JP2015511501A - 骨折のための固定用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 整形外科手術において、骨折した骨（１０）の位置合わせを可能にする新規な固定用ロボット（２０）を提供すること。【解決手段】 本発明による固定用ロボットは、骨折した骨（１０）の一方の片に接続された固定保持ジョー（３１）と、骨折した骨（１０）の他方の片に接続された可動保持ジョー（３０）と、可動保持ジョー（３０）に運動を与える運動伝達組立体（Ａ）とを含む。運動伝達組立体（Ａ）は、地面に対して平行なＹ平面アドバンサ（２３）を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、創外固定法（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｆｉｘａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて行われる整形外科手術において自動的に骨折した骨の位置合わせ（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を行い、好ましくは遠隔制御を用いて制御される固定用ロボットに関する。

腕及び脚の骨折では、医師が、骨折の部位及び状態などの要因を考慮することにより、創外固定器治療を進めることを決定すると、以下の周知の処置が行われる。骨折した骨片の上を切開することなく、スクリュー釘が骨折した骨片上に外部から配置されるだけである。次に、医師は、いわゆる蛍光透視装置（Ｘ線ビデオを撮影することによってライブ映像を見せるカメラ）の画面を見て、助手に指示する。医師の指示に従って行動する助手は、患者の骨折骨片を手で動かし、骨折骨の位置合わせを試みる。しかしながら、大部分の手術において、助手は、骨折した骨の周囲の筋肉の抵抗に打ち勝つ十分な力を持たないので、医師が望む整復を行うことができない。

その一方で、手術用蛍光透視装置は、連続的かつ強烈にＸ線（放射線）を放出する。患者はこの放射線を一生に一度受ければ済むが、医師にとって、この放射線に曝されることは好ましい状況ではない。従って、所望する的確な整復が達成されなくても、医師は、「十分な」整復が得られるとすぐに蛍光透視装置の電源を切る。この状況は、骨折した骨が全く接合しないリスク又は不正確に接合されるリスクを高める。

医師の所望通りに整復が実施されても、助手は、その位置と印加する力を変えずに、医師が固定器を固定する（ボルトをねじ込む）のに必要な時間である一分間ほどを待たなければならない。実際には、これは、スタッフが疲れて印加する力を無意識に低減させるため、完全に可能なわけではない。その結果、整復は不良又は良好となり、固定器のボルトが締め付けられ、手術は終了する。創外固定器は、骨折した骨の接合後の２度目の手術を必要とすることなく、所要時間の終了時に医師によって除去され、治療プロセスは完了する。

安定化装置、いわゆる固定器の特許調査の際に、オランダ起源の特許である国際公開第２００２／０６９８１６号を抽出した。この特許出願の要約書には、以下のように記載されている。すなわち、「本発明は、伸長可能な中央本体と、中央本体の両端上にそれぞれ関節連結された骨ねじ用のクランプとを含む相互接続要素の支持構造を有する、骨折した骨用の創外固定装置に関する。」

また、他の特許出願は、ＯＲＴＨＯＦＩＸ Ｓ．Ｒ．Ｌに属するイタリア起源の特許である国際公開第２００１／０９１６５４号である。この出願には、以下のように記載されている。すなわち、「本発明は、伸長可能な棒状中間本体（２）と、ボールジョイントを用いて棒状中間本体（２)のそれぞれの端部（３、４）に関節連結された対向配置された骨ねじクランプ（５、６）とを含む、骨折を安定させるための新しいタイプの軸方向片側創外副木装置（ａｘｉａｌ ｕｎｉｌａｔｅｒａｌ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｐｌｉｎｔ ｄｅｖｉｃｅ）に関する。有利なことに、ボールソケットジョイント（１６）が、本体（２０）内の各クランプ（５、６）に取り付けられ、それにより、骨ねじクランプ構成（２５、２６、２１、２２、２３）が関連付けられるか、又は協働する。」

米国特許第５６６２６４８号は、多軸運動を有し、中間部材を通して固定位置と関連付けられた第２の機構を含む固定装置を開示する。安定化要素（ねじ）を用いて骨上に固定された固定器は、第２の機構により、しかし異なる軸で配向できるという点で特徴付けられ、多軸運動により運動の自由度が与えられる構造が記載される。

本発明の目的は、現在の最新技術で用いられる固定器構成と比較して、異なる技術仕様を有し、この分野に新しい手法をもたらす装置を得ることである。

本発明の目的は、手作業による介入及び調整なしに、遠隔制御を用いて骨の端部を自動的に同軸にする、つまり位置合わせすることである。

本発明の別の目的は、その遠隔制御構造部を用いて、手術の間、蛍光透視装置から放出される放射線から、医師及び他の手術室職員を保護することである。

本発明のさらに別の目的は、骨折した骨が接合しない可能性を防止するため又は接合の遅れを最小にするために、２つの骨片を正確に位置合わせすること、及び固定器を固定するのに必要な時間、骨を動かないようにすることである。

本発明の別の目的は、固定ジョーと、最小パラメータで動き、所望のパラメータで正確に固定することができる可動ジョーとを含む構造体によって正確な位置合わせを実現することである。

本発明の別の目的は、可動ジョーの６軸運動能力によって高い運動性を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、持ち運び可能構造体及びその前進手段によって固定用ロボットを容易に運搬できるようにすることである。

本発明の別の目的は、骨折した骨の治療期間を最小にし、従って、より短期間で多数の治療を行うことである。同時に、本発明の目的は、医師及び技術委員会が費やす労力を最小にすることである。

本発明は、上述の目的を達成するため、整形外科手術において、骨折した骨の位置合わせを可能にする固定用ロボットに関し、この固定用ロボットは、骨折した骨の一方の片に接続された固定保持ジョーと、骨折した骨の他方の片に接続された可動保持ジョーと、可動保持ジョーに運動（動き）を与える運動伝達組立体とを含む。

固定器と骨とが適合されたときの、本発明による固定用ロボットの代表的な正面図である。 本発明による固定用ロボットの個別斜視図である。 異なる角度から見た、本発明による固定用ロボットの斜視図である。 本発明による固定用ロボットの可動ジョーに運動を伝達するカルダンシャフトの詳細な斜視図である。

本発明は、整形外科手術において、骨折した骨（１０）の位置合わせを可能にする固定用ロボット（２０)に関し、この固定用ロボットは、骨折した骨（１０）の一方の片に接続された固定保持ジョー（３１）と、骨折した骨（１０）の他方の片に接続された可動保持ジョー（３０）と、可動保持ジョー（３０）に運動を与える運動伝達組立体（Ａ）とを含む。

運動伝達組立体（Ａ）は、地面に対して平行なＹ平面アドバンサ（ａｄｖａｎｃｅｒ）（２３）と、運動伝達組立体（Ａ）のＹ平面アドバンサ(２３)に対して９０°の角度で設けられたＸ平面アドバンサ（２４）と、運動伝達組立体（Ａ）の、地面に対して垂直に運動するＺ平面アドバンサ（２５）と、可動支柱（２６）（Ａ）と、可動保持ジョー（３０）と関連付けられた複数の駆動要素（２７）とを含み、この駆動要素（２７）は、モータ及び減速機である。運動伝達組立体（Ａ）は、エンコーダ（２８）も含む。

固定用ロボットは、可動保持ジョー（３０）と関連付けられたカルダンシャフト（２９）と、骨(１０)に固定された釘（１１）と、これらの釘（１１）とジョー（３０、３１）との間に配置された固定器（１２）と、固定保持ジョー（３１）と接続された中間部材（３２）と、固定ジョーアーム（３３）と、運動伝達組立体（Ａ）が取り付けられる支持本体（２１）と、支持本体（２１）の下に設けられた下部プレート（２２）と、ホイール（３４）と、運動伝達組立体（Ａ）の６軸運動を可能にする手持ちコントローラ（４０）とを含む。

固定用ロボット（２０）の作動方法
図１において、ロボット(２０）によって保持及び固定された骨折した骨（１０）の代表的な２次元図が示される。釘（１１）及び／又は異なるねじ型接続部材を用いて、２つの片の骨折した骨（１０）の一方の片は固定保持ジョー（３１）に接続され、他方の片は、可動保持ジョー（３０）に接続される。骨（１０）とジョー（３１、３０）との間に固定器（１２）が使用されることが好ましい。使用される固定器（１２）は、既に利用可能な固定器（１２）である。

可動保持ジョー（３０）は、支持本体（２１）上に設けられ、多軸運動できる。例えば、Ｙ平面内での直線運動はＹ平面アドバンサ（２３）によって与えられる一方で、Ｘ平面内での運動はＸ平面アドバンサ（２４）によって与えられる。これらの平面（２３、２４）に対して直角な方向への運動は、Ｚ平面アドバンサ（２５）によって与えられる。駆動要素（２７）及びカルダンシャフト（２９）は、Ｚ平面アドバンサ（２５）上に設けられ（図４参照）、可動ジョー（３０）の異なる軸における回転運動を可能にする。

可動保持ジョー（３０）のｘ^１軸における回転運動は、モータ及び減速機組立体を含む駆動要素（２７）によって与えられる。ｙ^１軸及びｚ^１軸における軸方向回転運動も、同じ駆動要素（２７）によってもたらされる。駆動要素（２７）は、エンコーダ（２８）と関連付けられ、パラメータは、このエンコーダ（２８）によって制御される。カルダンシャフト（２９）は、モータを用いて、３軸（ｘ^１、ｙ^１、ｚ^１）における回転運動を与える（図４参照）。

固定保持ジョー（３１）は、中間部材（３２）及び固定ジョーアーム（３３）を用いて支持本体（２１）上に固定される。固定用ロボット（２０）には、持ち運び可能構造体が設けられ、そのホイール（３４）によりいずれかの他の場所へ運搬が可能になる。この構造体は、使いやすさ及び実用性をもたらす。

釘用スロット（３５）が、可動の固定保持ジョー（３０、３１）上に形成され、固定器（１２）と骨（１０）との間を接続する連結釘（１１）が、スロット（３５）内に配置される（図３参照）。本明細書で用いられる固定器（１２）は、可撓性構造を有する中間構成部品並びに複数のジョイントを有する機構とすることができる。

１０：骨
１１：連結釘
１２：固定器
２０：固定用ロボット
２１：支持本体
２２：下部プレート
２３：Ｙ平面アドバンサ
２４：Ｘ平面アドバンサ
２５：Ｚ平面アドバンサ
２６：可動支柱
２７：駆動要素
２８：エンコーダ
２９：カルダンシャフト
３０：可動保持ジョー
３１：固定保持ジョー
３２：中間部材
３３：固定ジョーアーム
３４：ホイール
３５：釘用スロット
４０：コントローラ
Ａ：運動伝達組立体

Claims (18)

1. 整形外科手術において骨折した骨（１０）の位置合わせを可能にする固定用ロボット（２０)であって、
   前記骨折した骨（１０）の一方の片に接続される固定保持ジョー（３１）と、
   前記骨折した骨（１０）の他方の片に接続される可動保持ジョー（３０）と、
   前記可動保持ジョー（３０）に運動を与える運動伝達組立体（Ａ）と、
   を備える、固定用ロボット。
2. 前記運動伝達組立体（Ａ）は、地面に対して平行なＹ平面アドバンサ（２３）を備える、請求項１に記載の固定用ロボット。
3. 前記運動伝達組立体（Ａ）は、Ｙ平面アドバンサ（２３）に対して９０°の角度のＸ平面アドバンサ（２４）を備える、請求項１又は２に記載の固定用ロボット。
4. 前記運動伝達組立体（Ａ）は、地面に対して垂直に運動するＺ平面アドバンサ（２５）を備える、請求項１、２又は３に記載の固定用ロボット。
5. 前記運動伝達組立体（Ａ）は、可動支柱（２６）を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
6. ６軸運動可能な運動伝達組立体（Ａ）を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
7. 前記可動保持ジョー（３０）と関連付けられ、前記可動保持ジョー（３０）にｘ^１、ｙ^１、ｚ^１軸における回転運動を与える複数の駆動要素（２７）を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
8. 前記駆動要素（２７）は、モータ及び減速機である、請求項７に記載の固定用ロボット。
9. 前記運動伝達組立体（Ａ）は、エンコーダ（２８）を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
10. 前記可動保持ジョー（３０）と関連付けられたカルダンシャフト（２９）を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
11. 前記骨（１０）上に固定された釘（１１）と、前記釘（１１）と前記可動保持ジョー（３０）及び前記固定保持ジョー（３１）との間に設けられた固定器（１２）とを備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
12. 前記固定保持ジョー（３１）と接続された中間部材（３２）と、固定ジョーアーム（３３）とを備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
13. 前記運動伝達組立体（Ａ）が取り付けられる支持本体（２１）を備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
14. 支持本体（２１）の下に配置された下部プレート（２２）及びホイール（３４）を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
15. 前記運動伝達組立体（Ａ）の６軸運動を可能にする手持ちコントローラ（４０）を備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
16. 前記可動保持ジョー（３０）及び前記固定保持ジョー（３１）上に形成された釘用スロット（３５）を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の固定用ロボット。
17. 前記固定器（１２）は弾性材料で作成される、請求項１１に記載の固定用ロボット。
18. 整形外科手術において骨折した骨（１０）の位置合わせを可能にする方法であって、
    前記骨折した骨（１０）の一方を固定保持ジョー（３１）と接続するステップと、
    前記骨折した骨（１０）の他方を可動保持ジョー（３０）と接続するステップと、
    前記骨折した骨（１０）の端部を完全に位置合わせするまで、運動伝達組立体（Ａ）を用いて、前記可動保持ジョー（３０）を多軸運動させるステップと、
    を含む方法。

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