In the application of the intermediate coordinate system described above, the left anterior superior iliac spine (ASIS) 86 in the second
図16には、右側前上腸骨棘(ASIS)85と左側前上腸骨棘(ASIS)86とが特定された第1正面画像81と第1斜面画像82からなる第1画像組が示され、図17には、右側前上腸骨棘(ASIS)85と左側前上腸骨棘(ASIS)86とが特定された第2正面画像83と第2斜面画像84からなる第2画像組が示されている。手術においては、第1画像組と第2画像組とのうち、手術により好適な、例えばより鮮明に撮像された一方の画像組を選択する。
FIG. 16 shows a first image set including a first
ここでは、手術対象の臼蓋が右脚側であると想定し、また、第1正面画像81と第1斜面画像82からなる第1画像組を手術用画像組と一例としてして採用する。
Here, it is assumed that the acetabulum to be operated is on the right leg side, and the first image set including the first
次に、図18と図19を参照して、カップモデルについて説明する。
カップモデルにおいては、手術用画像組における正面画像と斜面画像とを参照し、手術対象の臼蓋の凹部が半球カップ体94で埋められると想定する。そして、半球カップ体94の直径大きさと、半球カップ体94の輪郭円の中心94aと半球カップ体94の底頂点94bとを結ぶ法線ベクトル96とを求め、直径大きさに対応する臼蓋コンポーネント16を選択する。
Next, the cup model will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
In the cup model, it is assumed that the concave portion of the acetabulum to be operated is filled with the
このために、術者は、手術用画像組として採用した第1画像組を構成する第1正面画像81と第1斜面画像82において手術対象の右側臼蓋91の大きさと方向とを観察し、手術に使用する臼蓋コンポーネント16を決定することになる。
For this purpose, the surgeon observes the size and direction of the
このために、カップモデルでは、手術対象の右側臼蓋91の凹部を半球体として想定する。右側臼蓋91の凹部の輪郭曲線を概挿することによりこの半球体の概挿輪郭円92を求める。概挿輪郭円93が概略的に定まった段階で、概挿輪郭円93を有する半球体とほぼ同じ大きさの半球体の半球カップ体94を画面上で導入する。画面上で半球カップ体94を手術対象の右側臼蓋91の凹部に対して試行錯誤的に位置決めをし、最終的に、半球カップ体94の輪郭円95と法線ベクトル96とを決定する。輪郭円95の直径が半球カップ体94の大きさに対応する。法線ベクトル96は半球カップ体94の輪郭円95の中心95aと半球カップ体94の底頂点94aとを結ぶ方向として決定される。法線ベクトル96を決めることは、骨盤臼蓋に埋め込まれる半球状の臼蓋コンポーネント16あるいは大腿骨12の外開き角と前開き角と位置とを決定することになる。半球カップ体94の底頂点94aが理想的には右側臼蓋91の中心位置に一致する。
For this reason, in the cup model, the concave portion of the
法線ベクトル96を照準シャフト24に取り付けた臼蓋ピン22を臼蓋91の中心位置に立つべき法線として採用し、照準シャフト24の軸線24aを法線ベクトル96に一致させて患者の骨盤に人工股関節臼蓋術中支援治具1を設置する。
The
次に、図18を参照して、第2特徴点を特定するために腸骨稜点100腸骨稜98の稜線を求めることについて説明する。
Next, with reference to FIG. 18, obtaining the ridge line of the iliac crest point 100
第1正面画像81と第1斜面画像82において腸骨稜98に着目し、腸骨稜98の輪郭形状を離散的に分布する複数の点としてデジタイズする。デジタイズされた離散的に分布する複数の点から3次スプライン近似により腸骨稜近似曲線99を求める。
Focusing on the
第1特徴点として右側前上腸骨棘(ASIS)85を採用し、第2特徴点としての第1特徴点と同じ側の右側の腸骨稜点100は、位置決めされた人工股関節臼蓋術中支援治具1における第2平面29との交点に対応する。
The right anterior iliac spine (ASIS) 85 is used as the first feature point, and the right iliac crest point 100 on the same side as the first feature point is the second feature point during the positioned hip prosthesis This corresponds to the intersection with the
図3に示したように、第1平面27と第2平面29との間の距離は所定距離rであり、所定距離rは標準的な人間に対しては約4cm程度に選択される。第2特徴点としての第1特徴点と同じ側の右側の腸骨稜点100と第1特徴点との距離は所定距離rであり、所定距離rとして約4cm程度に設定することにより、腸骨稜近似曲線99上に腸骨稜点100を設定することが可能になる。
As shown in FIG. 3, the distance between the
次に、図20を参照して、第3アーム106について説明する。
第3アームは、臼蓋の中心位置を明瞭に把握できない場合に、術前画像データにおける骨盤10の第3特徴点P3に下端部が位置決めされる。第3アーム106は、図3に示す照準固定枠32の突起部32cに取り付けられる。第3アーム106は、第3アーム106の上端にある取り付け部106aによって照準固定枠32の突起部32cを挟むように取り付けられる。
Next, the
When the third arm cannot clearly grasp the center position of the acetabulum, the lower end of the third arm is positioned at the third feature point P3 of the
本実施の形態においては、第3アーム106が必要に応じて照準固定枠32に取り付け可能であるので、臼蓋の中心位置を明瞭に把握できない場合においても骨盤102に於いて人工股関節臼蓋術中支援治具1を正確に位置決めすることが可能になる。
In the present embodiment, since the
図21は、人工股関節臼蓋術中支援治具1における第1アーム25と第2アーム26と、右側前上腸骨棘(ASIS)85と半球カップ体94と法線ベクトル96と腸骨稜近似曲線99の関係の一例を模式的に示す。なお、図21においては、照準固定枠32に対する第1アーム25と第2アーム26の取り付け位置は図2等に示す場合とは異なる。
21 shows the
図22は、骨盤102において、模式的に表示した照準固定枠32と第1アーム25と第2アーム26と半球カップ体94と法線ベクトル96と第1特徴点P1と第2特徴点P2と第3特徴点P3との関係を模式的に示す。
FIG. 22 is a schematic view of the aiming fixing
左脚側の臼蓋104を手術対象とする場合、例えば左側前上腸骨棘(ASIS)86が第1特徴点P1に相当し、左側の腸骨稜線101にある左側の腸骨稜点が第2特徴点P2に相当し、右側前上腸骨棘(ASIS)85が第3特徴点P3に相当する。
When the left acetabulum 104 is a surgical target, for example, the left anterior superior iliac spine (ASIS) 86 corresponds to the first feature point P1, and the left iliac crest point on the left
図22において、適正な半球カップ体94が定まると、それに対応する臼蓋コンポーネント16が選択される。そして、第1アーム25と第2アーム26が位置決めされた状態で照準シャフト本体31に寛骨臼リーマ用ホルダー36と取り付ける。選択した臼蓋コンポーネント16に対応するグラインド部23aを有する寛骨臼リーマ23を寛骨臼リーマ用ホルダー36に取り付け、臼蓋を寛骨臼リーマ23で加工する。加工された臼蓋に選択した臼蓋コンポーネント16が設置される。
In FIG. 22, when the appropriate
上述のように、本発明の実施の形態によれば、人工股関節臼蓋術中支援治具1は主に、照準シャフト24と第1アーム25と第2アーム26とを備え簡易に構成することができ、大規模なCTスキャン装置や大型の計算機等に依存することなく、小規模の治具装置とパーソナルコンピュータにおける既知の画像処理とによって位置精度の高い手術を行うことが可能になる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the artificial hip acetabular support jig 1 mainly includes the aiming
10 骨盤
16 臼蓋コンポーネント
22 臼蓋ピン
23 寛骨臼リーマ
24 照準シャフト
24a 軸線
25 第1アーム
26 第2アーム
27 第1平面
28 第1旋回軸
29 第2平面
30 第2旋回軸
31 照準シャフト本体
32 照準固定枠
34 臼蓋ピン用ホルダー
36 寛骨臼リーマ用ホルダー
48 補助リンク
71 第1管球
72 第2管球
73 第1照射面
74 第2照射面
81 第1正面画像
82 第1斜面画像
83 第2正面画像
84 第2斜面画像
85 右側前上腸骨棘(ASIS)
86 左側前上腸骨棘(ASIS)
92 概挿輪郭円
94 半球カップ体
96 法線ベクトル
106 第3アーム
P1 第1特徴点
P2 第2特徴点
P3 第3特徴点
10
86 Left anterior superior iliac spine (ASIS)
92
Claims (21)
前記骨盤の臼蓋の中心位置に先端が位置決めされる臼蓋ピンを取り付け取り外し可能に保持可能であるとともに位置決めされた前記臼蓋ピンに代えて寛骨臼リーマを置換可能な照準シャフトと、
前記照準シャフトの軸線を含む第1平面内で、前記照準シャフトに設けられた前記第1平面に垂直な第1旋回軸の回りに旋回可能であって、前記術前画像データにおける骨盤の第1特徴点に先端部が位置決めされる第1アームと、
前記第1平面から所定距離だけ離れ前記第1平面に平行な第2平面内で、前記照準シャフトに設けられた前記第2平面に垂直な第2旋回軸の回りに旋回可能であって、前記術前画像データにおける骨盤の第2特徴点に先端部が位置決めされる第2アームと、
を備え、
前記術前画像データに基づいて、前記照準シャフトに取り付けた前記臼蓋ピンを臼蓋の前記中心位置に立つ法線に一致させるとともに、前記第1アームの先端部が前記第1特徴点を指すように前記第1アームを前記第1旋回軸に対して位置決めし、前記第2アームの先端部が前記第2特徴点を指すように前記第2アームを前記第2旋回軸に対して位置決めし、
位置決めされた前記第1アームと前記第2アームとを前記照準シャフトに対し位置関係を固定し、前記照準シャフトの前記軸線を前記法線に一致させて患者の骨盤に設置し、位置決めされた前記臼蓋ピンに代えて寛骨臼リーマに置換する
ことを特徴とする人工股関節臼蓋術中支援治具。 A hip prosthesis acetabular support jig for assisting in the operation of positioning and setting the acetabular component of the hip prosthesis on the acetabulum of the patient's pelvis based on preoperative image data of the pelvis,
A sighting shaft capable of detachably holding a acetabular pin whose tip is positioned at the center position of the pelvis of the pelvis and removably holding the acetabular reamer instead of the positioned acetabular pin;
The first pelvis of the pelvis in the preoperative image data can be swiveled around a first pivot axis perpendicular to the first plane provided on the aiming shaft within a first plane including the axis of the aiming shaft. A first arm whose tip is positioned at the feature point;
In a second plane that is a predetermined distance away from the first plane and parallel to the first plane, and is pivotable about a second pivot axis that is perpendicular to the second plane provided on the aiming shaft; A second arm whose tip is positioned at a second feature point of the pelvis in the preoperative image data;
With
Based on the preoperative image data, the acetabular pin attached to the aiming shaft is made to coincide with the normal line standing at the center position of the acetabular, and the distal end portion of the first arm points to the first feature point. The first arm is positioned with respect to the first pivot axis, and the second arm is positioned with respect to the second pivot axis so that the tip of the second arm points to the second feature point. ,
The positioned first arm and the second arm are fixed in positional relation with respect to the aiming shaft, and the axis of the aiming shaft is set on the patient's pelvis so as to coincide with the normal line. An artificial hip acetabular support jig which is replaced with an acetabular reamer instead of a acetabular pin.
ことを特徴とする請求項1に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 2. The hip acetabular surgery according to claim 1, wherein the aiming shaft includes an aiming shaft main body having the axis, and an aiming fixing frame coaxially attached to the axis of the aiming shaft main body. Support jig.
ことを特徴とする請求項2に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 3. The artificial hip acetabular cap according to claim 2, wherein the first pivot axis and the second pivot axis are provided on the aiming fixing frame at an angle of 90 degrees with respect to the axis. Intraoperative support jig.
ことを特徴とする請求項2に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 A acetabular pin holder for attaching the acetabular pin to the aiming shaft and an acetabular reamer holder for attaching the acetabular reamer to the aiming shaft can be attached to the aiming shaft body. The artificial hip acetabular surgery support jig according to claim 2, wherein the support jig is used.
ことを特徴とする請求項2に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 A third arm whose lower end is positioned at a third feature point of the pelvis in the preoperative image data can be attached to the aiming fixing frame when the center position of the acetabulum cannot be clearly grasped. The support jig for artificial hip joint acetabulum surgery according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 An auxiliary link is provided that allows the first arm and the second arm to pivot about the first pivot axis and the second pivot axis, and allows the first arm and the second arm to be fixed to each other. The assisting jig for an artificial hip joint acetabulum according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 The first feature point is a surgical target side anterior superior iliac spine (ASIS) of a pair of left and right anterior superior iliac spines (ASIS), or a healthy anterior superior iliac spine (ASIS) on the opposite side, 2. The artificial hip acetabular support according to claim 1, wherein the second feature point is an iliac ridge point that is one point on a ridge line of one iliac ridge of a pair of left and right iliac ridges. jig.
ことを特徴とする請求項8に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 The hip acetabular support treatment according to claim 8, wherein the iliac crest is an intersection of the ridge line of the iliac crest on the same side as the first feature point and the second plane. Ingredients.
ことを特徴とする請求項5に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 The artificial hip acetabular support jig according to claim 5, wherein the third feature point is an anterior superior iliac spine (ASIS) opposite to the first feature point.
ことを特徴とする請求項1に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 The preoperative image data is a second tube that is an X-ray source that is arranged so as to intersect the first irradiation surface irradiated from the front by a first tube that is an X-ray source and a predetermined angle with respect to the first irradiation surface. Using the second irradiation surface on which the sphere is irradiated from the front, the first irradiation surface is irradiated with the first tube in a state where the patient is positioned at the first position which is a position facing the first irradiation surface. The first front image obtained in this manner, the first slope image obtained by irradiating the second irradiation surface with the second tube, and the second position where the patient faces the second irradiation surface. In this state, a second front image obtained by irradiating the second irradiation surface with the second tube and a second slope image obtained by irradiating the first irradiation surface with the first tube are predetermined. 2. The artificial hip acetabular support jig according to claim 1, which is obtained by performing predetermined image processing in a processing means.
ことを特徴とする請求項10に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 The predetermined processing means includes a personal computer that takes in the first front image, the first slope image, the second front image, and the second slope image and performs the predetermined image processing. 10. A support jig for artificial hip acetabular surgery as described in 10.
ことを特徴とする請求項10に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 In the first slope image, the right anterior superior iliac spine (ASIS) is imaged so that the position can be specified, and in the second slope image, the left anterior superior iliac spine (ASIS) is imaged so that the position can be specified. The artificial hip acetabular surgery support jig according to claim 10, wherein
ことを特徴とする請求項12に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 The height position of the right anterior superior iliac spine (ASIS) obtained from the first slope image is drawn on the first front image, and the right anterior superior iliac spine (ASIS) is drawn on the first front image. The height position of the left anterior superior iliac spine (ASIS) obtained from the second slope image is identified on the second front image, and the left anterior superior iliac spine (ASIS) is drawn to the second front surface. The support jig for artificial hip joint acetabulum surgery according to claim 12, which is specified on an image.
前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像における各々の前記中間三角形が互いに同一物であることに基づいて前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像とを表現する同一の座標系である中間座標系を導入し、
前記中間座標系における情報を用い、前記第2正面画像と前記第2斜面画像における前記左側前上腸骨棘(ASIS)を前記第1正面画像と前記第1斜面画像上に特定するとともに、前記第1正面画像と前記第1斜面画像における前記右側前上腸骨棘(ASIS)を前記第2正面画像と前記第2斜面画像上に特定する
ことを特徴とする請求項12に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 In the first front image, the first slope image, the second front image, and the second slope image, a right acetabular position point, a left acetabular position point, and a sciatic unilateral lowest point are identified, and the right acetabulum Pay attention to the shape of the intermediate triangle formed by connecting the lid position point, the left acetabular position point, and the lower point of the ischial bone side,
The first front image and the first slope image based on the fact that the intermediate triangles in the first front image, the first slope image, the second front image, and the second slope image are the same. And introducing an intermediate coordinate system that is the same coordinate system representing the second front image and the second slope image,
Using the information in the intermediate coordinate system, the left anterior superior iliac spine (ASIS) in the second front image and the second slope image is specified on the first front image and the first slope image, and The artificial hip joint according to claim 12, wherein the right anterior superior iliac spine (ASIS) in the first front image and the first slope image is specified on the second front image and the second slope image. Support jig during acetabular surgery.
ことを特徴とする請求項14に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 A first image set including the first front image and the first slope image in which the right anterior superior iliac spine (ASIS) and the left anterior superior iliac spine (ASIS) are specified; One image set suitable for surgery among the second front image in which osteophyte (ASIS) and the left anterior superior iliac spine (ASIS) are specified and the second image set including the second slope image 15 is selected as a surgical image set, and the artificial hip acetabular support jig is supported according to claim 14.
ことを特徴とする請求項15に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 Referring to the front image and the slope image in the surgical image set, assuming that the concave portion of the acetabulum to be operated is filled with a hemispherical cup body, the diameter size of the hemispherical cup body and the contour circle of the hemispherical cup body The hip vector acetabulum according to claim 15, wherein a normal vector connecting a center of the hemisphere cup and a bottom vertex of the hemispherical cup body is obtained, and the acetabular component corresponding to the diameter size is selected. Support jig.
ことを特徴とする請求項15に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 Referring to the front image and the slope image in the surgical image set, the ridge line of the iliac crest on the same side as the first feature point is obtained, and the intersection of the ridge line and the second plane is used as the second feature point. The iliac crest point is specified, and the artificial hip acetabular support jig is supported according to claim 15.
ことを特徴とする請求項16に記載の人工股関節臼蓋術中支援治具。 17. The hip acetabular support during surgery according to claim 16, wherein the normal vector is adopted as the normal, and the axis of the aiming shaft is set on the pelvis of a patient so as to coincide with the normal vector. jig.
X線源である第1管球が正面から照射される第1照射面と前記第1照射面に対し所定角度だけ交差して配置されX線源である第2管球が正面から照射される第2照射面を用い、患者が前記第1照射面に背対面する位置である第1位置に位置した状態で前記第1管球で前記第1照射面に照射して得た第1正面画像と前記第2管球で前記第2照射面に照射して得た第1斜面画像と、患者が前記第2照射面に背対面する位置である第2位置に位置した状態で前記第2管球で前記第2照射面に照射して得た第2正面画像と前記第1管球で前記第1照射面に照射して得た第2斜面画像とを取得する工程と、
パーソナルコンピュータに前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像とを取り込む工程と、
前記第1斜面画像には右側前上腸骨棘(ASIS)が位置特定可能に撮像されており、前記第2斜面画像には左側前上腸骨棘(ASIS)が位置特定可能に撮像されており、前記第1斜面画像で得た前記右側前上腸骨棘(ASIS)の高さ位置を前記第1正面画像上で線引きし前記右側前上腸骨棘(ASIS)を前記第1正面画像上で特定し、前記第2斜面画像で得た前記左側前上腸骨棘(ASIS)の高さ位置を前記第2正面画像上で線引きし前記左側前上腸骨棘(ASIS)を前記第2正面画像上で特定する工程と、
前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像とにおいて右側臼蓋位置点と左側臼蓋位置点と座骨片側最下点とを特定し、前記右側臼蓋位置点と前記左側臼蓋位置点と前記座骨片側最下点とを結び形成される中間三角形の形状に着目し、前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像における各々の前記中間三角形が互いに同一物であることに基づいて前記第1正面画像と前記第1斜面画像と前記第2正面画像と前記第2斜面画像とを表現する同一の座標系である中間座標系を導入し、前記中間座標系における情報を用い、前記第2正面画像と前記第2斜面画像における前記左側前上腸骨棘(ASIS)を前記第1正面画像と前記第1斜面画像上に特定するとともに、前記第1正面画像と前記第1斜面画像における前記右側前上腸骨棘(ASIS)を前記第2正面画像と前記第2斜面画像上に特定する工程と、
前記右側前上腸骨棘(ASIS)と前記左側前上腸骨棘(ASIS)とが特定された前記第1正面画像と前記第1斜面画像からなる第1画像組と、前記右側前上腸骨棘(ASIS)と前記左側前上腸骨棘(ASIS)とが特定された前記第2正面画像と前記第2斜面画像からなる第2画像組とのうち、手術に好適な一方の画像組を手術用画像組として選択する工程と、
前記手術用画像組における正面画像と斜面画像とを参照し、手術対象の臼蓋の凹部が半球カップ体で埋められると想定し、前記半球カップ体の直径大きさと、前記半球カップ体の輪郭円の中心と前記半球カップ体の底頂点とを結ぶ法線ベクトルとを求め、前記直径大きさに対応する前記臼蓋コンポーネントを選択する工程と、
前記手術用画像組における正面画像と斜面画像とを参照し、前記第1特徴点と同じ側の腸骨稜の稜線を求め、前記稜線と前記第2平面との交点を前記第2特徴点として腸骨稜点を特定する工程と
を備える
ことを特徴とする術前画像データの取得方法。 A method for acquiring preoperative image data to be used for a hip prosthesis acetabular support jig for assisting in the operation of positioning and installing the acetabular component of the hip prosthesis on the acetabulum of the patient's pelvis,
The first tube, which is an X-ray source, is arranged to intersect the first irradiation surface irradiated from the front and the first irradiation surface by a predetermined angle, and the second tube, which is an X-ray source, is irradiated from the front. First front image obtained by irradiating the first irradiation surface with the first tube in a state where the second irradiation surface is used and the patient is positioned at the first position where the patient faces the first irradiation surface. And the first slope image obtained by irradiating the second irradiation surface with the second tube, and the second tube in a state where the patient is located at a second position which is a position facing the second irradiation surface. Obtaining a second front image obtained by irradiating the second irradiation surface with a sphere and a second slope image obtained by irradiating the first irradiation surface with the first tube;
Capturing the first front image, the first slope image, the second front image, and the second slope image into a personal computer;
In the first slope image, the right anterior superior iliac spine (ASIS) is imaged so that the position can be specified, and in the second slope image, the left anterior superior iliac spine (ASIS) is imaged so that the position can be specified. The height position of the right anterior superior iliac spine (ASIS) obtained from the first slope image is drawn on the first front image, and the right anterior superior iliac spine (ASIS) is drawn to the first front image. The height position of the left anterior superior iliac spine (ASIS) identified above and obtained from the second slope image is drawn on the second front image, and the left anterior superior iliac spine (ASIS) is 2 The process of specifying on the front image;
In the first front image, the first slope image, the second front image, and the second slope image, a right acetabular position point, a left acetabular position point, and a sciatic unilateral lowest point are identified, and the right acetabulum Paying attention to the shape of an intermediate triangle formed by connecting the lid position point, the left acetabular position point, and the lowest point on the one side of the ischial bone, the first front image, the first slope image, the second front image, and the Identical coordinates representing the first front image, the first slope image, the second front image, and the second slope image based on the fact that each of the intermediate triangles in the second slope image is the same. An intermediate coordinate system is introduced, and the information in the intermediate coordinate system is used, and the left anterior superior iliac spine (ASIS) in the second front image and the second slope image is represented by the first front image and the first image. While specifying on one slope image, the first positive And specifying the right anterior superior iliac spines in the image and the first inclined surface image (ASIS) on the second front image and the second inclined surface image,
A first image set including the first front image and the first slope image in which the right anterior superior iliac spine (ASIS) and the left anterior superior iliac spine (ASIS) are specified; One image set suitable for surgery among the second front image in which osteophyte (ASIS) and the left anterior superior iliac spine (ASIS) are specified and the second image set including the second slope image Selecting as a surgical image set;
Referring to the front image and the slope image in the surgical image set, assuming that the concave portion of the acetabulum to be operated is filled with a hemispherical cup body, the diameter size of the hemispherical cup body and the contour circle of the hemispherical cup body A normal vector connecting the center of the hemispherical cup body and the bottom vertex of the hemispherical cup body, and selecting the acetabular component corresponding to the diameter size,
Referring to the front image and the slope image in the surgical image set, the ridge line of the iliac crest on the same side as the first feature point is obtained, and the intersection of the ridge line and the second plane is used as the second feature point. And a step of specifying an iliac crest point.
前記骨盤の臼蓋の中心位置に先端が位置決めされる臼蓋ピンを取り付け取り外し可能に保持可能であるとともに位置決めされた前記臼蓋ピンに代えて寛骨臼リーマを置換可能な照準シャフトと、
前記照準シャフトの軸線を含む第1平面内で、前記照準シャフトに設けられた前記第1平面に垂直な第1旋回軸の回りに旋回可能であって、前記術前画像データにおける骨盤の第1特徴点に先端部が位置決めされる第1アームと、
前記第1平面から所定距離だけ離れ前記第1平面に平行な第2平面内で、前記照準シャフトに設けられた前記第2平面に垂直な第2旋回軸の回りに旋回可能であって、前記術前画像データにおける骨盤の第2特徴点に先端部が位置決めされる第2アームと、
を備え、
前記術前画像データに基づいて、前記照準シャフトに取り付けた前記臼蓋ピンを臼蓋の前記中心位置に立つ法線に一致させるとともに、前記第1アームの先端部が前記第1特徴点を指すように前記第1アームを前記第1旋回軸に対して位置決めし、前記第2アームの先端部が前記第2特徴点を指すように前記第2アームを前記第2旋回軸に対して位置決めし、
位置決めされた前記第1アームと前記第2アームとを前記照準シャフトに対し位置関係を固定し、前記照準シャフトの前記軸線を前記法線に一致させて患者の骨盤に設置し、位置決めされた前記臼蓋ピンに代えて寛骨臼リーマに置換する
ことを特徴とする請求項19に記載の術前画像データの取得方法。 The support tool for hip prosthesis
A sighting shaft capable of detachably holding a acetabular pin whose tip is positioned at the center position of the pelvis of the pelvis and removably holding the acetabular reamer instead of the positioned acetabular pin;
The first pelvis of the pelvis in the preoperative image data can be swiveled around a first pivot axis perpendicular to the first plane provided on the aiming shaft within a first plane including the axis of the aiming shaft. A first arm whose tip is positioned at the feature point;
In a second plane that is a predetermined distance away from the first plane and parallel to the first plane, and is pivotable about a second pivot axis that is perpendicular to the second plane provided on the aiming shaft; A second arm whose tip is positioned at a second feature point of the pelvis in the preoperative image data;
With
Based on the preoperative image data, the acetabular pin attached to the aiming shaft is made to coincide with the normal line standing at the center position of the acetabular, and the distal end portion of the first arm points to the first feature point. The first arm is positioned with respect to the first pivot axis, and the second arm is positioned with respect to the second pivot axis so that the tip of the second arm points to the second feature point. ,
The positioned first arm and the second arm are fixed in positional relation with respect to the aiming shaft, and the axis of the aiming shaft is set on the patient's pelvis so as to coincide with the normal line. The method for acquiring preoperative image data according to claim 19, wherein an acetabular reamer is substituted for the acetabular pin.
ことを特徴とする請求項20に記載の術前画像データの取得方法。 21. Acquisition of preoperative image data according to claim 20, wherein the normal vector is adopted as the normal, and the axis of the aiming shaft is set on the patient's pelvis so as to coincide with the normal vector. Method.
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