JP2019528816A - 外科的ピンドライバーのためのピン配置ホルダー - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年9月26日に出願された米国仮出願番号62/399,634の優先権の利益を主張するものであり;その内容は参照により本明細書中に援用される。
本発明は、概してコンピューター支援の外科的処置に関し、より特に、整形外科の外科的適用においてピンを能動的に整列するために用いられるツールのための、改善されたピン配置ホルダーに関する。
・対象の骨の上に作製される切断平面に対する仮想平面を規定する;
・仮想平面および外科的デバイスの作業部の位置の間の関係を決定する;および
・仮想平面によるピンの挿入軸を維持するためにピッチおよび移動を制御するために、一連のコマンドをハンドヘルド部内のコンポーネントのセットに供給する。
ピンドライバーデバイス102は、計算システム104からのコマンドによって制御されて、外科的計画において規定された仮想平面とピンPの縦軸の一致を維持する。計算システム104は、プロセッサを備える計画コンピューター108;プロセッサを備えるデバイスコンピューター110;プロセッサを備える追跡コンピューター112;および、周辺デバイスを備えてよい。プロセッサは、計算システム104内で働いて、本発明のシステムおよび方法と関連する計算を行なう。プロセッサ機能は、コンピューター、リモートサーバ、クラウド・コンピューティング設備、またはそれらの組み合わせの間で共有されることが理解されよう。
外科的計画は、手術前または手術中のいずれかに、計画ソフトウェアを用いてユーザーによって作製される。計画ソフトウェアは、コンピューター断層撮影(CT)、磁気共鳴イメージング(MRI)、x線、または超音波画像データセットから、対象の骨の解剖学的構造の三次元(3D)モデルを生産するために用いられ得る。あるいは、外科的計画は、手術ごとの(per−operative)画像データセットを用いるよりむしろ、例えば、典型的な画像のない(imageless)ナビゲーションシステムによって、手術中に患者から直接集めたデータ(例えばデジタル化ポイント、運動学的な大腿骨骨頭中央、足首中央、統計上の骨モーフィング)を用いて作製される。製造元の補綴の一組の3Dコンピューター支援設計(CAD)モデルは、ソフトウェア内に予めロードされて、ベストフィット(骨に対する移植片の位置および方位)を指定するために、骨の解剖学的構造の3Dモデルに所望の補綴のコンポーネントをユーザーが置くのを可能にする。
少なくとも1つの例示的な実施態様が前述の詳細な説明に提示されているが、膨大な数のバリエーションが存在することが理解されるべきである。また、例示的な実施態様(単数または複数)は単に例示であって、いかなる方法においても、記載される実施態様の範囲、適用性、または構成を制限することを意図しないことも理解されるべきである。むしろ、前述の詳細な説明は、例示的な実施態様(単数または複数)を実施するための便利なロードマップを当業者に与える。添付の特許請求の範囲に記載の範囲およびその法的等価物から逸脱せずに、エレメントの機能および配列において様々な変更がなされ得ることが理解されるべきである。
Claims (14)
- 骨切断手順を行なうのを助けるための、対象の骨におけるピン挿入のための外科的デバイスであって、
前記外科的デバイスは、
前記骨への挿入のためにピンを駆動するように構成された駆動部を備え、
前記駆動部は、
シャフト近位端を有するシャフトを備えるピン駆動アセンブリ、前記シャフト近位端における前記ピンの牽引および保持に適合された前記シャフト近位端と関連する少なくとも1つの磁石;および
前記シャフト近位端における前記ピンの前記牽引および前記保持を克服する程度の骨の保持まで、前記ピンを前記骨の中に回転させるように、前記シャフトを駆動するように適合されたスピンドルアセンブリ
を備える、
デバイス。 - 請求項1のデバイスであって、
前記スピンドルアセンブリは、
ハンドヘルド部;および
追跡システムが前記駆動部の位置および方位(POSE)を追跡するのを可能にするために作業部に強固に取り付けられた3個またはそれよりも多くの基準マーカーのセットを有する前記スピンドルアセンブリに連結された基準マーカーアレイ
をさらに備え、
前記骨内の前記ピンの前記の位置および方位(POSE)は、その上に切断ガイドをアセンブルおよび整列するために用いられて、所望の切断平面の作製を促進する、
デバイス。 - 請求項1のデバイスであって、
前記シャフトは、前記シャフトの前記近位端上に前記磁石を収容する六角ソケットをさらに備え、
前記シャフトは、前記ピンの雄六角末端を受け入れるように構成される、
デバイス。 - 請求項1のデバイスであって、
前記の少なくとも1つの磁石は、前記シャフトに接着して取り付けられる、
デバイス。 - 請求項1から4のいずれか一項のデバイスであって、
前記ピン駆動アセンブリは、内径を有するピンガイドをさらに備え、
前記内径は、前記ピンの外径に対して密接な寸法であり、前記シャフトのシャフト回転軸に対して前記ピンのピン回転軸を拘束する隙間によって前記ピン上に合う、
デバイス。 - 請求項1のデバイスであって、
前記スピンドルアセンブリは、
軸受キャップ、軸受ホルダー、一組の円板ばね、カプラー、モーターホルダー、モーター、および、スピンドルカートリッジをさらに備え、
前記スピンドルカートリッジは、2つの平行なフランジ壁を有し、前記軸受ホルダーは、前記の2つの平行なフランジ壁の1つ目に機械的に連結されて、前記スピンドルカートリッジを通して挿入されて、前記モーターホルダーは、前記の2つの平行なフランジ壁の2つ目の反対のフランジ壁に機械的に連結されて、前記モーターと前記ピンドライバーアセンブリとの間の通路を促進する、
デバイス。 - 請求項6のデバイスであって、
前記カプラーは、前記シャフトの近位端を前記モーターに接続する、
デバイス。 - 外科的骨切断手順のための整列システムであって、
対象の骨の上に作製される切断平面に対する仮想平面内に請求項1の外科的デバイスを用いて挿入された複数の骨ピン;
前記外科的デバイスの前記作業部の前記の位置および方位(POSE)を追跡するための追跡システム;
計算システムであって:
前記の対象の骨の上に作製される前記切断平面に対する前記仮想平面を規定する;
前記仮想平面および前記外科的デバイスの前記作業部の位置の間の関係を決定する;および
前記仮想平面による前記ピンの挿入軸を維持するためにピッチおよび移動を制御するために、一連のコマンドを前記ハンドヘルド部内のコンポーネントの前記セットに供給する
ように、プログラムされた計算システム;
前記の複数の骨ピンの上に受け入れられるように構成された切断ガイド;および
前記切断ガイド内の1つまたは複数のガイドスロット、
を備え、
前記の1つまたは複数のガイドスロットは、前記の対象の骨の上に外科的切断を作製するために外科的鋸をガイドするように構成される、
整列システム。 - 請求項8の整列システムであって、
前記切断ガイドは、剛体または半剛体材料で作られる、
整列システム。 - 請求項8の整列システムであって、
前記切断ガイドは、ステンレススチール、アルミニウム、チタン、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニルスルホン、またはアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)で作られる、
整列システム。 - 請求項8の整列システムであって、
前記外科的骨切断手順は、膝関節全置換または修正膝関節置換において用いられる、
整列システム。 - 請求項8から11のいずれか一項の整列システムであって、
前記外科的骨切断手順は、脛骨高位骨切り、脊椎再建術、および、外科医が一連の骨切断を作製するのを助けるために前記切断ガイドの正確な配置を必要とする他の手順において用いられる、
整列システム。 - 対象の骨の上に切断ガイドを整列させるための方法であって、
前記方法は、
計画ソフトウェアによって得られた外科的計画から1つまたは複数の切断平面を決定するステップ;
前記の対象の骨の上に作製される前記の1つまたは複数の切断平面のそれぞれに対して、1つまたは複数の仮想平面を決定するステップ;
前記の1つまたは複数の仮想平面由来の仮想平面内に複数の骨ピンを整列および挿入するために、請求項1の外科的デバイスを使用するステップ;および
前記の複数の挿入された骨ピンの上にクランプするように構成された切断ガイドを取り付けるステップ
を含み;
前記切断ガイドは、前記の1つまたは複数の切断平面に対応する前記の対象の骨の上に外科的切断を作製するために外科的鋸をガイドするように構成された1つまたは複数のガイドスロットを有する、
方法。 - 請求項13の方法であって、
前記の1つまたは複数の仮想平面の位置は、前記切断ガイドの1つまたは複数の寸法および1つまたは複数の計画された切断平面の前記の位置および方位(POSE)を用いて、前記計画ソフトウェアによって規定される、
方法。
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