JP2019521755A - 関節手術における軟組織平衡化 - Google Patents
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
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-
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-
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Abstract
Description
本出願は、2016年6月16日に提出された「関節手術において軟組織を平衡化するための方法及びシステム」と題する米国仮特許出願第62/350958号、2016年8月15日に提出された「関節手術において軟組織を平衡化するための方法及びシステム」と題する米国仮特許出願第62/375049号、2016年11月21日に提出された「関節手術における軟組織平衡化」と題する米国仮特許出願第62/424732号、及び、2017年5月4日に提出された「関節手術における軟組織平衡化」と題する米国仮特許出願第62/501585号(その各々が、参照によりその全体が本明細書において援用される)に対する優先権の利益を主張する。
これらの非限定的実施例の各々は、単独で成り立ち得る、又は、他の実施例の1つ又はそれ以上と様々な順列組合せで組合せが可能である。
また、本開示の一態様(1)は、患者の骨に取り付けられた第1追跡器を含む追跡システムであって、追跡システムが骨の移動を追跡するように構成される、追跡システムと、ロボットコントローラであって、ロボットアームの遠位端に結合されたエンドエフェクタの位置及び向きを監視するため、エンドエフェクタを使用して骨に対して力を加えるため、骨に取り付けられた第1追跡器の位置を含めた追跡システムからの情報を使用して軟組織平衡を測定するため、及び、軟組織平衡を出力するため、のロボットコントローラと、を備える、ロボット支援手術システムである。
態様(2)では、態様(1)が、エンドエフェクタに結合されかつエンドエフェクタから骨へ力を伝達するように構成された軟組織平衡化要素を更に備える、ことを含む。
態様(3)では、態様(2)が、軟組織平衡化要素が、スパイク、関節丘ピボット、ジグ又はアダプタの少なくとも1つを備え、アダプタが、患者の膝関節の膝蓋又は軟組織を避けるような形状を有する、ことを含む。
態様(4)では、態様(3)が、軟組織平衡化要素が関節丘ピボットを備え、関節丘ピボットが、各々骨に対して個別に決定された力を加えることができる複数のプラットフォームアームを備える、ことを含む。
態様(5)では、態様(3)が、軟組織平衡化要素がジグを備え、ジグがスペーサブロック又は平坦なアタッチメントの少なくとも一方を含む、ことを含む。
態様(6)では、態様(1)が、ロボットアームに結合された力センサを更に備え、軟組織平衡を測定するために、ロボットコントローラが力センサからの力情報を使用する、ことを含む。
態様(7)では、態様(6)が、ロボットコントローラが、ロボットアームによって実施される引張りテストが骨から第2骨までの設定ギャップ距離に達したとき力情報を測定し、力情報が骨を第2骨に連結する2つの靱帯の間の等しい力を示す、ことを含む。
態様(8)では、態様(1)が、軟組織平衡を出力するために、ロボットコントローラが骨の回転角度の示度を出力する、ことを含む。
態様(9)では、態様(8)が、ロボットコントローラが、回転角度の示度に少なくとも部分的に基づいて、ロボットアームを使用して骨を切除するための切断ガイドを配置するための場所を測定する、ことを含む。
態様(10)では、態様(1)が、測定された軟組織平衡が、患者の膝関節の内側と外側との間の張力の差を示す、ことを含む。
態様(11)では、態様(1)が、軟組織平衡を出力するために、ロボットコントローラが、骨が第2骨に対して設定ギャップ厚みに達したときエンドエフェクタによって骨に対して加えられた力の量を出力する、ことを含む。
態様(12)では、態様(1)が、軟組織平衡に基づいて骨に連結された軟組織の一部分の解放を実施するための切断装置を更に備える、ことを含む。
態様(13)では、態様(1)〜(12)のいずれか1つが、出力された軟組織平衡の示度又は第2骨に対する骨の回転角度を表示するためのディスプレイ装置を更に備える、ことを含む。
態様(14)では、態様(1)〜(12)のいずれか1つが、ロボットコントローラが、更に、少なくとも1つのインプラントのモデル及び軟組織平衡を使用して所与の場所において少なくとも1つのインプラントを受け入れるために骨に必要とされる改変を測定する、ことを含む。
また、本開示の他の態様(15)は、患者の骨に取り付けられた第1追跡器を含む追跡システムであって、追跡システムが骨の移動を追跡するように構成された、追跡システムと、ロボットコントローラであって、ロボットアームの端部に結合されたエンドエフェクタの位置及び向きを監視するため、エンドエフェクタに結合された軟組織平衡化要素であって、エンドエフェクタから骨へ力を伝達するように構成される、軟組織平衡化要素を使用して骨に対して力を加えるため、及び、骨に取り付けられた第1追跡器の位置を含めた追跡システムからの情報及びロボットアームに結合された力センサからの力情報を使用して軟組織平衡を測定するため、のロボットコントローラと、骨を第2骨に連結する少なくとも1つの靱帯の張力を含めた軟組織平衡の示度又は第2骨に対する骨の回転角度を表示するためのディスプレイ装置と、を備える、ロボット支援手術システムである。
態様(16)では、態様(15)が、軟組織平衡の示度が、患者の膝関節の内側靱帯と外側靱帯との間の張力の差の示度を含む、ことを含む。
態様(17)では、態様(15)が、第2骨に対する骨の回転角度に基づいて関節置換手術において切除を案内するためにロボットアームに結合された切断ガイドを更に備える、ことを含む。
態様(18)では、態様(15)が、軟組織平衡に基づいて骨に連結された軟組織の一部分の解放を実施するためにロボットアームに結合された切断装置を更に備える、ことを含む。
態様(19)では、態様(15)が、軟組織平衡を測定する前に患者の脛骨における切除を案内するためにロボットアームに結合された切断ガイドを更に備える、ことを含む。
態様(20)では、態様(19)が、ロボットコントローラが、更に、第2骨に対する骨の回転角度に少なくとも部分的に基づいて、切断ガイドのためのピン配置場所を測定する、ことを含む。
本開示のさらに他の態様(21)は、整形外科処置中に患者の身体を固定するための脚ホルダと、軟組織平衡化要素によって膝関節の大腿骨に結合するためのロボットアームのエンドエフェクタであって、軟組織平衡化要素は、当該エンドエフェクタに結合された状態で大腿骨が自由に回転できるようにする、エンドエフェクタと、ロボットコントローラであって、膝関節の大腿骨と脛骨との間のギャップ距離を増大するためにロボットアームが大腿骨に対して引張り力を加えるようにするため、大腿骨と脛骨との間のギャップ距離及び大腿骨の回転を計測するため、及び、ギャップバランスが設定ギャップ距離に等しいとき大腿骨の回転を目標大腿骨インプラント回転として保存するため、のロボットコントローラと、大腿骨に大腿骨インプラントを挿入することによって大腿骨が目標大腿骨インプラント回転を得るように切除の位置及び向きを計画するための手術計画システムと、を備える、ロボット支援膝関節整形手術システムである。
態様(22)では、態様(21)が、切除を実施するための切断装置を案内するためにロボットアームに結合された切断ガイドを更に備える、ことを含む。
態様(23)では、態様(22)が、ロボットコントローラが、回転角度の示度に少なくとも部分的に基づいて骨上のピン孔場所を測定し、ピン孔場所が、ピン孔場所へ挿入されたピンが骨に切断ガイドを整列するように測定され、ピンガイド要素のドリル孔がピン孔場所と整列するように、ロボットアームにロボットアームのエンドエフェクタに結合されたピンガイド要素を骨上に配置させる、ことを含む。
態様(24)では、態様(21)が、大腿骨及び脛骨に取り付けられた追跡器を追跡するため及び追跡情報を出力するための追跡システムを更に備え、大腿骨と脛骨との間のギャップ距離及び大腿骨の回転を計測するために、ロボットコントローラが追跡情報を使用する、ことを含む。
態様(25)では、態様(21)が、ロボットコントローラが、更に、ロボットアームに脛骨に対してプッシュ力を加えさせて、ロボットアームによって脛骨に対してプッシュ力が加えられるとき膝関節の外側側副靱帯及び内側側副靱帯における張力を計算し、外側側副靱帯及び内側側副靱帯における張力の示度を表示するためのディスプレイ装置を更に備える、ことを含む。
態様(26)では、態様(21)〜(25)のいずれか1つが、ロボットアームに引張り力を加えさせるために、ロボットコントローラが、ロボットアームに大腿骨に対して2つ又はそれ以上の既知の力を加えさせる、ことを含む。
本開示のさらに他の態様(27)は、ロボット支援手術を実施するための命令を含む少なくとも1つの機械可読媒体であって、機械可読媒体が、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、膝関節の大腿骨と脛骨との間のギャップ距離を増大するために、大腿骨が自由に回転するように大腿骨に結合された軟組織平衡化要素を使用して、ロボットアームに大腿骨に対して引張り力を加えさせ、大腿骨と脛骨との間のギャップ距離及び大腿骨の回転を計測させ、ギャップバランスが設定ギャップ距離に等しいとき大腿骨の回転を使用して目標大腿骨インプラント回転を計算させ、目標大腿骨インプラント回転を保存させ、大腿骨に大腿骨インプラントを挿入することによって大腿骨が目標大腿骨インプラント回転を得るように、手術計画システムを使用して切除の位置及び向きを計画させる、少なくとも1つの機械可読媒体である。
態様(28)では、態様(27)が、大腿骨及び脛骨に取り付けられた追跡器を追跡するため、追跡情報を出力するため、及び、大腿骨と脛骨との間のギャップ距離及び大腿骨の回転を計測するために追跡情報を使用するため、の命令を更に含む、ことを含む。
態様(29)では、態様(27)が、ロボットアームに脛骨に対してプッシュ力を加えさせるため、ロボットアームによって脛骨に対してプッシュ力が加えられるとき膝関節の外側コンパートメント及び内側コンパートメントにおける張力を計算するため、及び、外側コンパートメント及び内側コンパートメントにおける張力の示度を出力するため、の命令を更に含む、ことを含む。
態様(30)では、態様(27)が、大腿骨の回転に少なくとも部分的に基づいて切断ガイドのためのピン配置場所を測定するための命令を更に含む、ことを含む。
態様(31)では、態様(30)が、ロボットアームにピン配置場所に従って骨上の場所にピンを配置するためのピン配置試行品を位置付けさせるための命令を更に含む、ことを含む。
Claims (31)
- 患者の骨に取り付けられた第1追跡器を含む追跡システムであって、前記追跡システムが前記骨の移動を追跡するように構成される、追跡システムと、
ロボットコントローラであって、
ロボットアームの遠位端に結合されたエンドエフェクタの位置及び向きを監視するため、
前記エンドエフェクタを使用して前記骨に対して力を加えるため、
前記骨に取り付けられた前記第1追跡器の位置を含めた前記追跡システムからの情報を使用して軟組織平衡を測定するため、及び
前記軟組織平衡を出力するため、
のロボットコントローラと、
を備える、ロボット支援手術システム。 - 前記エンドエフェクタに結合されかつ前記エンドエフェクタから前記骨へ力を伝達するように構成された軟組織平衡化要素を更に備える、請求項1に記載のロボット支援手術システム。
- 前記軟組織平衡化要素が、スパイク、関節丘ピボット、ジグ又はアダプタの少なくとも1つを備え、前記アダプタが、前記患者の膝関節の膝蓋又は軟組織を避けるような形状を有する、請求項2に記載のロボット支援手術システム。
- 前記軟組織平衡化要素が前記関節丘ピボットを備え、前記関節丘ピボットが、各々前記骨に対して個別に決定された力を加えることができる複数のプラットフォームアームを備える、請求項3に記載のロボット支援手術システム。
- 前記軟組織平衡化要素が前記ジグを備え、前記ジグがスペーサブロック又は平坦なアタッチメントの少なくとも一方を含む、請求項3に記載のロボット支援手術システム。
- 前記ロボットアームに結合された力センサを更に備え、前記軟組織平衡を測定するために、前記ロボットコントローラが前記力センサからの力情報を使用する、請求項1に記載のロボット支援手術システム。
- 前記ロボットコントローラが、前記ロボットアームによって実施される引張りテストが前記骨から第2骨までの設定ギャップ距離に達したとき前記力情報を測定し、前記力情報が前記骨を前記第2骨に連結する2つの靱帯の間の等しい力を示す、請求項6に記載のロボット支援手術システム。
- 前記軟組織平衡を出力するために、前記ロボットコントローラが前記骨の回転角度の示度を出力する、請求項1に記載のロボット支援手術システム。
- 前記ロボットコントローラが、前記回転角度の示度に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットアームを使用して前記骨を切除するための切断ガイドを配置するための場所を測定する、請求項8に記載のロボット支援手術システム。
- 前記測定された軟組織平衡が、前記患者の膝関節の内側と外側との間の張力の差を示す、請求項1に記載のロボット支援手術システム。
- 前記軟組織平衡を出力するために、前記ロボットコントローラが、前記骨が第2骨に対して設定ギャップ厚みに達したとき前記エンドエフェクタによって前記骨に対して加えられた力の量を出力する、請求項1に記載のロボット支援手術システム。
- 前記軟組織平衡に基づいて前記骨に連結された軟組織の一部分の解放を実施するための切断装置を更に備える、請求項1に記載のロボット支援手術システム。
- 前記出力された軟組織平衡の示度又は第2骨に対する前記骨の回転角度を表示するためのディスプレイ装置を更に備える、請求項1〜12のいずれか1項に記載のロボット支援手術システム。
- 前記ロボットコントローラが、更に、少なくとも1つのインプラントのモデル及び前記軟組織平衡を使用して所与の場所において前記少なくとも1つのインプラントを受け入れるために前記骨に必要とされる改変を測定する、請求項1〜12のいずれか1項に記載のロボット支援手術システム。
- 患者の骨に取り付けられた第1追跡器を含む追跡システムであって、前記追跡システムが前記骨の移動を追跡するように構成された、追跡システムと、
ロボットコントローラであって、
ロボットアームの端部に結合されたエンドエフェクタの位置及び向きを監視するため、
前記エンドエフェクタに結合された軟組織平衡化要素であって、前記エンドエフェクタから前記骨へ力を伝達するように構成される、軟組織平衡化要素を使用して前記骨に対して力を加えるため、及び、
前記骨に取り付けられた前記第1追跡器の位置を含めた前記追跡システムからの情報及び前記ロボットアームに結合された力センサからの力情報を使用して軟組織平衡を測定するため、
のロボットコントローラと、
前記骨を第2骨に連結する少なくとも1つの靱帯の張力を含めた前記軟組織平衡の示度又は前記第2骨に対する前記骨の回転角度を表示するためのディスプレイ装置と、
を備える、ロボット支援手術システム。 - 前記軟組織平衡の示度が、前記患者の膝関節の内側靱帯と外側靱帯との間の張力の差の示度を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第2骨に対する前記骨の前記回転角度に基づいて関節置換手術において切除を案内するために前記ロボットアームに結合された切断ガイドを更に備える、請求項15に記載の方法。
- 前記軟組織平衡に基づいて前記骨に連結された軟組織の一部分の解放を実施するために前記ロボットアームに結合された切断装置を更に備える、請求項15に記載の方法。
- 前記軟組織平衡を測定する前に前記患者の脛骨における切除を案内するために前記ロボットアームに結合された切断ガイドを更に備える、請求項15に記載の方法。
- 前記ロボットコントローラが、更に、前記第2骨に対する前記骨の前記回転角度に少なくとも部分的に基づいて、切断ガイドのためのピン配置場所を測定する、請求項19に記載の方法。
- 整形外科処置中に患者の身体を固定するための脚ホルダと、
軟組織平衡化要素によって膝関節の大腿骨に結合するためのロボットアームのエンドエフェクタであって、前記軟組織平衡化要素は、当該エンドエフェクタに結合された状態で大腿骨が自由に回転できるようにする、エンドエフェクタと、
ロボットコントローラであって、
前記膝関節の前記大腿骨と脛骨との間のギャップ距離を増大するために前記ロボットアームが前記大腿骨に対して引張り力を加えるようにするため、
前記大腿骨と前記脛骨との間の前記ギャップ距離及び前記大腿骨の回転を計測するため、及び、
前記ギャップバランスが設定ギャップ距離に等しいとき前記大腿骨の前記回転を目標大腿骨インプラント回転として保存するため、
のロボットコントローラと、
前記大腿骨に大腿骨インプラントを挿入することによって前記大腿骨が前記目標大腿骨インプラント回転を得るように切除の位置及び向きを計画するための手術計画システムと、
を備える、ロボット支援膝関節整形手術システム。 - 前記切除を実施するための切断装置を案内するために前記ロボットアームに結合された切断ガイドを更に備える、請求項21に記載のロボット支援膝関節整形手術システム。
- 前記ロボットコントローラが、
前記回転角度の前記示度に少なくとも部分的に基づいて前記骨上のピン孔場所を測定し、前記ピン孔場所が、前記ピン孔場所へ挿入されたピンが前記骨に前記切断ガイドを整列するように測定され、
ピンガイド要素のドリル孔が前記ピン孔場所と整列するように、前記ロボットアームに前記ロボットアームの前記エンドエフェクタに結合された前記ピンガイド要素を前記骨上に配置させる、
請求項22に記載のロボット支援膝関節整形手術システム。 - 前記大腿骨及び前記脛骨に取り付けられた追跡器を追跡するため及び追跡情報を出力するための追跡システムを更に備え、前記大腿骨と脛骨との間の前記ギャップ距離及び前記大腿骨の回転を計測するために、前記ロボットコントローラが前記追跡情報を使用する、請求項21に記載のロボット支援膝関節整形手術システム。
- 前記ロボットコントローラが、更に、前記ロボットアームに前記脛骨に対してプッシュ力を加えさせて、前記ロボットアームによって前記脛骨に対して前記プッシュ力が加えられるとき前記膝関節の外側側副靱帯及び内側側副靱帯における張力を計算し、前記外側側副靱帯及び前記内側側副靱帯における前記張力の示度を表示するためのディスプレイ装置を更に備える、請求項21に記載のロボット支援膝関節整形手術システム。
- 前記ロボットアームに前記引張り力を加えさせるために、前記ロボットコントローラが、前記ロボットアームに前記大腿骨に対して2つ又はそれ以上の既知の力を加えさせる、請求項21〜25のいずれか1項に記載のロボット支援膝関節整形手術システム。
- ロボット支援手術を実施するための命令を含む少なくとも1つの機械可読媒体であって、前記機械可読媒体が、プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、
膝関節の大腿骨と脛骨との間のギャップ距離を増大するために、前記大腿骨が自由に回転するように前記大腿骨に結合された軟組織平衡化要素を使用して、ロボットアームに前記大腿骨に対して引張り力を加えさせ、
前記大腿骨と脛骨との間の前記ギャップ距離及び前記大腿骨の回転を計測させ、
前記ギャップバランスが設定ギャップ距離に等しいとき前記大腿骨の前記回転を使用して目標大腿骨インプラント回転を計算させ、
前記目標大腿骨インプラント回転を保存させ、
前記大腿骨に大腿骨インプラントを挿入することによって前記大腿骨が前記目標大腿骨インプラント回転を得るように、手術計画システムを使用して切除の位置及び向きを計画させる、
少なくとも1つの機械可読媒体。 - 前記大腿骨及び前記脛骨に取り付けられた追跡器を追跡するため、
追跡情報を出力するため、及び
前記大腿骨と脛骨との間の前記ギャップ距離及び前記大腿骨の前記回転を計測するために前記追跡情報を使用するため、
の命令を更に含む、請求項27に記載の少なくとも1つの機械可読媒体。 - 前記ロボットアームに前記脛骨に対してプッシュ力を加えさせるため、
前記ロボットアームによって前記脛骨に対して前記プッシュ力が加えられるとき前記膝関節の外側コンパートメント及び内側コンパートメントにおける張力を計算するため、及び、
前記外側コンパートメント及び内側コンパートメントにおける前記張力の示度を出力するため、
の命令を更に含む、請求項27に記載の少なくとも1つの機械可読媒体。 - 前記大腿骨の前記回転に少なくとも部分的に基づいて切断ガイドのためのピン配置場所を測定するための命令を更に含む、請求項27に記載の少なくとも1つの機械可読媒体。
- 前記ロボットアームに前記ピン配置場所に従って前記骨上の場所にピンを配置するためのピン配置試行品を位置付けさせるための命令を更に含む、請求項30に記載の少なくとも1つの機械可読媒体。
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