JP2015533310A - 手術システム - Google Patents

Abstract

本発明は、特に、患者の身体に対する手術装置の方向を監視するための手術システムに関し、当該システムは、ａ．前記患者の身体の方向を検出するための患者センサと、ｂ．手術装置の方向を検出するための方向センサと、ｃ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を監視するためのモニタと、を備える。

Description

本発明は、一般的には医療技術に関し、特に、手術、手術システム、及び手術方法に関する。

ここで先行技術文献が参照されても、この参照によって、当該文献がオーストラリア又はその他の国における一般技術常識の一部となることを認めているわけではないことは、明確に理解される。

人工人体部品を正しく位置合わせすることは、股関節全置換術などの整形外科手術において非常に重要である。最適な位置合わせをすることによって、人工人体部品の初期機能及び長期間の操作性が向上し得る。人工人体部品のずれは、患者の痛みの原因やその他の多くの合併症の原因になる可能性がある。

人工人体部品を正しく位置合わせするのは手間がかかり、多くの作業が必要になる。例えば、股関節全置換術は、典型的には、大腿骨頭を切断して臼蓋窩から大腿骨の頭を外すステップと、臼蓋カップが嵌るように臼蓋窩をリーミングして臼蓋カップを挿入するステップと、大腿管の形状を整えて大腿管に人工装具の大腿骨の部品を嵌めるステップと、人工装具の大腿骨の部品を臼蓋カップに嵌めるステップと、を含む。したがって、うまく通常の股関節を再現するためには、臼蓋カップと人工装具の大腿骨部品とは、互いに正しく位置合わせされるとともに、患者の骨盤及び大腿骨にも正しく位置合わせされなければならない。

股関節全置換術において最も難しい作業の一つは、臼蓋カップを臼蓋窩に正しく位置合わせ配置する作業である。例えば、様々なセンターでの４２２６回の股関節置換術の研究において、外科医が臼蓋部品を最適な領域に位置合わせできた手術は、全体の３０％以下であった（ラングトン・ディー・ジェイ等(Langton, D.J. et al) (2011) ジェイボーンジョイントサージ(J Bone Joint Surg [Br]) 93-B:164-71）。この最適な領域は、血中金属イオンの結果及び外植の解析に基づく先の研究から導かれた安全な領域に対応し、４０°〜５０°の傾斜かつ１０°〜２０°の前傾と定義されている。このため、「外科医は常に臼蓋部品を正確に位置決めできるわけではないという確かな証拠がある。例外なく、研究によれば、臼蓋部品の傾斜の角度が幅広く変動しており、前傾ではより一層大きくなる」と結論付けられていた。臼蓋カップの配置の誤差はわずか５°でさえ患者の合併症の原因になり得るから、上記の点は重要である。

股関節全置換術では、骨盤の臼蓋カップのずれにより、股関節の脱臼が起こったり、患者の脚がずれたり、誤った脚の長さになったり、関節の動作が悪化したり、関節痛が発生する可能性がある。骨盤の臼蓋カップのずれは、患者の姿勢、下肢の生体力学（例えば、股関節の運動の範囲）、及び、胸椎及び頸椎の湾曲の程度に影響を与えるおそれがある。ずれた臼蓋カップによる長期的な影響としては、部品の摩耗の加速、部品の無菌弛緩、及び、早期の改善手術の可能性などがある。さらに、ずれによって、人工装具の金属成分の浸出（例えば、血流への浸出）が増加するおそれがあり、免疫系に問題が起きる可能性がある。

外科医は、手術中に、臼蓋カップを正しく配置するためのガイドとして役立つ患者の様々な身体構造上の目印を使用し得る。しかしながら、これらの目印は、一般に手術中はよく見えないままであり、そのため、外科医が最適な方向を評価することは非常に難しい。多くの外科医は外科用ドレープにより部分的に見えない患者の胴体との関係に基づいて臼蓋カップの位置を視覚的に推定し、固定する前に所望の方向に合致するかを決定する、と考えられている。我々の知る限り、多くの外科医は、骨盤の骨格に臼蓋カップを正しい位置に置く特別な誘導装置を使用していない。それにもかかわらず、多くの装置やシステムが、臼蓋カップのような人工人体部品の最適な配置を補助するために、開発されている。

例えば、国際公開第２０１０／０３１１１１は、外科医が患者の身体に対して人工人体部品を正しい向きに向けることを補助するための外科的な方向付けシステムを開示する。当該システムは、電子方向モニタを人工人体部品が取り付けられる器具に取り付けることで動作する。患者は固定具に取り付けられ、この固定具は、電子方向モニタを較正するための患者の身体に対する参照点を定める。しかしながら、手術中に患者が動くか患者の脊椎が曲がった場合、電子方向モニタを固定具に取り付けて再度較正しなければならない。また、外科医が患者の動きに気付かなかった場合、人工人体部品がずれてしまうおそれがある。

国際公開第２００４／１１２６１０は、参照面に関する角度位置の変化を検出し、測定するための装置、及び、手術において当該装置を、身体構造上の目印に対して、様々な機器、人工装具、及びインプラントの向きを決めるために使用することを開示する。股関節全置換術では、例えば、装置の設定は、位置合わせガイドを装置に接続し、装置のゼロ合わせをする前にガイドを臼蓋窩の寛骨臼縁に接触するように配置することによって、行われる。繰り返すが、装置が較正された後に患者の臼蓋窩に何らかの動きがあった場合、臼蓋カップを正確に配置するために、装置を再度較正しなければならない。外科医が患者の動きに気付かなかった場合、人工人体部品がずれてしまうおそれがある。

上記の段落で述べたシステム及び装置の問題は、外科医が手術を行う際は可能な限り短時間で手術を無事に完了することが多くの場合非常に重要であるが、システム及び装置を使用時に正確に較正された状態を確保するためには時間がかかり得る、ということである。この理由として非常に重要なのは、股関節置換術は手術中に麻酔される必要がある高齢又は体が弱い患者に対して行われるということである。もう一つの理由は、時間が短い手術ほど、使用される外科医、手術室、及び人工装具などの病院資源が少なくなる、ということである。

上記の段落で述べたシステム及び装置、及び、一般的な股関節全置換術の別の問題は、手術が横臥位（股関節全置換術に使用される最も一般的な位置）で行われる場合、骨盤の位置を制御し、手術中に足が操作されるので、骨盤の安定度を確保することが極めて重要であるということである。しかしながら、これは達成することが難しく、臼蓋カップの位置決めの変動の一因となる。

この問題の規模を説明すると、アメリカ、スペイン、ポルトガル、オランダ、カナダ、フランス、イタリア、スイス、及びドイツでは、最初の及び修正の股関節全置換術が、１年に９５９０００回行われていると推定される（カーツ・エス・エム(Kurtz, S.M.) (2010) 論文３６５(Paper #365.) ニューオーリンズで２０１０年３月６〜９日に開催されたオーソピーディックレサーチソサエティの第５６回年次会合にて発表(Presented at the 56th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society. March 6-9, 2010. New Orleans.)。老齢人口の増加が世界的に整形外科の市場の成長を推進するので、手術の数が増加することが期待される。さらに、メーカの研究所のテスト条件では３０年と言われているが、今の股関節の人工装具の耐用年数は、平均１２〜１５年である。アメリカ単独では、股関節全置換手術の修正手術にかかる費用は１年に１０億ＵＳドルを超えていると推定される（カッツ・ジェイ・エヌ(Katz, J.N.) (2007) オーソピーディックジャーナルアットハーヴァードメディカルスクール(The Orthopaedic Journal at Harvard Medical School) 9:101-106.）。

本発明は、とりわけ、上述の不都合の少なくとも一つを少なくとも部分的には解消し得る、又は、消費者に有用又は商業的な選択を提供する、手術システム、及び、当該手術システムを使用する方法、に関する。

本発明の実施形態は、人工人体部品又は手術器具、特に臼蓋カップ又はリーマのような手術装置のより正確な配置及び／又は方向決めのためのシステムを提供する。

第１の形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を監視するための手術システムを提供し、当該システムは、
ａ．前記患者の身体の方向を検出するための患者センサと、
ｂ．手術装置の方向を検出するための方向センサと、
ｃ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を監視するためのモニタと、
を備える。

有利には、手術システムは、患者の身体に対する手術装置の方向の動的な監視を可能にし得る。これは、手術中のどのような患者の動きも患者センサで検出され、手術装置の検出された方向がこの動きを考慮して更新される、ということを意味する。したがって、手術システムは、例えば臼蓋カップのような人工人体部品のより正確な配置及び／又は方向決めを可能にし得る。

このシステムは、整形外科手術に使用され得る。システムは、患者の関節の手術を目的としてもよい。一実施形態では、システムは、関節手術、特に関節再建手術、最も詳細には関節全置換術に使用される。一実施形態では、関節は、股関節、肩関節、膝関節、足関節、指関節、母指関節、つま先関節（特に、第１中足指節関節（ＭＴＰ）又は第１指）、肘関節、及び手関節からなるグループから選択され、特に、股関節又は肩関節であり、最も詳細には、股関節である。手術システムは、例えば、股関節全置換術、膝関節全形成術、脛骨高位骨切り術、肩関節全置換術、手関節全置換術、足関節全置換術、母指又は指又はつま先矯正手術、又は、肘関節全置換術に、使用され得る。手術システムは、特に、股関節全置換術又は肩関節全置換術、最も詳細には股関節全置換術に使用され得る。別の実施形態では、手術システムは、股関節面再建術などの整形外科の面再建術に使用され得る。

患者センサにより検出される患者の身体は、外科手術に依存して変わり得る。股関節の手術では、例えば、患者の骨盤の方向が検出され得る。肩関節の手術では、検出される患者の身体は、肩甲骨であってもよい。膝関節の手術では、検出される患者の身体は、大腿骨又は脛骨であってよく、特に大腿骨であってよい。第１中足指節関節（ＭＴＰ）の矯正手術では、検出される患者の身体は、内果であってもよい。手関節の手術では、検出される患者の身体は、橈骨又は尺骨であってもよい。肘関節の手術では、検出される患者の身体は、上腕骨、橈骨、又は尺骨、特に、上腕骨であってもよい。足関節の手術では、検出される患者の身体は、脛骨又は腓骨であってもよい。したがって、患者の身体は、骨盤、肩甲骨、大腿骨、脛骨、内果、橈骨、尺骨、上腕骨、及び腓骨からなるグループから選択され、特に骨盤又は肩甲骨であり、最も詳細には骨盤である。

患者センサは、患者の身体の方向が検出可能であれば、患者の身体に接続されるように配置されてもよいし、離れて配置されてもよい。一実施形態では、患者センサは、患者の身体に対して取り付け可能であり、特に患者センサは、患者の身体に取り付け可能である。したがって、股関節の手術では、患者センサは、患者の骨盤に関連して取り付け可能であり、特に患者の骨盤に取り付け可能である。患者センサは、患者の骨盤の任意の適切な位置に配置され得る。例えば、股関節置換術では、患者センサは、患者の腸骨稜又は仙骨、特に仙骨に対して、特にそれ自体に取り付け可能であってもよい。別の外科手術では、患者センサは、肩甲骨、大腿骨、内果、脛骨、橈骨、尺骨、上腕骨、又は腓骨、特に肩甲骨に対して、特にそれ自体に取り付け可能であってもよい。

患者センサは、患者に対して任意の適切な方法で取り付け可能であってもよい。患者センサは、患者の身体に対してセンサを取り付けるための、少なくとも一つの留め具を備えていてもよい。例えば、留め具は、接着剤、特に患者の肌にセンサを接着する接着層であってもよい。任意の適切なタイプの接着剤が使用できるが、特に接着剤は、心電図記録法（ＥＣＧ）で使用される電極に使用されている接着剤と同様のタイプであってもよい。留め具は、また、患者の身体に対してセンサを保持するストラップであってもよい。留め具は、また、患者センサを患者の身体に固定するための、エラストプラスト（登録商標）などの接着テープであってもよい。留め具は、骨盤などの患者の骨にセンサをねじ止めする椎弓根スクリューであってもよい。留め具は、患者の身体に対して、又はそれ自体に、患者センサを固定する吸盤であってもよい。留め具は、面ファスナ、特に円形の面ファスナであってもよい。面ファスナは、例えば、ベルクロ（商標）である。

上述の留め具は、複数組み合わせて用いられてもよい。例えば、患者センサは、患者の肌にセンサを接着するための接着テープを備え、さらに、エラストプラスト（登録商標）などの接着テープが患者センサを患者の身体に取り付けるために使用されてもよい。

留め具は、患者センサの複数箇所、特に２〜６箇所、より詳細には３〜５箇所、最も詳細には４又は５箇所に配置される。例えば、患者センサは、２以上の離れて配置された接着層、特に３〜６の離れて配置された接着層、最も詳細には４又は５の離れて配置された接着層を有していてもよい。

患者センサは、実質的に剛体であってもよく、または、センサを患者の身体の異なる部位に取り付け可能に構成されていてもよい。一実施形態では、患者センサは、患者の身体に取り付け可能であるか、患者の身体に一致するように可撓性があってもよい。

一実施形態では、患者センサによって検出される方向は、ピッチ、ロール及びヨーのうちの１以上であり、特に、ピッチ、ロール及びヨーのうちの２以上である。好ましい形態では、患者センサは、患者の身体のピッチ、ロール、及びヨーを検出するために使用される。ピッチ及びロールは水平方向に対して検出され、ヨーは外科医によって決定される患者の軸線に対して検出される。股関節手術では、例えば、ヨーは、身体を二等分する身体の頭部、背骨、及び骨盤を通る縦断面軸である患者の矢状面に対して検出され得る。

患者センサは、患者の身体の方向を検出する１以上のセンサを備えていてもよい。少なくとも一つのセンサは、患者の身体のピッチ、ロール及びヨーのうちの少なくとも一つ、特に、ピッチ、ロール及びヨーのうちの２つ、最も詳細には、ピッチ、ロール及びヨーを検出する。一実施形態では、少なくとも一つのセンサは、ジャイロスコープ、磁力計、加速度計、傾斜計、及び慣性センサのうちの１以上から選択される。典型的なセンサの組合せは、Ｘｓｅｎｓ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｘｓｅｎｓ．ｃｏｍ）から入手できる。一実施形態では、センサは、レーザポインタ又はセンサの近傍（例えば、手術室）に位置するビーコンと一緒に動作してもよく、この実施形態はヨーを検出する際に特に有用である。

患者センサは、電源に接続されてもよい。例えば、使用時に、患者センサは、壁コンセントなどの外部電源に接続されてもよい。あるいは、患者センサは、バッテリなどの電源を備えていてもよい。任意の適切なバッテリが使用され得る。バッテリは、充電可能であってもよい。例えば、バッテリは、センサを電源コードに接続することによって、又は、誘導充電によって、充電可能であってもよい。誘導充電により充電可能なバッテリは、特に、患者センサが殺菌可能である場合に、有用である。あるいは、バッテリは、殺菌可能及び／又は取り外し可能であってもく、この場合、バッテリは充電可能であってもなくてもよい。別の実施形態では、患者センサは使い捨てであってもよく、この場合バッテリは取り外し可能でなくてもよい。電源は、例えば、殺菌可能なリチウムイオンバッテリである。１、２、またはそれ以上のそのようなバッテリが用いられ得る。患者センサは、また、センサを起動するためのオン／オフスイッチを備えていてもよい。

患者センサは、センシング部と、ベースと、を備えてもよい。センシング部は、摩擦嵌合、締り嵌め、凹凸嵌合、バヨネット結合、面ファスナ（例えばベルクロ（商標））の使用などの任意の適切な方法でベースに取り付け可能であってもよい。一実施形態では、患者センサのベースは、センシング部を取り付けるためのドッキングポートを備えていてもよい。センシング部は、スライド可能にドッキングポートに嵌合してもよいし、センシング部は、ドッキングポートにねじ止めされてもよい。

センシング部は、患者の身体の方向を検出するための少なくとも一つのセンサと、電源及び／又はスイッチと、を備えてもよく、ベースは、患者の身体に対して取り付け可能であってもよく、特に患者の身体に取り付け可能であってもよい。患者センサ、特にセンシング部は、電源の残り電力を示すための光源などの指示器を備えてもよい。

ベースは、接着剤や椎弓根スクリューなどの留め具（上述のような）を備えてもよい。一実施形態では、ベースは、本体と少なくとも一つの連結器とを備え、本体は少なくとも一つの連結器に取り付け可能であり、少なくとも一つの連結器は患者の身体に対して取り付け可能である。典型的な実施形態では、少なくとも一つの連結器は、留め具（上述のような）、特に接着層を備える。連結器は、また、患者センサベースの本体に連結器を固定するクランプを備えてもよい。任意の適切なクランプを使用し得る。典型的な実施形態では、患者センサベースの本体は、少なくとも一つの開口（好ましくは、２〜６の開口、特に３〜５の開口、最も詳細には４又は５の開口）を有し、各開口は、少なくとも一つの連結器を収容する。連結器は、例えば、接着層と、ねじ棒、固定カラー、及びナットを有するクランプと、を備えてもよい。

センシング部は、可撓性があってもよいし実質的に剛体であってもよく、特に実質的に剛体であってもよい。ベースは、また、実質的に剛体であってもよいし、患者の身体に一致するように可撓性があってもよい。一実施形態では、ベースは、患者の身体に取り付け可能である。

患者センサ及び／又はセンシング部は、ハウジングを備えていてもよい。例えば、センシング部ハウジングは、少なくとも一つのセンサ及び／又は電源を収容してもよい。ハウジング及び／又はベースは、金属又はプラスチックで形成されてもよく、ヒンジの周りに回転させることで開かれる蓋を備えてもよい。解除可能な留め具は、ハウジングを閉じた状態にしてもよい。

患者センサ、センシング部、及び／又はベースは、任意の適切な材料で形成され得る。例えば、患者センサベースの本体は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのプラスチックで形成され得る。ベースは、特に、Ｘ線透過材料により形成される。患者センサ、センシング部、及び／又はベースは、任意の適切な形状を有していればよく、最も適切な形状は、例えば、患者センサが取り付けられ得る患者の身体の部位、及び、患者の人体のサイズ及び形状に依存して変わる。

患者センサ、センシング部、及び／又はベースは、使い捨てであってもよいし、殺菌可能であってもよい。患者センサ又はセンシング部が殺菌可能であれば、患者センサ又はセンシング部は、化学的、熱的、又は圧力的な効果から電子部品を隔離するインスレータを備えていてもよい。インスレータは、これらの構成部品を、標準のオートクレーブ殺菌又はガスを用いた殺菌から保護し得る。一実施形態では、インスレータはケーシングである。一実施形態では、少なくとも一つのセンサ及び電源は除外されることもあるが、患者センサの全ての構成部品は殺菌可能であってもよい。しかしながら、少なくとも一つのセンサ及び電源などの殺菌されていない構成部品は、これらが殺菌されたハウジングに収納されていれば、システムに使用され得る。

手術システムは、少なくとも一つの患者センサを備えてもよい。一実施形態では、手術システムは二つの患者センサを備え、特に手術システムは二つの患者センサのみを備える。二以上の患者センサを使用することは有利であり得る。例えば、患者センサが一つだけ使用される場合、センサが手術中に患者の身体にあたるかぶつかるかすると、システムの較正が正常に機能しなくなり得る。手術システムが二以上の患者センサを備えている場合、患者センサは同じであってもよいし異なっていてもよい。

システムは、また、手術装置の方向を検出するための方向センサを備える。使用される手術装置は、行われる予定の外科手術に依存する。一実施形態では、手術装置は、手術用具である。手術用具は、例えば、リーマであってもよい。股関節置換術では、リーマは、臼蓋リーマであってもよい。

手術装置は、また、人工人体部品であってもよい。一実施形態では、人工人体部品は、股関節置換術用の人工人体部品、特に臼蓋カップである。臼蓋カップは、大腿骨又は人工装具の大腿骨を受けるために使用され得る。

異なる手術装置は、異なる手術に使用され得る。例えば、肩関節置換術では、手術装置は、関節窩リーマであってもよい。あるいは、手術装置は、上腕骨用カップであってもよい。上腕骨用カップは、上腕骨又は人工装具の上腕骨を受けるために使用され得る。別の実施形態では、手術装置は、治具、特に、膝関節の手術のための治具であってもよい。この実施形態では、患者センサは大腿骨に対して取り付け可能であってもよく、方向センサは治具に対して取り付け可能であってもよい。外科医が人工装具の膝関節が最適に嵌るように骨を切除する前に、治具が膝関節上に方向付けられる。有利には、手術システムを使用することによって、この手術において、不十分な方向付けにより起こり得る、Ｏ脚などの問題を最小限にとどめることができる。

別の実施形態では、手術システムは、さらに、患者の身体の手術に使用される手術装置を備える。手術装置は、上述の通りであってもよい。一例では、手術装置は、方向センサを備え、特に方向センサは取り外し不可能である（この例では、手術装置は、特に、臼蓋リーマである）。別の例では、方向センサは、例えば、手術装置の構成部品（例えば、臼蓋リーマドライバ、又は、切断刃とモータとの間の臼蓋リーマの一部）が方向センサで置換されるように、手術装置の一部である。同様に、手術装置が人工人体部品であるとき、人工人体部品を配置するための配置装置は方向センサを備えてもよい。

方向センサは、手術装置の方向が検出されれば、手術装置に接続されるように配置されてもよいし、手術装置から離れて配置されてもよい。一実施形態では、方向センサは、手術装置に対して取り付け可能であってもよい。例えば、方向センサは、手術装置に取り付け可能な器具又はガイドに取り付けられてもよい。手術装置が人工人体部品であるとき、方向センサは特に手術装置に対して取り付け可能である。例えば、方向センサは、人工人体部品を配置するための配置装置に取り付けられ得る。人工人体部品は、配置装置に取り外し可能に取り付けられてもよい。一実施形態では、方向センサはリーマに取り付け可能であるか、人工人体部品を配置するための配置装置に取り付け可能である。

別の例では、方向センサは、手術装置に取り付け可能である。方向センサは、任意の適切な方法で、手術装置に取り付け可能であってもよい。例えば、方向センサは、手術装置上のドッキングポート内に、又は、手術装置に取り付け可能な器具上のドッキングポート内に、取り付け可能であってもよい。ドッキングポートは、方向センサを様々な方向で収容するように調整可能であってもよい。さらに、ドッキングポートは固定可能であってもよい。ドッキングポートは、特定の角度に方向付けられてもよいし、軸線に対して調整可能に傾けられてもよい。好ましくは、ドッキングポートは、ポートの一部を変形させることによって、固定可能であってもよい（これは、殺菌に関して有利になり得る）。例えば、ドッキングポートは、ドッキングポートドアとポートの残りの部分との間にある可撓性のプラスチックヒンジを備えてもよい。ドッキングポートドアは、可撓性のプラスチックを曲げることで閉じられ得る。別の実施形態では、方向センサは、方向センサをリーマ又は配置装置に固定するための留め具を備えてもよい。

別の実施形態では、方向センサは、センシング部と取付具とを備え、センシング部は取付具に取り付け可能である。取付具は、方向センサをリーマ又は配置装置に取り付けるために使用され得る。センシング部は、摩擦嵌合、締り嵌め、凹凸嵌合、バヨネット結合、面ファスナ（例えばベルクロ（商標））の使用などの任意の適切な方法で取付具に取り付け可能であってもよい。一実施形態では、方向センサの取付具は、センシング部を取り付けるためのドッキングポートを備えてもよい。センシング部はドッキングポートにスライド可能に嵌合されてもよいし、センシング部はドッキングポートにねじ止めされてもよい。

取付具のために任意の適切なデザインを利用でき、取付具のデザインは方向センサが取り付け可能なリーマ又は配置装置に応じて変わる、ということが理解され得る。取付具は、センシング部を取り付けるためのドッキングポート（例えば、先の段落で述べたような）と、緩衝装置（特に、例えば必要な部位に人工人体部品を打ち込む際の衝撃を吸収するために使用される）と、方向センサをリーマ又は配置装置に固定するためのクランプと、クランプからトッキングポートを離間させるためのスペーサと、のうち１以上を備えてもよい。クランプは、留め具を含んでもよい。さらに、センシング部はドッキングポートにスライド可能に嵌合されてもよいし、センシング部はドッキングポートにねじ止めされてもよい。スペーサを使用する利点は、システムの使用時に、方向センサが偏って配置され、かつ、使用される器具（例えば、臼蓋リーマ又は臼蓋カップ配置装置）の中心軸の下方の外科医の視線を遮り難くなるということである。一実施形態では、方向センサセンシング部は、手術装置の前後軸（又は、例えば、配置装置の前後軸）から偏って配置される。

別の実施形態では、取付具は、手術装置、又は、手術装置に取り付けられる器具又はガイドの一部であってもよい。例えば、手術装置が臼蓋リーマであれば、取付具はリーマの一部であってもよい（例えば、リーマの構成部品が取付具で置換され、この構成部品は臼蓋リーマドライバ、又は、切断刃とモータの間のリーマの部位であってもよい）。疑いの余地をなくすため、「手術装置に対して取り付け可能」という表現は、例えば、方向センサの取付具が手術装置の一部又は人工人体部品を配置するための配置装置の一部である場合を含む。同様に、「リーマに取り付け可能」という表現は、例えば、方向センサの取付具がリーマの一部である場合を含む。

任意の適切な緩衝装置が使用可能であり、緩衝装置は、１又は２以上の方向、特に１又は２の方向の衝撃を吸収してもよい。例えば、緩衝装置は、付勢部材（例えば、ばね）を備えてもよく、及び／又は、空気圧式吸収装置（例えば、ピストンなど）を備えてもよい。同様に、ボルト及びロックナットを備える任意の適切な留め具が使用可能である。臼蓋リーマの加速度の方向センサに対する影響は電子的に効果的に改善できるため、方向センサが臼蓋リーマに取り付けられていれば方向センサは緩衝装置を備えていなくてもよい。

別の実施形態では、取付具は、モニタ及び／又はコミュニケータ（後述する）を保持するためのクレイドル又はブラケットを備えていてもよい。そのようなクレイドル又はブラケットは、例えば、オートバイＧＰＳ用のものと同様に、衝撃を吸収するように構成されていてもよい。

一実施形態では、方向センサによって検出される方向は、ピッチ、ロール及びヨーのうちの１以上であり、特に、ピッチ、ロール及びヨーのうちの２以上である。好ましい実施形態では、方向センサは、手術装置のピッチ、ロール、及びヨーを検出するために使用される。方向センサで検出される方向は、患者センサで検出される方向と同じであってもよい（すなわち、患者センサ及び方向センサは両方ともピッチ及びロール、特にピッチ、ロール及びヨーを検出してもよい）。

方向センサは、手術装置の方向を検出する少なくとも一つのセンサを備えていてもよい。少なくとも一つのセンサは、患者センサについて記述したものと同じであってもよいが、必ずしも同じである必要はない。

方向センサは電源に接続されていてもよく、又は、方向センサは特にバッテリなどの電源を備えていてもよい。これらの構成については、患者センサについて記述したものと同じである。別の実施形態では、方向センサは使い捨てであってもよく、この場合、バッテリは取り外し可能でなくてもよい。方向センサは、また、センサを起動するためのオン／オフスイッチを備えていてもよい。別の実施形態では、方向センサは、手術装置から電力を供給されてもよい（例えば、手術装置が臼蓋リーマである場合）。

方向センサのセンシング部は、手術装置の方向を検出するための少なくとも一つのセンサと、電源及び／又はスイッチと、を備えてもよい。方向センサ、特にセンシング部は、電源の残り電力を示すための光源などの指示器を備えてもよい。

方向センサ及び／又はセンシング部は、ハウジングを備えていてもよい。例えば、センシング部ハウジングは、少なくとも一つのセンサ及び／又は電源を収容してもよい。ハウジングは、金属又はプラスチックで形成されてもよく、ヒンジの周りに回転させることで開かれる蓋を備えてもよい。解除可能な留め具は、ハウジングを閉じた状態にしてもよい。

方向センサ、及び方向センサの構成部品は、任意の適切な材料で形成され得る。例えば、方向センサ取付具は、金属又はプラスチックなど、特に金属、最も詳細にはステンレス鋼などの殺菌可能な材料で形成される。取付具は、非磁化材料により形成され得る。方向センサは、任意の適切な形状を有していればよく、可撓性を有していてもよいし、実質的に剛体であってもよい。

方向センサ、センシング部、及び／又は取付具は、使い捨てであってもよいし、殺菌可能であってもよい。方向センサ又はセンシング部が殺菌可能であれば、方向センサ又はセンシング部は、化学的、熱的、又は圧力的な効果から電子部品を隔離するインスレータを備えていてもよい。インスレータは、これらの構成部品を、標準のオートクレーブ殺菌又はガスを用いた殺菌から保護し得る。一実施形態では、インスレータはケーシングである。一実施形態では、少なくとも一つのセンサ及び電源は除外されることもあるが、方向センサの全ての構成部品は殺菌可能であってもよい。しかしながら、少なくとも一つのセンサ及び電源などの殺菌されていない構成部品は、これらが殺菌されたハウジングに収納されていれば、システムに使用され得る。

手術システムは、さらに、検出される患者の身体に対する手術装置の方向を監視するためのモニタを備えていてもよい。監視はリアルタイムである。モニタは、患者の身体の検出された方向及び手術装置の検出された方向を受け取ってもよく、それにより、検出される患者の身体に対する手術装置の方向を監視してもよい。モニタは、患者の身体に対する手術装置のピッチ、ロール及びヨーのうちの少なくとも一つ（特に、全て）を監視してもよい。

モニタは、手術装置からの情報を記憶してもよいし、データとして記録してもよい。この情報は、システムを使ってどれくらいの手術が実行されたのかを示す単純なログであってもよい。情報は、または、患者センサ（又は患者の身体）の検出された方向、方向センサ（又は手術装置）の検出された方向、及び／又は、患者センサに対する方向センサの方向（患者の身体に対する手術装置）の全部又は一部の記録であってもよい。情報は、モニタから、メモリカードのような別の記録媒体に転送可能であってもよい。一実施形態では、モニタは、データ処理装置、コンピュータ読み取り可能記録媒体、マイクロコンピュータ、及び／又は、中央処理装置（ＣＰＵ）を備える。モニタは、機器単体である必要はない。

手術システムは、さらに、患者の身体の検出された方向、手術装置の検出された方向、及び、検出された患者の身体に対する手術装置の監視された方向と、のうち１以上、特に全てを、（特に外科医に）伝達するコミュニケータを備えていてもよい。コミュニケータは、視覚的又は聴覚的に伝達してもよい。例えば、コミュニケータは、患者の身体の検出された方向、手術装置の検出された方向、及び、検出された患者の身体に対する手術装置の監視された方向と、を、ディスプレイ又はスピーカにより、特に、ディスプレイにより、視覚的に伝達する。

例えば、コミュニケータは、例えばコンピュータスクリーンにより、外科医に、視覚的に伝達する。これは、グラフィックで、検出された患者の身体に対する手術装置の監視された方向を示すことを含む。あるいは、コミュニケータは、検出された患者の身体に対する検出された手術装置のヨー、ロール及びピッチを数値的に示してもよい。

患者センサ又は方向センサは、モニタ及び／又はコミュニケータと同一の場所に配置されてもよい。一実施形態では、モニタ、コミュニケータ及び方向センサが同じ場所に配置される。別の実施形態では、モニタ、コミュニケータ及び患者センサが同じ場所に配置される。例えば、コミュニケータ又はモニタ及びコミュニケータは、方向センサ取付具（上述のような）のクレイドル又はブラケット、又は、方向センサドッキングポートに保持可能であってもよい。この例では、コミュニケータ又はモニタ及びコミュニケータは、使用時には、クレイドル、ブラケット又はドッキングポートに保持されるか、その一部となる殺菌可能なハウジング内に収納され得る。患者センサ又は方向センサをモニタ及び／又はコミュニケータと同じ場所に配置することによって、外科医が手術中にコミュニケータの視覚表示をより見やすくなる（特に、コミュニケータが検出された患者の身体に対する手術装置の方向を画像で表示すれば）というという利点が得られる。

別の実施形態では、単一の装置が、モニタ、コミュニケータ及び／又は患者センサのセンシング部を備えていてもよい。この実施形態では、モニタ／コミュニケータ／患者センサセンシング部を備える装置は、患者センサベースに取り付け可能であってもよい。別の実施形態では、単一の装置が、モニタ、コミュニケータ及び／又は方向センサのセンシング部を備えていてもよい。この実施形態では、モニタ／コミュニケータ／方向センシング部は、方向センサ取付具に取り付け可能であってもよい。

他の実施形態では、患者センサは、モニタ又はコミュニケータ、もしくはモニタ及びコミュニケータの両方を備える。これは、患者センサが患者の腸骨稜上に配置されていれば手術装置の向きを決める際に患者センサが外科医の視線上に存在し得る、という利点がある。別の実施形態では、方向センサは、モニタ又はコミュニケータ、もしくはモニタ及びコミュニケータの両方を備える。

あるいは、モニタ又はコミュニケータ（特に、モニタ及びコミュニケータの両方）は、方向センサ及び患者センサから離れていてもよい。離れて配置されたモニタ及びコミュニケータによる利点は、手術と手術の間にモニタ及びコミュニケータを殺菌する必要がないということである。殺菌条件によっては、モニタ及びコミュニケータ内の電子部品が損傷する可能性がある。代替の実施形態では、モニタ及び／又はは殺菌可能であるか、使い捨てである。

モニタ及びコミュニケータは、例えば、コンピュータ（ラップトップ、タブレット、スマートフォン、ＰＤＡ、ｉＰａｄ（登録商標）、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、及び、ｉＰｏｄ（登録商標）など）内で同一の場所に配置されてもよい。

手術システムは、少なくとも一つのコミュニケータを備えてもよい。例えば、手術システムは、２、３、又は４のコミュニケータを備えていてもよい。典型的な実施形態では、手術システムは、方向又は患者センサあるいはその近傍に配置される第１コミュニケータと、手術室の別の場所（例えば、壁）にある第２コミュニケータと、を備えていてもよい。複数のコミュニケータがある場合、各コミュニケータに表示される情報は同じであってもよいし異なっていてもよい。例えば、あるコミュニケータは、検出された患者の身体に対する手術装置のピッチ、ロール及びヨーの方向の画像表示を提供してもよく、別のコミュニケータは、同じ情報の数値表示を提供してもよい。

患者センサ、方向センサ、モニタ、及び、任意の構成であるコミュニケータは、互いに通信する。一実施形態では、患者センサはモニタと通信し、方向センサはモニタと通信する。患者センサ及び方向センサは、モニタと片方向又は双方向通信してもよく、特に双方向通信してもよい。患者センサ、方向センサ、モニタ、及び、コミュニケータは、その他の適切な方法で通信してもよい。例えば、患者センサは方向センサと通信してもよいし、同様にモニタと通信してもよい。モニタは、同様に、コミュニケータと通信してもよい。

通信は、電気ケーブルを通じて行われてもよいし、無線で行われてもよく、特に無線で行われてもよい。通信は、手術室内の他の電子機器との干渉を避けるために、不要に広がらないようにすべきである。例えば、通信は、短い距離の個人的な範囲のネットワークでデータ交換をするための無線プロトコルにより実施されてもよい。このような無線プロトロコルの例としては、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標））又はＷｉ−Ｆｉがある。通信は、他の病院の機器と干渉しないような、周波数及び帯域幅で行われ得る。さらに、構成部品のワット数は、手術室での使用が許されるように設定される。

別の実施形態では、患者センサ、方向センサ、モニタ、及び／又は、コミュニケータは、殺菌可能ではなく、また、使い捨てでもない。この実施形態では、システムは、使用前にこれらの構成部品が収容される１以上の殺菌されたコンテナを備えていてもよい。さらに別の実施形態では、患者センサ、方向センサ、モニタ、及び／又は、コミュニケータは一部分が殺菌可能であってもよく、これらの殺菌されない部分は殺菌された部分に使用前に挿入されてもよい。例えば、方向センサ及び／又は患者センサのハウジングは殺菌可能であってもよく、殺菌されていない、センサ、バッテリ、及び／又は電気部品の少なくとも一つは、使用前に、殺菌されたハウジング内に配置されてもよい。

別の実施形態では、手術システムは、さらに、方向及び患者センサを較正するためのクレイドルを備える。クレイドルは、方向及び患者センサ、又は方向及び患者センサのそれぞれのセンシング部を、特に方向及び患者センサが互いに平行になるように、収容してもよい。クレイドル内において、方向及び患者センサは、両センサのピッチ、ロール及び／又はヨーがゼロに設定されるように較正される。

第２の形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を決めるための手術システムを提供する。当該システムは、
ａ．前記患者の身体の方向を検出するための患者センサと、
ｂ．手術装置の方向を検出するための方向センサと、
ｃ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を監視するためのモニタと、
ｄ．監視された前記手術装置を前記患者の身体に対する最適な手術装置の方向に誘導するためのコミュニケータと、
を備える。

本発明の第２形態の手術システムの特徴は、上述した第１の形態と同様であり得る。しかしながら、この形態では、コミュニケータが、患者の身体に対する最適な手術装置方向に監視された手術装置を誘導するために使用される。

この形態では、モニタ又はコミュニケータ（好ましくは、モニタ）は、患者の身体に対する最適な手術装置方向を決定してもよい。一実施形態では、モニタは、患者の身体における生来のばらつきを考慮して、手術装置の最適な方向を決定する。例えば、多くの患者は、それぞれの骨盤に、骨盤傾斜角度として測定される生来の傾斜がある。患者が手術台に一方の股関節を他方の股関節の上方にして配置された場合に、即ち、横向きで寝た場合、患者の骨盤傾斜角度は、垂直線と患者の両股関節の回転の中心間に引かれた線との差である。そのため、患者の骨盤傾斜角度は、この位置にある場合のロール及びピッチ、すなわち、完全な垂直位置からの前又は後ろ方向への動き、に関して測定され得る。骨盤傾斜角度は、また、臼蓋窩の傾斜及び前傾の度合い（骨盤から臼蓋窩が突き出る角度）に関して測定され得る。この角度は、手術前に患者の骨盤のＸ線画像を撮影することによって、決定されてもよい。したがって、一実施形態では、モニタが、患者の骨盤傾斜角度を考慮して手術装置の最適な方向を決定する。手術装置の最適な方向を決定する際には、手術台上の患者の位置に起因するピッチ、ロール及びヨーのうちの一以上（特に、ピッチ、ロール及びヨーのうちの２以上、最も詳しくはピッチ、ロール及びヨーの全て）の差異を考慮してもよい。

あるいは、患者の身体に対する手術装置の最適な方向は、モニタ又はコミュニケータ、特にモニタに提供されてもよい。

最適な方向は、患者の身体に対する手術装置のピッチ、ロール及びヨーのうちの少なくとも一つ（特に、全て）を含んでもよい。

モニタ又はコミュニケータ（好ましくはモニタ）は、また、手術装置の最適な方向と検出された患者の身体に対する手術装置の方向との差を決定してもよい。コミュニケータは、この差を外科医に伝達することによって、監視された手術装置を誘導してもよい。したがって、コミュニケータは、また、手術装置の最適な方向と検出された患者の身体に対する手術装置の方向との差を（特に外科医に）伝達してもよい。あるいは、コミュニケータは、監視された手術装置の方向と当該装置の最適な方向とを表示して、外科医にそれらの関係を評価させてもよい。

コミュニケータは、患者の身体の検出された方向、手術装置の検出された方向、検出された患者の身体に対する手術装置の監視された方向、手術装置の最適な方向、及び、最適な方向に対する監視された手術装置の方向のうちの１以上、特に全てを、特に、検出された患者の身体に対する手術装置の監視された方向、手術装置の最適な方向、及び最適な方向に対する監視された手術装置の方向のうちの１以上、特に全てを、（特に外科医に）伝達してもよい。一実施形態では、コミュニケータは、最適な方向に対する監視された手術装置の方向を伝達する。上記のように、コミュニケータは、特に外科医に、視覚的又は聴覚的に伝達してもよい。例えば、コミュニケータは、ディスプレイを通じて伝達してもよい。あるいは、コミュニケータは、特に外科医に、聴覚的に伝達してもよい。例えば、手術装置の最適な方向と手術装置の監視された方向との差は、１以上の音声信号により、外科医に伝達されてもよい（例えば、音声信号のピッチ、トーン又は期間によって外科医が誘導される）。

例えば、コミュニケータは、検出された患者の身体に対する手術装置の方向及び手術装置の最適な方向を画像で表示することによって、（特に外科医に）視覚的に伝達してもよい。外科医は、これらの差を観察でき、手術装置を正しい方向に誘導できる。典型的な実施形態では、画像ディスプレイは、一方の軸がロールであり他方の軸がピッチであるように、交差する水平及び垂直軸を含んでもよく、ここで、軸が交差する点が患者の身体に対する手術装置の最適なピッチ及びロールである。画像ディスプレイは、また、ヨーを示す第３軸を含んでもよく、ここで、当該軸の中心は、患者の身体に対する手術装置に対して最適なヨーである。

別の例では、コミュニケータは、（特に外科医に）、聴覚的に伝達してもよい。この例では、コミュニケータは、装置が誤った方向を向いている場合にビープ音を発してもよく、装置が正しい方向を向いている場合にピン音を発してもよい。コミュニケータは、また、視覚的及び聴覚的に、外科医に伝達してもよい。

有利には、本発明のこの形態は、臼蓋窩のリーミング中に外科医を誘導し得る。多くの股関節置換術は、臼蓋カップのずれのせいで失敗する。臼蓋カップの方向決めの精度を向上させるためにさまざまな位置合わせ装置が開発されてきているが、外科医が目で臼蓋窩のリーミングをしていると考えられる。本発明のこの形態の手術システムは、臼蓋窩のリーミングの誘導を可能にし、それによって、骨盤骨の除去を最小限にし、かつ、臼蓋カップの配置及び方向のよりよい基礎を提供する。有利には、臼蓋窩のリーミングが誘導される場合、臼蓋カップの配置及び方向決めの補助となり得る縁が、骨盤骨に形成され得る。誘導されたリーミングによって、２つの機械加工された面（骨及び臼蓋カップ）の接触が可能になり、非常によくかみ合うようになる。リーミング作業が不正確に行われた場合、臼蓋カップが臼蓋窩から外れてしまい、例えば、患者の足の一方が他方よりも短くなってしまう。リーミング作業が不正確に行われた場合、臼蓋カップを正しい方向に向けることが難しくなり得る。

そこで、第３の形態では、本発明は、患者の身体のリーミングの誘導のための手術システムを提供し、当該手術システムは、患者の身体に対するリーマの方向を検出するための方向センサを含む。このシステムは、患者センサ又はモニタを備えていてもよいし、備えていなくてもよい。しかしながら、一実施形態では、システムは、患者の身体の方向を検出するための患者センサ、リーマの方向を検出するための方向センサ、及び／又は、検出された患者の身体に対するリーマの方向を監視するためのモニタを備える。患者の身体は特に骨盤であり、リーマは特に臼蓋リーマである。手術システムは、さらに、患者の身体に対する最適なリーマの方向に監視されたリーマを誘導するためのコミュニケータを備える。手術システムは、また、リーマをさらに備えてもよい。本発明の第３の形態の手術システムの特徴は、第１又は第２の形態に対して述べたとおりである。

第４の形態では、本発明は、人工人体部品の外科配置のための配置装置を提供し、ここで当該装置は、患者の身体に人工人体部品を打ち込むための少なくとも一つのインパルスを発生させることができるドライバを備える。

本発明のこの形態の装置は、例えば臼蓋窩にカップを打ち込むためにハンマを使用するような現在の技術に比べれば、臼蓋カップをより正確に配置できる。

一実施形態では、ドライバは、患者の身体に人工人体部品を打ち込むための２以上の連続するインパルスを発生させることができる。ドライバは、パルシング動作、特に軸上のパルシング動作を発生させることができてもよい。インパルスのタイミングは、調整可能であってもよい。

別の実施形態では、ドライバは、人工人体部品をこれ以上患者の身体に打ち込めないことを検出することができる。これは、インパルス後の装置に対する人工人体部品の動きを検出することで実現できる。

インパルスは、空気圧、超音波、又は人工人体部品に衝撃を与えるためのストライカ、特に人工人体部品に衝撃を与えるためのストライカによって生成されてもよい。一例では、ストライカは、電動式カムでばねを圧縮することで動作してもよい。インパルスは、１以上のカム、特に２つのカムで生成されてもよい。一例では、インパルスは、二重反転カムによって生成されてもよい。別の例では、インパルスは、圧電作用により生成されてもよい。一実施形態では、インパルスは、空気圧、油圧、又はモータによって生成され、好ましくは、インパルスは、空気圧によって生成される。

人工人体部品は、本明細書の他の場所で記述されたとおりであってもよく、特に上腕骨用又は臼蓋カップ、最も詳細には臼蓋カップであってもよい。

一実施形態では、配置装置は、さらに、ドライバに対して人工人体部品に取り付けるための取付具を備える。取付具は、人工人体部品を１回又は２回の作業で取付又は取り外しが可能であってもよい。例えば、取付具は、ばね懸架式結合器を備えてもよい。取付具は、人工人体部品に結合される機器を取り付けるために使用されてもよい。例えば、取付具は、臼蓋カップに結合されるシャフトを取り付けるために使用されてもよい。一実施形態では、取付具は、各々外科医に使用される様々な臼蓋カップに適した異なるねじ溝を有する、複数の異なる長さのシャフトへの結合が可能である。

一実施形態では、配置装置のドライバ及び任意の要素としての取付具は、取り外し可能である。この実施形態では、ドライバ及び取付具は、リーマと交換可能であってもよい。例えば、リーマ出力駆動シャフト及びドライバ／取付具は、スナップ結合、特に、手術のための既存の装置と交換可能な結合、をするように構成されていてもよい。この実施形態では、リーマの速度は調整可能であってもよく、及び／又は、ドライバのインパルスの周波数は調整可能であってもよい。この実施形態では、装置は、リーミング及び人工人体部品の配置のために使用されてもよい。

本明細書の他の個所で記述されているように、人工人体部品の方向を検出するための方向センサは、装置に対して取り付け可能であってもよい。例えば、方向センサは、配置装置に取り付け可能な機器又はガイドに取り付け可能であってもよい。別の例では、方向センサは、配置装置に取り付け可能である。

方向センサは、任意の適切な方法で、装置に対して取り付け可能であってもよい。例えば、方向センサ（又は、方向センサのセンシング部）は、装置上のドッキングポート、又は、手術装置に取り付けられる機器上のドッキングポート内に、取り付け可能であってもよい。ドッキングポートは、方向センサ（又は方向センサのセンシング部）を様々な方向で収容するように調整可能であってもよい。さらに、ドッキングポートはロック可能であってもよい。ドッキングポートは、特定の角度に向けられてもよく、調整可能に軸線に対して傾斜していてもよい。好ましくは、ドッキングポートは、ポートの一部を変形させることで、ロック可能であってもよい（これは、殺菌において有利である）。 例えば、ドッキングポートは、ドッキングポートドアとポートの残りの部分との間にある可撓性のプラスチックヒンジを備えていてもよい。ドッキングポートドアは、可撓性プラスチックを曲げることで閉じられてもよい。ドッキングポートは、適切な角度（一般的には４５°）に設定されてもよく、軸線に対して調整可能に傾斜していてもよい。方向センサセンシング部は、ドッキングポートにスライド可能に嵌め合わされていてもよいし、センシング部はドッキングポートにねじ止めされてもよい。方向センサセンシング部の特徴は、本明細書の他の個所に記載されたとおりである。

第５の形態では、本発明は、本発明の第４の形態の配置装置を備える手術システムを提供する。本発明の第５の形態の手術システムの特徴は、本発明の第１又は第２の形態に対して述べたとおりである。

一実施形態では、システムは、患者の身体の方向を検出するための患者センサと、人工人体部品の方向を検出するための方向センサと、検出された患者の身体に対する人工人体部品の方向を監視するためのモニタと、を備える。患者の身体は、特に骨盤である。手術システムは、さらに、監視された人工人体部品を患者の身体に対する最適な配置方向に誘導するためのコミュニケータを備えていてもよい。

第６の形態では、本発明は、患者の身体の方向を検出するための患者センサを提供し、当該患者センサは、検出された患者の身体の方向をモニタに伝達するために使用される。一実施形態では、モニタは、検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するために使用される。

第７の形態では、本発明は、患者の身体の方向を検出するための患者センサを提供し、当該患者センサは、検出された患者の身体に対する手術装置の検出された方向を監視するために使用される。

第８の形態では、本発明は、手術装置の方向を検出するための方向センサを提供し、当該方向センサは、手術装置の方向をモニタに伝達するために使用される。一実施形態では、モニタは、検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するために使用される。

第９の形態では、本発明は、手術装置の方向を検出するための方向センサを提供し、当該方向センサは、検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するために使用される。

第１０の形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を監視するためのモニタを提供し、当該モニタは、患者センサから伝達された患者の身体の方向を受け取るために使用有れ、また、当該モニタは、方向センサから伝達された手術装置の方向を受け取るために使用される。

第１１の形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を検出するための手術システムを提供し、当該システムは、
ａ．患者の身体の方向を検出するための患者センサと、
ｂ．検出された患者の身体に対する手術装置の方向を検出する方向センサと、
を備える。

第１２の形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を監視する手術システムを提供し、当該システムは、
ａ．患者の身体の方向を検出するための患者センサと、
ｂ．方向センサから伝達された手術装置の方向を受け取り、検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するモニタと、
を備える。

第１３の形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を監視するための手術システムを提供し、当該システムは、
ａ．手術装置の方向を検出するための方向センサと、
ｂ．患者センサから伝達された患者の身体の方向を受け取り、検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するモニタと、
を備える。

本発明の第６〜第１３の形態の特徴は、第１又は第２の形態に対して述べたとおりである。

第１４の形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を監視する方法を提供し、当該方法は、
ａ．患者の身体の方向を検出するステップと、
ｂ．検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するステップと、
を含む。

当該方法は、特に、股関節置換術において実行され得る。このような股関節置換術は、変形性関節症、炎症性関節炎、骨壊死、外傷、又は一般的な摩滅に起因する接合面の劣化などの状態に伴う股関節の痛みを和らげるために行われる。

一実施形態では、当該方法は、患者の身体に対して患者センサを取り付けるステップを含む。患者センサ、患者の身体、及び患者センサが患者の身体に対して取り付けられ得る形式は、本発明の第１及び第２の形態に関連して上で述べたとおりである。この実施形態では、患者センサは、患者の身体の方向を検出する。

別の実施形態では、当該方法は、患者の身体の手術に使用される手術装置を提供するステップを含む。当該手術装置は、本発明の第１及び第２の形態に関連して述べたとおりである。

さらに別の形態では、当該方法は、手術装置に対して方向センサを取り付けるステップを含む。方向センサ、手術装置、及び、及び方向センサが手術装置に取り付けられ得る形式は、本発明の第１及び第２の形態に関連して上で述べたとおりである。この実施形態では、方向センサは、手術装置の方向を検出する。

したがって、一実施形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を監視する方法を提供し、当該方法は、
ａ．患者の身体に対して患者センサを取り付けるステップと、
ｂ．患者の身体の方向を患者センサで検出するステップと、
ｃ．手術装置に対して方向センサを取り付けるステップと、
ｄ．手術装置の方向を方向センサで検出するステップと、
ｅ．検出された患者の身体に対する手術装置の方向をモニタで監視するステップと、
を含む。

一実施形態では、当該方法は、最初に、患者を手術台に固定するステップを含む。患者の身体は、特に、手術前に実質的に動かないようにされる。

患者センサ及び方向センサを取り付ける前に、患者センサ及び方向センサの両方を同じ平面に配置することが有利であり得る（例えば、これは、複数のセンサをテーブル上又はクレイドル内で横並びに配置することを含む）。このステップにおいて、複数のセンサは、それらが同じ方向の測定値を共有するように、較正され得る。患者センサが患者の身体に対して取り付けられた後、患者センサは「ゼロ」に合わせられてもよく、このセンサをゼロに合わせる過程における方向測定値のどんな変化も方向センサで検出された方向に、反映される（伝達される）。その後、複数のセンサは、手術装置が使用されるか挿入されるまで、起動されたままであってもよい。あるいは、手術システムは、複数のセンサの較正を行うことなく使用されてもよい。

別の実施形態では、当該方法は、検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するモニタを提供するステップを含む。モニタは、本発明の第１及び第２の形態に関連して述べたとおりである。

さらに別の実施形態では、当該方法は、患者の身体に対する手術装置の監視された方向を外科医に伝達するステップを含む。コミュニケータは、このステップのために使用されてもよく、当該コミュニケータは、本発明の第１及び第２の形態に関連して述べたとおりである。

さらに別の実施形態では、患者の身体は骨盤であり、手術装置は臼蓋リーマである。リーミングの際、手術装置は、リーミング作業の力のせいで移動する。この移動を制限するために、別の装置又はガイドが使用され得る。

当該方法は、また、手術装置のためのサポートを使用するステップを含んでもよい。例えば、サポートは手術台に接続されてもよく、例えばバヨネット結合によって、手術台取付レールに取り付けられる固定具に接続されてもよい。サポートは、必要があれば手術装置の位置合わせが可能であるように、例えばクランプを用いて調整可能であってもよい。手術装置がリーマであれば、例えば、サポートは、外科手術の間、リーマを支持し、誘導するために使用されてもよい。サポートは、また、手術装置を誘導するためのスライドを備えていてもよい。

この形態の方法は、股関節全置換術に使用され得る。上述したように、股関節置換術は、（ｉ）大腿骨頭を切断して臼蓋窩から大腿骨の頭を外すステップと、（ii）臼蓋カップが嵌るように臼蓋窩をリーミングするステップと、（iii）臼蓋カップを挿入するステップと、（iv）大腿管の形状を整えて大腿管に人工装具の大腿骨の部品を嵌めるステップと、（v）人工装具の大腿骨の部品を臼蓋カップに嵌めるステップと、を含む。この形態の方法は、有利には、ステップ（ii）及び（iii）で使用される手術装置の方向を監視するために、実行されてもよい。

第１５の形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を決めるための方法を提供し、当該方法は、
ａ．患者の身体の方向を検出するステップと、
ｂ．検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するステップと、
ｃ．手術装置の最適な方向を提供するステップと、
ｄ．監視された手術装置を最適な方向に誘導するステップと、
を含む。

一実施形態では、当該方法は、患者の身体に対して患者センサを取り付けるステップを含む。患者センサ、患者の身体、及び患者センサが患者の身体に取り付けられ得る形式は、本発明の第１及び第２の形態に関連して上で述べたとおりである。この実施形態では、患者センサは、患者の身体の方向を検出する。

別の実施形態では、当該方法は、患者の身体の手術に使用される手術装置を提供するステップを含む。当該手術装置は、本発明の第１及び第２の形態に関連して上で述べたとおりである。

さらに別の実施形態では、当該方法は、手術装置に対して方向センサを取り付けるステップを含む。方向センサ、手術装置、及び方向センサが手術装置に対して取り付けられ得る形式は、本発明の第１及び第２の形態に関連して上で述べたとおりである。この実施形態では、方向センサは、手術装置の方向を検出する。

したがって、一実施形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を監視する方法を提供し、当該方法は、
ａ．患者の身体に対して患者センサを取り付けるステップと、
ｂ．患者の身体の方向を患者センサで検出するステップと、
ｃ．手術装置に対して方向センサを取り付けるステップと、
ｄ．手術装置の方向を方向センサで検出するステップと、
ｅ．検出された患者の身体に対する手術装置の方向をモニタで監視するステップと、
ｆ．手術装置の最適な方向を提供するステップと、
ｇ．監視された手術装置を最適な方向にコミュニケータで誘導するステップと、
を含む。

一実施形態では、当該方法は、最初に、患者を手術台に固定するステップを含む。患者の身体は、特に、手術前に実質的に動かないようにされる。

患者センサ及び方向センサを取り付ける前に、患者センサ及び方向センサの両方を同じ平面に配置することが有利であり得る（例えば、これは、複数のセンサをテーブル上又はクレイドル内で横並びに配置することを含む）。このステップにおいて、複数のセンサは、それらが同じ方向の測定値を共有するように、較正され得る。患者センサが患者の身体に対して取り付けられた後、患者センサは「ゼロ」に合わせられてもよく、このセンサをゼロに合わせる過程における方向測定値のどんな変化も方向センサで検出された方向に、反映される（伝達される）。その後、複数のセンサは、手術装置が使用されるか挿入されるまで、起動されたままであってもよい。あるいは、手術システムは、複数のセンサの較正を行うことなく使用されてもよい。

別の実施形態では、当該方法は、検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するモニタを提供するステップを含む。モニタは、本発明の第１及び第２の形態に関連して述べたとおりである。

他の実施形態では、患者の身体は骨盤であり、手術装置の最適な方向を提供するステップは、患者の骨盤の傾斜角を決定するステップを含む。骨盤の傾斜角は、患者の骨盤のＸ線画像から決定され得る。これは、本発明の第２の形態に関連して述べたとおりである。

さらに別の実施形態では、監視された手術装置を誘導するステップは、最適な方向に対する監視された手術装置の方向、又は、手術装置の最適な方向と患者の身体に対する手術装置の監視された方向との差を外科医に伝達するステップを含む。コミュニケータはこのために使用されてもよく、当該コミュニケータは本発明の第１及び／又は第２の形態に関連して述べたとおりである。手術装置の最適な方向と患者の身体に対する手術装置の監視された方向との差を決定するステップは、モニタ又はコミュニケータ、特にモニタにより、実行され得る。

さらに別の実施形態では、患者の身体は骨盤であり、手術装置は臼蓋リーマである。

他の実施形態では、患者の身体は骨盤であり、手術装置は臼蓋カップである。この実施形態では、当該方法は、さらに、衝撃により臼蓋カップを臼蓋窩に配置するステップを含む。

当該方法は、また、手術装置のためのサポートを使用するステップを含んでもよい。例えば、サポートは手術台に接続されてもよく、例えばバヨネット結合によって、手術台取付レールに取り付けられる固定具に接続されてもよい。サポートは、必要があれば手術装置の位置合わせが可能であるように、例えばクランプを用いて調整可能であってもよい。手術装置がリーマであれば、例えば、サポートは、外科手術の間、リーマを支持し、誘導するために使用されてもよい。サポートは、また、手術装置を誘導するためのスライドを備えていてもよい。

この形態の方法は、股関節全置換術に使用され得る。上述したように、股関節置換術は、（ｉ）大腿骨頭を切断して臼蓋窩から大腿骨の頭を外すステップと、（ii）臼蓋カップが嵌るように臼蓋窩をリーミングするステップと、（iii）臼蓋カップを挿入するステップと、（iv）大腿管の形状を整えて大腿管に人工装具の大腿骨の部品を嵌めるステップと、（v）人工装具の大腿骨の部品を臼蓋カップに嵌めるステップと、を含む。この形態の方法は、有利には、ステップ（ii）及び（iii）で使用される手術装置の方向を患者の身体（骨盤）に対して決めるために、実行されてもよい。

本発明の第１４及び第１５の形態で記述された方法の一部又は全ては、コンピュータ読取り可能な記録媒体上で実行され得る。モニタは、この媒体を備えてもよい。これらの方法の一実施形態では、監視された及び／又は検出された測定値は、手術の間、記録される。これらの方法の別の実施形態では、このシステムを用いて実行された手術の数が数えられるように、当該システムの使用が記録される。

本発明の第１４及び第１５の形態の特徴は、第１又は第２の形態に対して述べたとおりである。

第１６の形態では、本発明は、患者の身体に人工人体部品を打ち込む方法を提供し、当該方法は、人工人体部品、及び、患者の身体に人工人体部品を打ち込むための少なくとも一つのインパルスを発生させることができるドライバを備える配置装置を提供するステップと、患者の身体に人工人体部品を打ち込むために装置を使用するステップと、を含む。一実施形態では、患者の身体は骨盤であり、人工人体部品は臼蓋カップである。本発明の第１４の形態の配置装置及び本発明の第１５の形態のシステムは、この方法に用いられてもよい。

第１７の形態では、本発明は、患者の身体のリーミングを誘導する方法を提供し、当該方法は、患者の身体に対するリーマの方向を検出するステップを含む。本発明の第３の形態のシステムは、この方法に使用され得る。

本発明の第１６及び第１７の形態の方法は、本発明の第１４及び第１５の形態のために上記で説明されたステップを用いて実行されてもよい。

第１８の形態では、本発明は、本発明の第１４又は第１５の形態の方法で使用される場合の患者センサを提供する。

第１９の形態では、本発明は、本発明の第１４又は第１５の形態の方法で使用される場合の方向センサを提供する。

第２０の形態では、本発明は、本発明の第１４又は第１５の形態の方法で使用される場合のモニタを提供する。

第２１の形態では、本発明は、本発明の第１４又は第１５の形態の方法で使用される場合のコミュニケータを提供する。

第２２の形態では、本発明は、本発明の第１又は第２の形態のシステムで使用される、又は、本発明の第１４又は第１５の形態の方法で使用される場合の、コンピュータソフトウェアを提供する。

当業者は、多くの実施形態及び変形が本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることを十分に理解するだろう。

本明細書及び請求項では、「備える（comprising）」という単語、及び、「備える（comprises）」及び「備える（comprise）」といったその派生語は、列挙された構成要素の各々を含むことを意味するが、１以上の別の構成要素をさらに含むことを除外するものではない。

明細書を通して、「一実施形態（one embodiment）」又は「ある実施形態（an embodiment）」への言及は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造、又は、特性が本発明の実施形態の少なくとも一つに含まれる、ということを意味する。そのため、「一実施形態（in one embodiment）」又は「ある実施形態（in an embodiment）」といった表現がこの明細書を通して様々な場所で登場するが、これは、必ずしも、全てが同じ実施形態を参照しているわけではない。さらに、 特定の特徴、構造、又は、特性は、任意の適切な方法で、１以上組み合わされてもよい。

ここで述べられた特徴は、いずれも、発明の範囲内で、ここで述べられた他の特徴のいずれか一つ以上と任意に組み合わせることができる。

本発明の好ましい特徴、実施形態、及び変形は、本発明を実施するために当業者に十分な情報を提供する下記の詳細な説明から理解され得る。下記の詳細な説明は、決して、先の発明の概要の範囲を制限するものとみなされてはならない。詳細な説明は、以下の図面を参照する。
図１は、手術システムの概略図である。 図２は、手術システムの概略図であり、患者の身体及び手術装置を示す。 図３は、患者の身体に対して手術装置の方向を決める方法のフローチャートである。 図４は、本発明の一例に係る方向センサのセンシング部の正面図である。 図５は、図４に示される方向センサのセンシング部の平面図である。 図６は、本発明の別の例に係る患者センサのセンシング部の正面図である。 図７は、図６に示される患者センサのセンシング部の平面図である。 図８は、本発明のさらなる例に係る臼蓋カップを配置するための配置装置に取り付けられる方向センサ取付具の側面図である。 図９は、図８に示される方向センサ取付具の上面図である。 図１０は、図８に示される方向センサ取付具の背面図である。 図１１は、図８に示される方向センサ取付具の緩衝装置の一部の平面図である。 図１２は、本発明の別の例に係る手術装置（臼蓋リーマ）に取り付けられる方向センサ取付具の側面図である。 図１３は、図１２に示される方向センサ取付具の上面図である。 図１４は、図１２に示される方向センサ取付具の背面図である。 図１５は、図１２に示されるＡ−Ａ切断面における断面図である。 図１６は、本発明のさらなる例に係る患者センサベースの上面図である。 図１７は、図１６に示されるＡ−Ａ切断面における断面図である。 図１８は、図１６に示される患者センサの側面図である。 図１９は、図１６に示される患者センサの側面図であり、また、患者センサの留め具を示す。 図２０は、モニタ／コミュニケータからの典型的な出力であり、手術台上の患者の位置におけるずれと患者の身体構造上のずれがどのようにして最適な方向の角度を調整するために入力されるかを示す。 図２１は、モニタ／コミュニケータからの典型的な出力であり、患者センサに対する方向センサのピッチ、ロール、及びヨーを示す。 図２２は、モニタ／コミュニケータからの典型的な出力であり、患者センサに対する方向センサのピッチ、ロール、及びヨーを示す。 図２３は、本発明の別の例に係る手術装置（臼蓋リーマ）に取り付けられる方向センサの斜視図である。 図２４は、本発明の別の例に係る臼蓋カップを配置するための配置装置に取り付けられる方向センサの斜視図である。 図２５は、本発明の別の例に係る手術装置（臼蓋リーマ）に取り付けられる方向センサの斜視図である。 図２６は、本発明の別の例に係るスペーサに方向センサクランプを固定するためのクランプナットの上面図である。 図２７は、図２７のクランプナットの側面図である。 図２８は、本発明の別の例に係る方向センサスペーサの側面図である。 図２９は、図２８の方向センサスペーサの端面図である。 図３０は、本発明のさらなる例に係る方向センサスペーサへの固定のための方向センサドッキングポートの上面図である。 図３１は、図３０の方向センサドッキングポートの側面図である。 図３２は、本発明のさらなる例に係る方向センサスペーサに方向センサドッキングポートを固定するためのクランプボルトの側面図である。 図３３は、図３２のクランプボルトの上面図である。 図３４は、本発明のさらなる例に係る臼蓋カップを配置するための配置装置に取り付けられる方向センサクランプの側面図である。 図３５は、図３４の方向センサクランプの端面図である。 図３６は、図３４の方向センサクランプのための緩衝装置の一部の平面図である。 図３７は、臼蓋カップを配置するための配置装置に図３４に示す方向センサクランプを取り付けるための留め具の側面図である。 図３８は、図３７の留め具の上面図である。 図３９は、本発明の別の例に係る手術装置（臼蓋リーマ）に取り付けられる方向センサクランプの側面図である。 図４０は、図３９の方向センサクランプの底面図である。 図４１は、図３９の方向センサクランプを手術装置に固定するためのボルトの平面図である。 図４２は、図３９の方向センサクランプを手術装置に固定するためのナットの側面図である。 図４３は、図４２のナットの側面図である。 図４４は、本発明の別の例に係る方向センサセンシング部ハウジングの側面図である。 図４５は、本発明の別の例に係る方向センサのためのドッキングポートの平面図である。 図４６は、図４４のハウジングの本体の端面図である。 図４７は、図４４のハウジングの本体の端面図である。 図４８は、図４４のハウジングの本体の平面図である。 図４９は、図４４のハウジングの蓋の平面図である。 図５０は、本発明のさらなる例に係る患者センサベースの上面図である。 図５１は、図５０に示されるＡ−Ａ切断面における断面図である。 図５２は、図５０に示されるＢ−Ｂ切断面における断面図である。

図面では、同様の参照番号は、同様の特徴を示す。

図１及び２に示すように、本発明の実施形態では、患者の身体１４に対する手術装置１６の方向を監視するための手術システム１が提供される。当該システム１は、患者の身体１４の方向を検出するための患者センサ２と、手術装置１６の方向を検出するための方向センサ４と、検出される患者の身体に対する手術装置の方向を監視するためのモニタ１０と、を備える。図２に示す例では、患者の身体１４は骨盤であり、手術装置１６は臼蓋リーマである。

図１及び２に示すシステム１は、股関節の手術、詳しくは股関節再建手術、最も詳しくは股関節全置換術のために用いられる。このシステムにおいて、患者の骨盤１４の方向は、患者センサ２で検出される。図２は、患者センサ２が患者の腸骨稜に取り付けられた状態を示す。

患者センサ２は、 センシング部６とベース８とを備えていてもよく、センシング部６はベース８に取り付け可能であって良い。ベース８は、接着剤や、ストラップ、椎弓根スクリュー、ベルクロ（商標）ドットファスナといった留め具によって患者の骨盤１４に取り付け可能であってもよい。

センシング部６は、ピッチ、ロール、及びヨーのうち少なくとも一つ、特にはピッチ、ロール、及びヨーの全てを検出してもよい。センシング部６は、患者の骨盤のピッチ、ロール、及び／又はヨーを検出する少なくとも一つのセンサを備えていてもよい。

センシング部６は、内蔵あるいは外付けのバッテリなどの電源を備えていてもよい。バッテリは、交換可能か、充電可能であってもよい。

センシング部６とベース８との少なくとも一方は、使い捨てや殺菌可能であってもよい。

システム１は、また、手術装置１６に取り付け可能な方向センサ４を備えていてもよい。図２は、手術装置１６に取り付けられた方向センサ４を示しており、ここで手術装置は、手術用具であって、特に臼蓋リーマである。別の実施形態では、手術装置は、人工人体部品、詳しくは股関節交換手術用の人工人体部品、最も詳しくは臼蓋カップであってもよい。この場合、方向センサ４は手術装置１６に対して取り付けられてもよい。

ある実施形態では、方向センサ４は、リーミング及びその後の人工人体部品の配置、特に人工人体部品の可変速度リーミング及び可変インパルス配置のための複合電動手術装置１６に取り付け可能である。方向センサは、電動装置１６のドッキングポートに取り付けられていてもよく、ドッキングポートは、適切な角度に設定され、軸線に対する傾斜角を調整可能である。好ましくは、ドッキングポートは、当該ポートの一部を変形させることで、ロック可能であってよい。例えば、ドッキングポートは、ドッキングポートドアと当該ポートの残りの部分との間に可撓性プラスチックのヒンジを備えていてもよい。ドッキングポートドアは、可撓性プラスチックを曲げることで閉じられる。

本実施形態における装置１６は、取り外し可能なヘッドを有してもよい。例えば、これにより、患者の寛骨臼のリーミングの際に臼蓋リーマを装置１６に取り付けることができ、リーミングの終了後に、リーマ出力駆動シャフトを、臼蓋カップを寛骨臼に押し入れるためのドライバと交換ができる。これは、既存の使用されている手術装置に利用可能なスナップ結合によって達成され得る。ドライバは、寛骨臼に臼蓋カップを押し入れるために、少なくとも一つのインパルス、特に複数のインパルスを生成可能であってもよい。インパルスのタイミングは調整可能であってよく、ドライバは、臼蓋カップを寛骨臼に押し入れることができなくなる時点を検出可能であってもよい。 例えば、これは、インパルスにより生じる装置に対する臼蓋カップの動きを検出することで達成され得る。この実施形態における装置は、例えば、圧電作用または電動カム及びクイックリリース機構によるばねの圧縮作用の使用によりインパルスを生成してもよい。インパルスは、また、空気圧、水圧、またはモータによって生成されてもよく、好ましくはインパルスは空気圧により生成されてもよい。

臼蓋カップは、外科医により使用される様々な臼蓋カップに適合する異なるねじを有する適切な長さのシャフトに嵌る速動連結器（例えば、ばね懸架式）によって装置に取り付けられてもよい。

あるいは、別部品のリーマと上記のドライバを備える配置装置とが使用されてもよい。方向センサは、リーマ及び配置装置に対して取り付けられてもよい。。

方向センサ４は、手術装置１６に対して任意の適切な位置に配置されてもよい。一例では、方向センサ４は、トッキングポートあるいは手術装置１６に対して取り付け可能である。ドッキングポートは、特に、当該ポートの一部を変形させることで、ロック可能である。

方向センサ４は、ピッチ、ロール、及びヨーのうち少なくとも一つ、特にはピッチ、ロール、及びヨーの全てを検出してもよい。方向センサは、手術装置１６のピッチ、ロール、及び／又はヨーを検出する少なくとも一つのセンサを備えていてもよい。

方向センサ４は、内蔵あるいは外付けのバッテリなどの電源を備えていてもよい。バッテリは、交換可能か、充電可能であってもよい。

方向センサは、使い捨てや殺菌可能であってもよい。患者センサ及び／または方向センサが殺菌可能である場合、患者センサ及び／または方向センサは、さらに、センサの電子部品を化学的、熱的、または圧力的な影響から保護するインシュレータを備えていてもよい。インシュレータは、標準的なオートクレーブによる殺菌あるいはガスを用いた殺菌処理（低温で行われる）の影響から保護し得る。ある実施形態では、インシュレータは、ケーシングである。

手術システム１はまた、検出される患者の身体に対する手術装置の方向を監視するためのモニタ１０を備える。モニタ１０は、患者の身体の検出された方向及び手術装置の検出された方向を受け取るために、患者センサ２及び方向センサ４と片方向または双方向通信をし得る。図１及び２に示すシステム１では、患者センサ２及び方向センサ４は、モニタ１０と無線通信を行う。

手術システム１はまた、コミュニケータ１２を備える。図１及び２では、コミュニケータ１２はコンピュータのスクリーンであり、コンピュータはモニタ１０を備える。コンピュータは、患者センサ２及び方向センサ４から離して配置され得る。コミュニケータ１２は、患者の身体の検出された方向と、手術装置の検出された方向と、患者の身体に対する手術装置の監視された方向と、を視覚的に伝達し得る。コミュニケータ１２は、画像ディスプレイを含む。

図１及び２に示す実施形態では、システム１は、患者の身体１４に対する手術装置１６の方向を決めるためにも使用される。上述した特徴に加えて、コミュニケータ１２は、監視される手術装置を患者の身体に対する最適な手術装置の方向に誘導するために使用され得る。

いくつかの実施形態では、患者の身体に対する手術装置の最適な方向はモニタ１０に提供されるか、モニタ１０によって決定される。最適な方向を決めるには、患者の骨盤の傾斜角を考慮することが必要である。モニタ１０またはコミュニケータ１２は、また、手術装置の最適な方向と検出された患者の身体に対する手術装置の監視された方向との差を決定してもよい。コミュニケータ１２は、この差を外科医に伝達することにより監視された手術装置を誘導してもよい。

図１及び２に示す実施形態において、コミュニケータは、患者の身体の検出された方向と、手術装置の検出された方向と、患者の身体に対する手術装置の監視された方向と、手術装置の最適な方向と、手術装置の最適な方向と患者の身体に対する手術装置の監視された方向との差と、を外科医に伝達することによって、監視された手術装置を誘導する。図１及び２に示すコミュニケータ１２は、ディスプレイ通して外科医に視覚的に情報を伝達する。ただし、コミュニケータは、外科医に聴覚的に情報を伝達してもよい。

別の実施形態では、本発明は患者の身体に対する手術装置の方向を監視する方法に関し、この方法は、患者の身体１０６の方向を検出するステップと、検出された患者の身体１１２に対する手術装置の方向を監視するステップと、を含む。これは、図３のフローチャートに示されている。

さらに別の実施形態では、本発明は、患者の身体に対する手術装置の方向を決定する方法に関する。この方法は、患者の身体１０６の方向を検出するステップと、検出された患者の身体１１２に対する手術装置の方向を監視するステップと、手術装置１１４の最適な方向を提供するステップと、監視された手術装置を最適な方向に誘導するステップと、を含む。この方法は、図３に、より詳細に示されている。図３に示されたフローチャートは、股関節全置換術に関する本発明の実施形態に関連して以下で説明される。

第１に、患者が手術台に固定される（１０２）。股関節交換手術において、患者は、交換予定の股関節が反対側の股関節の垂直上方に位置するように配置される。患者の中立的な骨盤位置を決定するために患者の骨盤を前後に動かす際には注意を要する。患者の骨盤が中立位置に位置すると、患者は、患者の骨盤がその位置にとどまるように、手術台に固定され得る。これは、骨盤の領域に接触する調整可能な前側及び後ろ側のクランプを用いることで達成し得る。あるいは、患者は、例えば接着テープを用いて手術台に固定され得る。前側及び後ろ側のクランプを用いる場合、後ろ側のクランプは、腰椎の動きを最小化するために仙骨に当てられる。これによって、実質的に患者の身体を静止させ得る。このようにして患者を位置決めすることによって、股関節交換手術において側方進入法を行える。

ただし、本発明のシステム、方法、及び装置は股関節交換手術において別の進入法にも使用できることが理解される。例えば、システムは、後方進入法または前方進入法にも使用され得る。前方進入法では、例えば、患者は、仰臥位、背中を付けた状態に配置され得る（この位置では、患者センサは、上前腸骨棘及び／または恥骨結合上に配置され得る）。患者は、例えば接着テープを用いて手術台に固定され得る。

本発明のシステム、方法、及び装置は、また、低侵襲外科的処置に使用され得る。

第２に、テーブル上において、患者センサが方向センサと並べて配置され得る。センサは起動され、その後、それらの測定値を一致させることで較正される。

第３に、患者センサが患者の身体に取り付けられる（１０４）。患者センサ２は、患者の骨盤１４、特に患者の腸骨稜または仙骨に取り付けられ得る。患者センサ２は、接着剤、ストラップ、または椎弓根スクリューを用いて患者の骨盤１４に取り付けられ得る。

そして、患者センサ２は”ゼロ”に合わせられ、これによって、ピッチ、ロール、及びヨーが０に設定される。これによって、患者の身体の方向の検出が可能になる（１０６）。ゼロに合わせられる前後の患者センサにより検出された方向における如何なる差も、方向センサによる測定値に送られる。

外科医が切開して大腿骨骨頭を外した後、交換臼蓋カップの中心を定めるために寛骨臼は部分的に広げられる（また、寛骨臼における臼蓋カップの中心は、手術前にＸ線を用いて決定されてもよい）。そして、リーマ１６は、カッタが定められた臼蓋カップの位置に位置するように推定されたリーミング方向に保持される。方向センサはリーマ（手術装置）に取り付けられ（１０８）、方向センサは手術装置の方向を検出する（１１０）。リーマがセンサの測定値の揺れが最小になる位置に位置すると方向センサをリーマに取り付けることが好ましい。ピッチ、ロール、及びヨーは、方向センサによって検出される。

患者の身体に対する手術装置（リーマ）の方向が、監視される（１１２）。このように、システム１は、外科手術中の患者のどのような動きも埋め合わせる。このステップは、モニタ１０によって実行され得る。

手術装置（リーマ）の最適な方向が、特に、モニタ１０に提供される（１１４）。リーマの最適な方向は、特に、モニタ１０により決定される。リーマの最適な方向は、骨盤の傾斜角を考慮して決定され得る。特に、これは、Ｘ線により決定される。骨盤の傾斜角の考慮では、最適な方向が手動で調整される場合があり、あるいは、ずれがオフセットとして記録される場合がある。

次に、最適な方向に対する手術装置の方向が外科医に伝達される（１１６）。これは、コミュニケータ１２により実行される。

第１の例では、コミュニケータ１２は、視覚的に外科医に伝達する。この例では、手術の間、コミュニケータ１２は、外科医の視線上に置かれ、患者の身体に対するリーマの監視された方向とリーマの最適な方向を表示し得る。これによって、外科医は、監視された方向と最適な方向との差を視覚的に観測でき、リーマ１６が最適な方向を向くように修正できる。

第２の例では、コミュニケータ１２は、聴覚的に外科医に伝達する。この例では、外科医は、異なるピッチ、トーン、及び／又は時間の音で外科医を誘導するコミュニケータ１２の音を聞くことができる。例えば、リーマ１６が最適な方向を向いていない場合、コミュニケータ１２はビープ音を発してもよく、リーマが正しい方向を向いている場合、コミュニケータ１２はピン音を発してもよい。

第３の例では、コミュニケータ１２は、第１及び第２例に関して説明したように、視覚的かつ聴覚的に外科医に伝達する。

したがって、コミュニケータ１２は、リーマを最適な位置に向けるように外科医を誘導する。リーミングは、コミュニケータ１２により誘導されながら、完了される。

リーミングを行う場合、外科医は、サポートを使用するのが便利であると思うだろう。例えば、サポートは、正しく位置合わせされるように、手術台のサポートガイドレールに取り付けられる。例えば、サポートは、バヨネット接続によって取り付けられ得る。サポートは、例えば、クランプを使用して調整可能であり、必要に応じて手術装置の位置決めをする。リーミング作業を完了するために、リーマは、サポート上のサポートスライドにはめ込まれる。サポートは、臼蓋カップを嵌め合わせる際にも使用され得る。

リーミングが完了した後、手術システムは、患者の骨盤に対する臼蓋カップの監視及び方向決めに使用され得る。組合せ電動装置を使用する場合、この装置はインパルスモードに切り替えられ、リーミングカッタは臼蓋カップホルダ及びドライブバーと交換される。臼蓋カップは、ステップ１１２、１１４、及び１１６により、寛骨臼内で方向が決定される。あるいは、方向センサは、臼蓋カップを挿入するための別のインパルス装置に取り付けられ、カップは、図３に示され、上述されたステップか、リーミングに使用されたのと同じセッティングのサポートスライドを用いるかのいずれかによって、方向が決定される。

本発明のさらなる例が、図４〜１９及び２３〜５２に示されている。これらの図面は、患者の身体に対する手術装置の方向を監視するための、特に、股関節に対する手術のための、より詳細には、股関節全置換術のための、手術システムを示す。

患者センサ２は、センシング部６（図６及び７参照）とベース８（図１６〜１９参照）とを備える。ベース８は、患者の仙骨部分に取り付け可能に構成される。ベースは、ボディ１７と少なくとも一つの連結器１８とを備えてもよく、ここでボディ１７は少なくとも一つの連結器１８に取り付け可能であり、少なくとも一つの連結器１８は患者の身体に対して取り付けられ得る（図１９参照）。この図に示されている連結器１８は、患者の仙骨に対して連結器１８を取り付けるための留め具２０（ここでは接着層）を備える。任意の適切なタイプの接着剤が使用できるが、特に接着剤は、心電図記録法（ＥＣＧ）で使用される電極に使用されている接着剤と同様のタイプであってもよい（例えば、直径が約３０ｍｍであってもよい）。連結器１８は、また、ネジ棒２２（特に、約４ｍｍのステンレスネジ）と固定カラー２４とナット２６（特に刻み付きナット）とを備えるクランプ２１を備える。

ベース８は、いくつかの開口２８、特に２、３、４、５、又は６つの開口２８、より詳細には４又は５つの開口２８を有していてもよい。図１６に示される例は、４又は５つの開口２８を有している（点線で示される開口２８は、ある場合もあるし、ない場合もある）。各開口は、上述の連結器１８を収容する。連結器１８は、ベース８の位置合わせが終了した後に、配置され得る。

ベース８の一端には、患者センサセンシング部６が取り付けられ得るドッキングポート３０がある（図６、７及び１６参照）。図６、１６、及び１７に示されるように、センシング部６は、センシング部６がスライド可能にドッキングポート３０に嵌るように、ドッキングポート３０の形状に合う溝を備える。しかし、センシング部６は、図２４及び２５における方向センサセンシング部３８のために説明される方法によって、ドッキングポート３０にねじ止めされてもよい。ベース８及びセンシング部６は、患者の仙骨部分において互いに結合されると、患者センサセンシング部６の矢印が患者の頭部の方向を指すように設計されている。ベース８及びセンシング部６（患者センサ２付）が、一旦、正しく位置決めされると、外科医は、さらに、手術用エラストプラスト（登録商標）テープで患者センサ２を患者に固定してもよい。ただし、患者センサ２が特に患者を手術台に固定するために使用される骨盤の固定具とは独立していることに留意すべきである。

患者センサベース８のさらなる例が図５０〜５２に示されている。これらの図は、（図６及び７に示される患者センサセンシング部６を取り付けるための）ドッキングポート３０と、上述のように各々連結器１８を収容し得る４つの開口２８と、を備えるベース８を示す。ベース８は、患者の仙骨の形状に合うように形成される。

センシング部６は、電源３２（１つ又は２つのバッテリ）と、ハウジング３４と、センサ３６と、を備える。バッテリは、特に、殺菌可能であり、最も詳細には、リチウムイオンバッテリ（例えば３．６Ｖ）である。バッテリは、充電可能であってもなくてもよい。センサ３６は、３軸（ピッチ、ロール、及びヨー）の方向を測定でき、無線データ伝送機能（例えば、ブルートゥース（商標）又はＷｉ−Ｆｉ接続機能）を有する。センサ３６は、２．４ＧＨｚの無線伝送機能を有するピッチセンサ及びロールセンサと、超高感度磁力計を備えるヨーセンサ（一例では、ヨーセンサは、ヨーツール指示値に変更される第２ピッチセンサに測定されたヨー値を変換する機械的ヨー検知器であってもよい）と、を備える。センサ３６は、約４０ｘ２８ｘ７０ｍｍの大きさであってもよく、磁化されないようになっていてもよく、センシング部６に迅速かつ安全に取り付け可能であってもよい。センシング部６は、また、電源３２の残り電力を示すための光源などの指示器を備える。

患者センサ２は、任意の適切な材料で形成され得、特にベースは例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのプラスチックから形成される。ベースは、特に、Ｘ線透過材料により形成される。もちろん、形状の範囲は、個々の患者や、患者センサ２が取り付けられる領域に合うように使用されてもよい。センサ３６及び電源３２は除外されることもあるが、患者センサ２の全ての要素は殺菌可能であってもよい。センサ３６及び電源３２は、それらが完全に殺菌されたハウジング３４に収納されていれば、殺菌の必要はない。

システム１は、また、センシング部３８（図４及び５参照）及び取付具４０（図８〜１０及び１２〜１４に図示されている）を有する方向センサ４を備える。センシング部３８は、電源４２（バッテリ）と、ハウジング４４と、センサ４６と、を備える。バッテリは、特に、殺菌可能であり、最も詳細には、リチウムイオンバッテリ（例えば３．６Ｖ）である。バッテリは、充電可能であってもなくてもよい。センサ４６は、３軸（ピッチ、ロール、及びヨー）の方向を測定でき、無線データ伝送機能（例えば、ブルートゥース（商標）又はＷｉ−Ｆｉ接続機能）を有する。センサ４６は、２．４ＧＨｚの無線伝送機能を有するピッチセンサ及びロールセンサと、超高感度磁力計を備えるヨーセンサと、を備えていてもよい。センサ４６は、約４０ｘ２８ｘ７０ｍｍの大きさであってもよく、磁化されないようになっていてもよく、センシング部３８に迅速かつ安全に取り付け可能であってもよい。センシング部３８は、また、電源４２の残り電力を示すための光源などの指示器を備える。センサ４６及び３６は、同じであってもよい。

図５に示すように、センシング部３８は、特に、取付具４０に取り付けられた際に使用時の患者の頭側の方向となるセンサペアリング方向を示す矢印を有する。

図８〜１０及び１２〜１５には、二つの異なる取付具４０が示されている。取付具４０のために任意の適切なデザインを利用でき、このデザインは取付具４０が固定される要素に応じて変更される、ということが理解され得る。

図８〜１０に示されている取付具は、臼蓋カップを配置するための配置装置４８に取り付けられる。この配置装置４８は、湾曲した臼蓋カップ挿入器（ノブ５０は、臼蓋カップの取り外し可能な結合に使用される）である。典型的な臼蓋カップ挿入器は、デピュイ（ＤｅＰｕｙ）により製造されている（カタログ番号９２００１００２９）。図２４は、デピュイの臼蓋カップ挿入器４８を、臼蓋カップ１６６及び臼蓋カップの取り外し可能な結合に使用されるノブ５０とともに示す。

取付具４０は、センシング部３８の形状に合うドッキングポート５２を備える。ドッキングポート５２の舌を折り曲げることで、センシング部３８の取り外しが可能になる。取付具４０は、センシング部３８の速動正位置固定用に構成されている。

取付具４０は、また、緩衝装置５４（図８及び１１参照）を備える。緩衝装置５４は、配置装置４８のハンドルに対してバイアスされていてもよく、インパクトシャフト（スプール）５６（好ましくは、チタニウム製）と、コイルスプリング５８（好ましくは、ステンレス鋼）と、空気圧縮チャンバ６０とで組み立てられてもよい。チタニウムスプール５６のカラー６２は、バネ５８に当接しており、チタニウムスプール５６の端部は、部分的に圧縮チャンバ６０内に延出している。ただし、空気圧縮チャンバ６０は任意の要素である。二方向緩衝装置などのその他のタイプの緩衝装置を用いてもよい。

取付具４０は、取付具を配置装置に固定するためのクランプ６５を有してもよい。クランプは、ボルト及びロックナットなどの留め具６３を備える。取付具４０は殺菌可能な材料で形成されてもよく、取付具の本体は特にステンレス鋼（例えばグレード３１６）で形成されてもよい。取付具４０は、特に、非磁性化材料で形成されてもよい。

図２４は、臼蓋カップ挿入器４８のための別の取付具４０を示す。この図において、臼蓋カップ挿入器４８の全体が、臼蓋カップ１６６とともに示されている。上述したように、ノブ５０は、臼蓋カップ１６６の取り外し可能な結合に使用される。図示されている取付具４０は、センシング部３８がドッキングポート５２にねじ止めされ、取付具がモニタ１０及びコミュニケータ１２を保持するためのブラケット１６８を備えるという点を除いて、基本的に図８〜１０に示される取付具と同一である。図２４において、モニタ１０及びコミュニケータ１２は、タブレット（又はｉＰａｄ（登録商標））又はスマートフォン（例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）などにおいて同じ場所に配置されている。使用時には、タブレット又はスマートフォンは、ブラケット１６８内又はその一部となる殺菌可能なハウジング内に収納されてもよい。

図２６〜３８は、臼蓋カップ挿入器４８のためのさらに別の取付具４０を示す。この取付具は、クランプ６５（図３４参照）と、スペーサ取付領域７０と、緩衝装置５４（カラー６２（図３６参照）付きインパクトシャフト（スプール）５６、コイルスプリング５８、及び圧縮チャンバ６０で組み立てられる）と、を備える。クランプ６５は、２つの留め具６３（図３４、３７及び３８参照）を備える。スペーサ７２（図２８及び２９参照）の第１端７３は、スペーサ取付領域７０に挿入され、クランプナット７４により定位置に固定される（図２６及び２７参照）。スペーサ７２の第２端７５は、ドッキングポート取付領域７６（図３１参照）に挿入され、クランプボルト７７により定位置に固定される（図３２及び３３参照）。方向センサセンシング部３８（図４及び５に示される）は、ドッキングポート５２（図３０及び３１参照）に取り付けられてもよい。有利には、この構成において、臼蓋カップ挿入器の中心軸から下方の外科医の視線が方向センサによって遮られないようにしてもよい。ドッキングポート５２は、クランプ６５の左又は右に配置され得る。

図１２〜１５は、別の取付具４０を示しており、この場合、取付具４０は、手術装置、つまり臼蓋リーマ１７０（例えば、図２３に図示されている）に取り付けられる。図２３を再度参照すると、臼蓋リーマ１７０は、切断刃１７２と、臼蓋リーマドライバ１７４と、モータ１７６と、を備える。臼蓋リーマ１７０は、ハンドル１７８（ハンドル１７８は、臼蓋リーマドライバ１７４の一部である）に隣接するスロットを有する。取付具４０（図１２〜１５及び２３に示されている）は、デピュイ（ＤｅＰｕｙ）の角度付きリーマ（カタログ番号９２００１００３１）と同様の臼蓋リーマドライバ１７４に取り付けられるようにしてある。

再度図１２〜１５を参照すると、臼蓋リーマドライバ１７４は、ハンドル１７８に隣接し、留め具が挿通され得るスロットを有する。留め具は、刻み付きナット６４と、ボルト６８と、ナット６９と、を備えてもよい。この取付具４０は、センシング部３８の形状に合うドッキングポート５２を備える。ドッキングポート５２の舌を折り曲げることで、センシング部３８の取り外しが可能になる。取付具４０は、センシング部３８の速動正位置固定用に構成されている。

この取付具は殺菌可能な材料で形成されてもよく、取付具４０の本体はステンレス鋼で形成されてもよい。取付具は、特に、非磁性化材料で形成されてもよい。

図２３は、取付具４０に取り付けられた方向センサセンシング部３８を示し、取付具４０は同様に臼蓋リーマドライバ１７４に取り付けられる。図２３に示されている取付具４０及びセンシング部３８は、図１２〜１５に示されているものと同様である。

図２５は、別の手術装置、つまり、臼蓋リーマ１７０を示す。この臼蓋リーマ１７０では、臼蓋リーマドライバ１７４（図２３に示される）が取付具４０に置き換えられている。取付具４０は、スリーブ１８０と、ハンドル１７８と、ドッキングポート５２と、モニタ１０及びコミュニケータ１２を保持するためのブラケット１６８と、を備える。スリーブ１８０と、ハンドル１７８と、ドッキングポート５２とは、一体に形成されている。図２５では、モニタ１０及びコミュニケータ１２は、タブレット（又はｉＰａｄ（登録商標））又はスマートフォン（例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）などにおいて同じ場所に配置されている。使用時には、タブレット又はスマートフォンは、ブラケット１６８内又はその一部となる殺菌可能なハウジング内に収納されてもよい。さらに、センシング部３８は、ドッキングポート５２にねじ止めされている。

図２６〜３３及び図３９〜４３は、臼蓋リーマ１７０のための別の取付具４０を示す。この取付具は、クランプ６５（図３９参照）と、スペーサ取付領域７０と、を備える。クランプ６５は、刻み付きナット６４（図３９参照）とボルト６８（図３９及び４１参照）とナット６９（図３９、 ４２及び４３参照）とを有する留め具を備える。スペーサ７２（図２８及び２９参照）の第１端７３は、スペーサ取付領域７０に挿入され、クランプナット７４により定位置に固定される（図２６及び２７参照）。スペーサ７２の第２端７５は、ドッキングポート取付領域７６（図３１参照）に挿入され、クランプボルト７７により定位置に固定される（図３２及び３３参照）。方向センサセンシング部３８（図４及び５に示される）は、ドッキングポート５２（図３０及び３１参照）に取り付けられてもよい。有利には、この構成において、臼蓋カップ挿入器の中心軸から下方の外科医の視線が方向センサによって遮られないようにしてもよい。ドッキングポート５２は、クランプ６５の左又は右に配置され得る。

図４４〜４９は、本発明の別の例に係る方向センサセンシング部ハウジング４４を示す。このハウジング４４は、本体８０と蓋８２とを備え、蓋はヒンジ８４周りに回転させることで開くことができる。ハウジング４４は、また、解除可能な留め具８６（回転可能なボルトを含み、ボルトの一端には、蓋を閉じた状態に固定するためにボルトにねじ止めされ得るナットがある）を備える。ハウジング４４は、ドッキングポート５２（図４４及び４５参照）にねじ止めされ得る。ドッキングポート５２は、例えば、方向センサ取付具４０に配置され得る（図８〜１５、３０及び３１に示すスライド可能な構成の代わりに）。このハウジング４４は、殺菌可能であり、また、例えばセンサ４６及び電源４２（これらは殺菌されない場合がある）を収容するために使用され得る。このハウジング４４は、また、センサ４６とモニタ１０とコミュニケータ１２とを収容し得る。

図４４〜４９に示されるハウジング４４は、また、患者センサハウジング３４として使用され得る。この場合、図４４及び４５に示されるドッキングポート５２は、患者センサベース８（図１６〜１９及び５０〜５２に示すスライド可能な構成の代わりに）に配置され得る。このハウジング３４は、殺菌可能であり、また、例えばセンサ３６及び電源３２（これらは殺菌されない場合がある）を収容するために使用され得る。このハウジング３４は、また、センサ３６とモニタ１０とコミュニケータ１２とを収容し得る。

手術システム１は、センサ３６、４６を較正するためのクレイドルをさらに備えてもよい。クレイドルは、センサ３６，４６を、それらが互いに平行となるように、収納し得る。一実施形態では、クレイドルは、方向センサ４及び患者センサ２のセンシング部６、３８を、特にセンシング部６、３８が互いに平行となるように収容するように構成されている。

図４〜１９及び２３〜２５に示される手術システムは、以下のステップに従って使用され得る。

ステップ１： 患者をうつ伏せで手術台に置き、患者センサ２（図１６-１９参照）のベース８を配置するための位置のマークを付けるために後部線（posterior line）を引く。

ステップ２： ベース８を患者に配置し、テープで取り付ける（例えば、手術用エラストプラス（登録商標）テープを使用する）。好ましくは、患者はうつ伏せの姿勢とする。

ステップ３： 適切な骨盤のサポート固定具を組立て及び準備をし、患者を被覆可能な状態とする。

ステップ４： センサ３６、４６及びバッテリ３２、４２の両方をそれらの殺菌されたハウジング３４、４４に挿入して、センシング部６、３８を形成する。バッテリを交換していなければ、全出力の光が見えるか確認する。センシング部６、３８をマークされた位置のペアリングクレイドルに配置し、そして、それらが詰め込まれたクレイドルを指示矢印（図５及び７参照）がテーブルの頭側を指すように手術台の任意の場所に配置する。クレイドルの長さ方向は、可能な限り、手術台の長さ方向に平行かそれと近くなるように配置される。

ステップ５： モニタ１０（コンピュータ（タブレット又はｉＰａｄ（登録商標）のハードドライブを含む）及びコミュニケータ１２（スクリーン）を用いるソフトウェアを動作させる。

ステップ６： 外科医の名前、患者の名前、病院の名前、患者の誕生日、及び手術日を含む手術の詳細を入力する。

ステップ７： 両方のセンサのピッチ、ロール、及びヨーが実質的に０となるように、センサを対にする（較正する）。較正ステップは、わずか数秒で実行され得る。

ステップ８： 患者センサセンシング部６をベース８に取り付け、また、方向センサセンシング部３８を手術装置に直接又は間接的に取り付ける（例えば、センシング部３８を、手術装置１６／１７０又は図８〜１５及び２３〜２５に示す配置装置４８に取り付けられ得る取付具４０に取り付ける）。

ステップ９： 手術台上の患者の位置によるピッチ、ロール、又はヨーにおける任意の差異を考慮して、コンピュータに記憶されているように装置の最適な方向を調整する。また、患者の骨盤の傾斜角（前傾及び傾斜により測定される）等の患者に特有の身体構造上のずれを入力する（図２０参照）。

ステップ１０： 図２１及び図２２に示すように、患者の身体に対する手術装置の方向を見る。

ステップ１１： 上述したように、臼蓋リーミング又は臼蓋カップ配置手術を行う。

ステップ１２： 手術中の手術システムからの出力の記録は、将来参照するために、メモリカードに記憶されてもよい。

（実施例）
機密の試験によって、患者の動きに対する継続的な自動補償の結果として、システムが、外科医に、リーミング、及び、患者に対して及び逆位及び傾斜の所定の角度に関して適切な位置への臼蓋カップの配置を可能にする単純な手段を提供するということが示された。この試験では、患者センサ、方向センサ、手術装置、モニタ及びコミュニケータは、図４〜２２に関連して上記で説明されたものである。

試験の間、方向センサは、カップを位置にハンマーで打ち付けることによって生じる正常な量の衝撃にさらされた。これは、方向センサの機能に対して影響しなかった。

センサは、高品質な電気部品を用いて作成された。病院の手術室の条件において、テストにより、ロール及びピッチは±２０度の範囲に対して±０．５度であり、ヨーは±１０度の範囲に対して±１．０度であるということが証明された。

法律に従って、本発明は、おおよそ構造的又は方法的な特徴に特有な言葉遣いで記述される。ここで記述された手段は本発明を実施するための好ましい形態を含んでいるため、本発明は示された又は記術された特別な特徴に限定されないことが、理解され得る。そのため、本発明は、当業者によって適切に解釈される添付のクレームの適切は範囲内でのその形態、又は、変形のいずれかにおいてクレームされる。

（発明の効果）
本発明は、様々な実施形態において、股関節全置換術などの様々な外科手術において正確で使いやすい配置装置を提供する。当該装置は、大部分の人工装具に適用し得る。

本発明は、様々な実施形態において、以下の利点を提供し得る。

外科医にとっては、正確さが改善されて患者の利益につながり、低侵襲手術を多く行えるとともに再置換手術の必要性が少なくなり、手術の結果が改善され、比較的少ない回数の股関節全置換術しか行っていない外科医にとって手術が容易になり、股関節全置換術の標準化が可能になる。

患者にとっては、外傷が減り、回復が早くなるとともに手術の結果が改善され、再置換手術の可能性が減る。

ヘルスケア会社にとっては、股関節全置換術の総費用の減少が期待され、再置換手術の可能性が低減され、さらに、人工装具の作動期間が長くなる。

（先行技術文献）
国際公開第２０１０／０３１１１１号
国際公開第２００４／１１２６１０号
ラングトン・ディー・ジェイ等(Langton, D.J. et al) (2011) ジェイボーンジョイントサージ(J Bone Joint Surg [Br]) 93-B:164-71.
カッツ・ジェイ・エヌ(Katz, J.N.) (2007) オーソピーディックジャーナルアットハーヴァードメディカルスクール(The Orthopaedic Journal at Harvard Medical School) 9:101-106.
カーツ・エス・エム(Kurtz, S.M.) (2010) 論文３６５(Paper #365.) ニューオーリンズで２０１０年３月６〜９日に開催されたオーソピーディックレサーチソサエティの第５６回年次会合にて発表(Presented at the 56th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society. March 6-9, 2010. New Orleans.)

Claims (88)

1. 患者の身体に対する手術装置の方向を監視するための手術システムであって、
   ａ．前記患者の身体の方向を検出するための患者センサと、
   ｂ．手術装置の方向を検出するための方向センサと、
   ｃ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を監視するためのモニタと、
   を備える、
   ことを特徴とする手術システム。
2. 請求項１に記載の手術システムにおいて、
   さらに、前記患者の身体の検出された方向と、前記手術装置の検出された方向と、検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の監視された方向と、のうち少なくとも一つを伝達するコミュニケータを備える。
3. 患者の身体に対する手術装置の方向を決めるための手術システムであって、
   ａ．前記患者の身体の方向を検出するための患者センサと、
   ｂ．手術装置の方向を検出するための方向センサと、
   ｃ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を監視するためのモニタと、
   ｄ．監視された前記手術装置を前記患者の身体に対する最適な手術装置の方向に誘導するためのコミュニケータと、
   を備える、
   ことを特徴とする手術システム。
4. 請求項３に記載のシステムにおいて、
   前記モニタは、前記患者の身体に対する前記手術装置の最適な方向を決定する。
5. 請求項４に記載のシステムにおいて、
   前記モニタは、前記患者の身体における生来のばらつきを考慮して、前記手術装置の前記最適な方向を決定する。
6. 請求項５に記載のシステムにおいて、
   前記モニタは、前記患者の骨盤の傾斜角を考慮して、前記手術装置の前記最適な方向を決定する。
7. 請求項４〜６のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
   前記モニタは、前記手術装置の前記最適な方向と検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向との差を決定する。
8. 請求項７に記載のシステムにおいて、
   前記コミュニケータは、前記手術装置の前記最適な方向と検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向との差を伝える。
9. 請求項７に記載のシステムにおいて、
   前記コミュニケータは、前記患者の身体の検出された方向と、前記手術装置の検出された方向と、検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の監視された方向と、前記手術装置の前記最適な方向と、前記最適な方向に対する監視された前記手術装置の方向と、のうち少なくとも一つを伝達する。
10. 請求項９に記載のシステムにおいて、
    前記コミュニケータは、ディスプレイにより伝達を行う。
11. 請求項２〜１０のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記コミュニケータは、検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を画像で示す。
12. 請求項２〜１１のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記モニタと前記コミュニケータとは、同じ場所に配置される。
13. 請求項２〜１２のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記モニタと、前記コミュニケータと、前記方向センサは、同じ場所に配置される。
14. 請求項１〜１３のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記システムは、患者の関節の手術用である。
15. 請求項１４に記載のシステムにおいて、
    前記関節は、股関節、肩関節、膝関節、足関節、指関節、母指関節、つま先関節、肘関節、及び手関節からなるグループから選択される。
16. 請求項１４または１５に記載のシステムにおいて、
    前記関節は、股関節である。
17. 請求項１〜１６のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記システムは、股関節全置換術に使用される。
18. 請求項１〜１５のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記患者の身体は、骨盤、肩甲骨、大腿骨、脛骨、内果、橈骨、尺骨、上腕骨、及び腓骨からなるグループから選択される。
19. 請求項１８に記載のシステムにおいて、
    前記患者の身体は、骨盤である。
20. 請求項１〜１９のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記患者センサは、前記患者の身体に対して取り付け可能である。
21. 請求項１９に記載のシステムにおいて、
    前記患者センサは、前記患者の腸骨稜または仙骨に対して取り付け可能である。
22. 請求項２１に記載のシステムにおいて、
    前記患者センサは、前記患者の仙骨に取り付け可能である。
23. 請求項１〜２２のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記患者センサ及び前記方向センサで検出される方向は、ピッチ、ロール、及びヨーのうち少なくとも一つである。
24. 請求項２３に記載のシステムにおいて、
    前記患者センサ及び前記方向センサで検出される方向は、ピッチ、ロール、及びヨーである。
25. 請求項１〜２４のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記患者センサは、前記患者の身体の方向を検出するための、ジャイロスコープ、磁力計、加速度計、傾斜計、及び慣性センサからなるグループから選択される少なくとも一つのセンサを備え、
    前記方向センサは、前記手術装置の方向を検出するための、ジャイロスコープ、磁力計、加速度計、傾斜計、及び慣性センサからなるグループから選択される少なくとも一つのセンサを備える。
26. 請求項１〜２５のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記患者センサは、さらに、前記患者の身体に対して当該センサを取り付けるための少なくとも一つの留め具を備える。
27. 請求項１〜２６のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記患者センサは、センシング部と、ベースと、を備え、
    前記センシング部は、前記ベースに取り付け可能であり、
    前記センシング部は、少なくとも一つのセンサを備え、
    前記ベースは、前記患者の身体に対して取り付け可能である。
28. 請求項１〜２７のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記システムは、さらに、前記患者の身体の手術に使用される手術装置を備える。
29. 請求項１〜２８のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記手術装置は、リーマまたは人工人体部品である。
30. 請求項２９に記載のシステムにおいて、
    前記リーマは、臼蓋リーマである。
31. 請求項２９に記載のシステムにおいて、
    前記人工人体部品は、臼蓋カップである。
32. 請求項１〜３１のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記方向センサは、前記手術装置に対して取り付け可能である。
33. 請求項３２に記載のシステムにおいて、
    前記方向センサは、リーマに取り付け可能であるか、人工人体部品を配置するための配置装置に取り付け可能である。
34. 請求項３３に記載のシステムにおいて、
    前記方向センサは、センシング部と、リーマまたは配置装置に前記方向センサを取り付けるための取付具と、を備え、
    前記センシング部は、前記取付具に取り付け可能である。
35. 請求項３３または３４に記載のシステムにおいて、
    前記方向センサは、リーマまたは配置装置に前記方向センサを固定するための留め具を備える。
36. 請求項３５に記載のシステムにおいて、
    前記取付具は、前記センシング部を取り付けるためのドッキングポートと、緩衝装置と、リーマまたは配置装置に前記方向センサを固定するための留め具と、の少なくとも一つを備える。
37. 請求項１〜３６のいずれか一つに記載のシステムにおいて、
    前記患者センサは、前記モニタと通信し、
    前記方向センサは、前記モニタと通信する。
38. 患者の身体に対する手術装置の方向を監視する方法であって、
    ａ．前記患者の身体の方向を検出するステップと、
    ｂ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を監視するステップと、
    を含む、
    ことを特徴とする方法。
39. 患者の身体に対する手術装置の方向を決めるための方法であって、
    ａ．前記患者の身体の方向を検出するステップと、
    ｂ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を監視するステップと、
    ｃ．前記手術装置の最適な方向を提供するステップと、
    ｄ．監視された前記手術装置を前記最適な方向に誘導するステップと、
    を含む、
    ことを特徴とする方法。
40. 請求項３８に記載の方法において、
    前記方法は、
    ａ．前記患者の身体に対して患者センサを取り付けるステップと、
    ｂ．前記患者の身体の方向を前記患者センサで検出するステップと、
    ｃ．手術装置に対して方向センサを取り付けるステップと、
    ｄ．前記手術装置の方向を前記方向センサで検出するステップと、
    ｅ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向をモニタで監視するステップと、
    を含む。
41. 請求項４０に記載の方法において、
    前記方法は、さらに、外科医に、前記患者の身体の検出された方向と、前記手術装置の検出された方向と、検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の監視された方向と、のうち少なくとも一つを伝達するステップを含む。
42. 請求項３９に記載の方法において、
    前記方法は、
    ａ．前記患者の身体に対して患者センサを取り付けるステップと、
    ｂ．前記患者の身体の方向を前記患者センサで検出するステップと、
    ｃ．手術装置に対して方向センサを取り付けるステップと、
    ｄ．前記手術装置の方向を前記方向センサで検出するステップと、
    ｅ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向をモニタで監視するステップと、
    ｆ．前記手術装置の最適な方向を提供するステップと、
    ｇ．監視された前記手術装置を前記最適な方向にコミュニケータで誘導するステップと、
    を含む。
43. 請求項４２に記載の方法において、
    前記手術装置の前記最適な方向は、前記モニタで決定される。
44. 請求項４３に記載の方法において、
    前記手術装置の前記最適な方向は、前記患者の身体における生来のばらつきを考慮して決定される。
45. 請求項４４に記載の方法において、
    前記手術装置の前記最適な方向は、前記患者の骨盤の傾斜角を考慮して決定される。
46. 請求項４２〜４５のいずれか一つに記載の方法において、
    誘導時においては、前記手術装置の前記最適な方向と検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向との差を決定する。
47. 請求項４６に記載の方法において、
    前記コミュニケータは、外科医に、前記手術装置の前記最適な方向と検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向との差を伝達する。
48. 請求項４６に記載の方法において、
    前記コミュニケータは、前記患者の身体の検出された方向と、前記手術装置の検出された方向と、検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の監視された方向と、前記手術装置の最適な方向と、前記最適な方向に対する監視された前記手術装置の方向と、のうち少なくとも一つを伝達する。
49. 請求項４８に記載の方法において、
    前記コミュニケータは、ディスプレイにより伝達を行う。
50. 請求項４１〜４９のいずれか一つに記載の方法において、
    前記コミュニケータは、検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を画像で示す。
51. 請求項４１〜５０のいずれか一つに記載の方法において、
    前記モニタと前記コミュニケータとは、同じ場所に配置される。
52. 請求項４１〜５１のいずれか一つに記載の方法において、
    前記モニタと、前記コミュニケータと、前記方向センサは、同じ場所に配置される。
53. 請求項４０〜５２のいずれか一つに記載の方法において、
    前記方法は、患者の関節の手術用である。
54. 請求項５３に記載の方法において、
    前記関節は、股関節、肩関節、膝関節、足関節、指関節、母指関節、つま先関節、肘関節、及び手関節からなるグループから選択される。
55. 請求項５３または５４に記載の方法において、
    前記関節は、股関節である。
56. 請求項４０〜５５のいずれか一つに記載の方法において、
    前記方法は、股関節全置換術に使用される。
57. 請求項４０〜５４のいずれか一つに記載の方法において、
    前記患者の身体は、骨盤、肩甲骨、大腿骨、脛骨、内果、橈骨、尺骨、上腕骨、及び腓骨からなるグループから選択される。
58. 請求項５７に記載の方法において、
    前記患者の身体は、骨盤である。
59. 請求項５８に記載の方法において、
    前記患者の身体は、腸骨稜または仙骨である。
60. 請求項５９に記載の方法において、
    前記患者の身体は、仙骨である。
61. 請求項４０〜６０のいずれか一つに記載の方法において、
    前記患者センサ及び前記方向センサで検出される方向は、ピッチ、ロール、及びヨーのうち少なくとも一つである。
62. 請求項６１に記載の方法において、
    前記患者センサ及び前記方向センサで検出される方向は、ピッチ、ロール、及びヨーである。
63. 請求項４０〜６１のいずれか一つに記載の方法において、
    ａ．前記患者センサは、前記患者の身体の方向を検出するための、ジャイロスコープ、磁力計、加速度計、傾斜計、及び慣性センサからなるグループから選択される少なくとも一つのセンサを備え、
    ｂ．前記方向センサは、前記手術装置の方向を検出するための、ジャイロスコープ、磁力計、加速度計、傾斜計、及び慣性センサからなるグループから選択される少なくとも一つのセンサを備える。
64. 請求項４０〜６３のいずれか一つに記載の方法において、
    前記患者センサは、さらに、前記患者の身体に当該センサを取り付けるための少なくとも一つの留め具を備える。
65. 請求項４０〜６４のいずれか一つに記載の方法において、
    前記患者センサは、センシング部と、ベースと、を備え、
    前記センシング部は、前記ベースに取り付け可能であり、
    前記センシング部は、少なくとも一つのセンサを備え、
    前記ベースは、前記患者の身体に対して取り付け可能である。
66. 請求項４０〜６５のいずれか一つに記載の方法において、
    前記手術装置は、リーマまたは人工人体部品である。
67. 請求項６６に記載の方法において、
    前記リーマは、臼蓋リーマである。
68. 請求項６６に記載の方法において、
    前記人工人体部品は、臼蓋カップである。
69. 請求項４０〜６８のいずれか一つに記載の方法において、
    前記方向センサは、リーマに取り付け可能であるか、人工人体部品を配置するための配置装置に取り付け可能である。
70. 請求項６９に記載の方法において、
    前記方向センサは、センシング部と、リーマまたは配置装置に前記方向センサを取り付けるための取付具と、を備え、
    前記センシング部は、前記取付具に取り付け可能である。
71. 請求項６９または７０に記載の方法において、
    前記方向センサは、リーマまたは配置装置に前記方向センサを固定するための留め具を備える。
72. 請求項７１に記載の方法において、
    前記取付具は、前記センシング部を取り付けるためのドッキングポートと、緩衝装置と、リーマまたは配置装置に前記方向センサを固定するための留め具と、の少なくとも一つを備える。
73. 請求項４０〜７２のいずれか一つに記載の方法において、
    前記患者センサは、前記モニタと通信し、
    前記方向センサは、前記モニタと通信する。
74. 請求項４０〜７３のいずれか一つに記載の方法に使用される場合の患者センサ。
75. 請求項４０〜７３のいずれか一つに記載の方法に使用される場合の方向センサ。
76. 請求項４０〜７３のいずれか一つに記載の方法に使用される場合のモニタ。
77. 請求項４１〜５２のいずれか一つに記載の方法に使用される場合のコミュニケータ。
78. 請求項１〜３６のいずれか一つに記載のシステムに使用される、あるいは、請求項４０〜７３のいずれか一つに記載の方法に使用される場合のコンピュータソフトウェア。
79. 患者の身体の方向を検出するための患者センサであって、
    前記患者センサは、検出された前記患者の身体の方向をモニタに伝達するために使用される、
    ことを特徴とする患者センサ。
80. 患者の身体の方向を検出するための患者センサであって、
    前記患者センサは、検出された前記患者の身体に対する手術装置の検出された方向を監視するために用いられる、
    ことを特徴とする患者センサ。
81. 手術装置の方向を検出するための方向センサであって、
    前記方向センサは、検出された患者の身体に対する手術装置の方向を監視するために使用される、
    ことを特徴とする方向センサ。
82. 患者の身体に対する手術装置の方向を監視するためのモニタであって、
    前記モニタは、患者センサから伝達された患者の身体の方向を受け取るために使用され、
    前記モニタは、方向センサから伝達された手術装置の方向を受け取るために使用される、
    ことを特徴とするモニタ。
83. 患者の身体に対する手術装置の方向を検出するための手術システムであって、
    前記システムは、
    ａ．前記患者の身体の方向を検出する患者センサと、
    ｂ．検出された前記患者の身体に対する前記手術装置の方向を検出するための方向センサと、
    を備える、
    ことを特徴とする手術システム。
84. 患者の身体のリーミングを誘導するための手術システムであって、
    前記システムは、患者の身体に対するリーマの方向を検出する方向センサを備える、
    ことを特徴とする手術システム。
85. 請求項８４に記載の手術システムにおいて、
    前記システムは、さらに、前記患者の身体の方向を検出する患者センサを備える。
86. 請求項８４または８５に記載の手術システムにおいて、
    前記システムは、さらに、検出された前記患者の身体に対する前記リーマの方向を監視するためのモニタを備える。
87. 請求項８４〜８６のいずれか一つに記載の手術システムにおいて、
    前記患者の身体は、骨盤であり、
    前記リーマは、臼蓋リーマである。
88. 患者の身体のリーミングを誘導するための方法であって、
    前記方法は、患者の身体に対するリーマの方向を検出するステップを含む、
    ことを特徴とする方法。

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