JP2020509870A - 軟部組織の測定およびバランシングを行うシステムおよび方法 - Google Patents

軟部組織の測定およびバランシングを行うシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

関節置換のためのシステムおよび方法を提供する。これらのシステムおよび方法は、手術用配向デバイスおよび基準センサデバイスを含むことがある。手術用配向デバイスおよび整形外科用固定具を使用して、体内の軸の配向を特定し、骨の表面に沿った１つまたは複数の切断平面の配向を調節し、関節を伸延し、角度を測定し、切断ガイドを配向し、切除ガイドを配向し、大腿骨を切除し、あるいはその他のかたちで１つまたは複数の整形外科処置を支援することができる。

Description

任意の優先権出願の参照による組込み
２０１７年３月１４日出願の米国仮出願第６２／４７１１７７号を含む本願とともに出願された出願データシートにおいてそれについての国外または国内の優先権が記載されている任意の全ての出願は、米国特許法施行規則第１．５７条の下で、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本願は、関節置換の分野を対象とし、特に、軟部組織のバランシングを行う手術道具および方法を対象とする。
膝関節置換処置などの関節置換処置は、患者の関節を１つまたは複数の人工関節構成要素で置換するために一般に使用されている。このような処置では、限定されるわけではないが、切断ガイド（例えば切断ブロック）および手術ガイドなどの手術道具およびデバイスのシステムを１つまたは複数使用して、患者の骨の一部分または複数部分に沿って切断を行うことが多い。
現在のシステムおよび方法では、人体内における手術器具またはランドマークの空間的場所および／または移動を追跡するために、１つまたは複数のコンピュータと３次元撮像とを必要とする、高価で、複雑で、嵩張り、かつ／または重いコンピュータナビゲーションシステムを使用することが多い。これらのシステムは、一般に、空間内のどこに道具またはランドマークが位置しているかを使用者が決定するのを支援するために使用され、相当な訓練、費用、および空間を必要とすることが多い。
このような複雑かつ高価なシステムを使用しない場合には、脚の骨などの解剖学的特徴に対するロッドの位置合わせを「目測」するなどの簡単な方法を用いる。これらの簡単な方法は、インプラント構成要素およびそれらの構成要素を取り付ける骨を高い信頼性で位置合わせして配置するだけの十分な精度が得られない。精度と信頼性の高い配置が伴わないと、組織バランシングが不十分であるなど、最適とは言えない配置結果となる可能性がある。
米国特許第８９９８９１０号 米国特許第９３３９２２６号 米国特許第８１１８８１５号 米国特許出願公開第２０１４／００５２１４９号 米国特許出願公開第２０１６／０２４２９３４号 米国特許出願第１２／５０９３８８号 米国出願第１０／８６４０８５号 米国出願第１１／１８２５２８号 米国出願第１２／５５７０５１号 米国出願第１２／５０９３８８号 米国出願第１３／０１１８１５号 米国出願第１３／１１５０６５号 米国出願第１４／３９９０４６号 米国出願第１４／４０１２７４号 米国出願第１３／８００６２０号 米国出願第１４／６４３８６４号 米国出願第１５／５５０５６４号
したがって、全人工膝関節置換術（ＴＫＡ）中の隙間のバランシングおよび軟部組織のバランシングなどのバランシングを行うために使用することができるデバイス、システム、および方法がない。測定に基づく切除およびバランシングの両方を行うように一体化することができるバランシングおよび位置合わせシステムが必要とされている。本明細書に記載するのは、１箇所または複数箇所の切断を案内するデバイス、システム、および方法である。
いくつかの実施形態では、関節置換処置中に切断平面を配向する整形外科用システムが提供される。このシステムは、脛骨ベースプレートを含むことがある。このシステムは、大腿骨ベースプレートを含むことがある。このシステムは、脛骨ベースプレートおよび大腿骨ベースプレートのうちの少なくとも一方に結合された、または結合するように構成された、手術用配向デバイスを含むことがある。手術用配向デバイスは、筐体を含むことがある。手術用配向デバイスは、関節を伸延している間に３次元基準座標系における手術用配向デバイスの配向を監視するように構成された慣性センサを含むことがある。慣性センサは、筐体上、または筐体内に配置されることがある。手術用配向デバイスは、関節の伸延に関係する測定値を表示するように構成された表示画面を備えるユーザインタフェースを含むことがある。
いくつかの実施形態では、慣性センサは、少なくとも１つのジャイロスコープセンサ、加速度計センサ、傾きセンサ、および／あるいは手術用配向デバイスの配向を測定する、かつ／または手術用配向デバイスの配向の決定を容易にするように構成された、その他のそれらに類する１つまたは複数のデバイスを含む。いくつかの実施形態では、慣性センサは、基準点、基準線、基準平面、および／または重力ゼロを基準とする測定値を提供するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、慣性センサは、角度位置変化を検出するように構成されたジャイロスコープセンサ、または直線位置変化を検出するように構成された加速度計を含む。このシステムは、脛骨ベースプレートに結合されたドリルガイドを含むことがある。このシステムは、カメラを備える基準センサデバイスを含むことがある。いくつかの実施形態では、カメラは、基準センサデバイスの筐体の長手方向軸を横切るように配向される。いくつかの実施形態では、カメラは、膝関節の伸延に関係する測定値の線形目盛上の画像を取り込む、あるいはその他のかたちで膝関節の伸延に関係する測定を行う、または膝関節の伸延に関係する測定値を確認するように構成される。
いくつかの実施形態では、関節処置で使用される整形外科用配向システムが提供される。このシステムは、脛骨ベースプレートを含むことがある。このシステムは、大腿骨ベースプレートを含むことがある。このシステムは、脛骨ベースプレートが脛骨に対して固定された位置および配向であるときに、脛骨ベースプレートに対する大腿骨ベースプレートの少なくとも１つの自由度を可能にする調節デバイスを含むことがある。このシステムは、脛骨ベースプレートが脛骨に対して固定された位置および配向であるときに、脛骨ベースプレートに対する大腿骨ベースプレートの少なくとも１つの異なる追加の自由度を可能にする調節デバイスを含むことがある。このシステムは、大腿骨ベースプレートに結合されるように構成された第１の配向デバイスを含むことがある。第１の配向デバイスは、第１の配向デバイスの位置および／または配向を監視するように構成された、筐体内に位置するセンサを含むことがある。第１の配向デバイスは、第１の配向デバイスの位置および／または配向を使用者に通知するように構成されたディスプレイを含むことがある。このシステムは、脛骨ベースプレートに結合されるように構成された第２の配向デバイスを含むことがある。
いくつかの実施形態では、センサは、角度位置変化を検出するジャイロスコープセンサ、および／または直線位置変化を検出する加速度計を含む。別法として、またはこれに加えて、他の実施形態では、センサは、重力センサ、磁気センサ、および／またはその他の慣性センサを含むことがある。いくつかの実施形態では、このシステムは、関節の機械軸の配向を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、脛骨ベースプレートに対する大腿骨ベースプレートの上記の少なくとも１つの自由度は、平行移動を含む、または平行移動である。いくつかの実施形態では、脛骨ベースプレートに対する大腿骨ベースプレートの上記の少なくとも１つの追加の自由度は、回転を含む、または回転である。
いくつかの実施形態では、整形外科処置を実行する方法が提供される。この方法は、第１の慣性センサを備える第１の配向デバイスを膝関節の一部分と結合するステップを含むことがある。この方法は、第２の慣性センサを備える第２の配向デバイスを膝関節の一部分と結合するステップを含むことがある。この方法は、第１の慣性センサまたは第２の慣性センサから慣性センサ出力を収集するステップを含むことがある。この方法は、膝関節を伸延するステップを含むことがある。この方法は、大腿骨を切断するステップを含むことがある。この方法は、第１の配向デバイスおよび第２の配向デバイスによって、脚の機械軸、あるいは膝関節に近接する例えば大腿骨または脛骨などの骨の機械軸の場所を決定するステップを含むことがある。この方法は、第１の慣性センサまたは第２の慣性センサからの慣性センサ出力を表示するステップを含むことがある。この方法は、第１の慣性センサまたは第２の慣性センサからの慣性センサ出力を記憶するステップを含むことがある。この方法は、処置中の第１の時点における慣性センサ出力と第２の時点における慣性センサ出力とを比較するステップを含むことがある。この方法は、伸延距離を計算、測定、検出、および／または収集するステップを含むことがある。いくつかの実施形態では、伸延距離を収集するステップは、画像を取り込むステップを含む。他の実施形態では、収集は、伸延距離を含む。この方法は、大腿骨に１本または複数本のピンを挿入するステップを含むことがある。この方法は、１本または複数本のピンに切断ブロックを取り付けるステップを含むことがある。この方法は、膝関節にドリルガイドを結合するステップを含むことがある。
いくつかの実施形態では、関節置換処置中に切断平面を配向する整形外科用システムが提供される。このシステムは、脛骨に結合するように構成された脛骨用部材を含むことがある。このシステムは、脛骨用部材に結合されたガイドを含むことがあり、このガイドは、大腿骨へのピンの挿入を案内するように構成される。このシステムは、脛骨または大腿骨の少なくとも一方に結合された、または結合するように構成された、手術用配向デバイスを含むことがある。手術用配向デバイスは、筐体を含むことがある。手術用配向デバイスは、関節を伸延している間に３次元基準座標系における手術用配向デバイスの配向を監視するように構成された慣性センサを含むことがある。手術用配向デバイスは、大腿骨の回転に関係する測定値を表示するように構成された表示画面を備えるユーザインタフェースを含むことがある。
いくつかの実施形態では、関節置換処置中に切断平面を配向する整形外科用システムが提供される。このシステムは、脛骨用部材を含むことがある。このシステムは、大腿骨用部材を含むことがある。このシステムは、脛骨用部材および大腿骨用部材のうちの少なくとも一方に結合された、または結合するように構成された、手術用配向デバイスを含むことがある。手術用配向デバイスは、筐体を含むことがある。手術用配向デバイスは、関節を伸延している間に３次元基準座標系における手術用配向デバイスの配向を監視するように構成された慣性センサを含むことがある。手術用配向デバイスは、関節の伸延に関係する測定値を表示するように構成された表示画面を備えるユーザインタフェースを含むことがある。
このシステムは、脛骨用部材および大腿骨用部材のうちの少なくとも一方に結合された、または結合するように構成された、基準センサデバイスを含むことがある。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイスは、大腿骨用部材に結合するように構成され、基準センサデバイスは、脛骨用部材に結合するように構成される。いくつかの実施形態では、慣性センサは、少なくとも１つのジャイロスコープセンサ、加速度計センサ、傾きセンサ、および／あるいは手術用配向デバイスの配向を測定する、かつ／または手術用配向デバイスの配向の決定を容易にするように構成された、その他のそれらに類する１つまたは複数のデバイスを含む。いくつかの実施形態では、慣性センサは、基準点、基準線、基準平面、および／または重力ゼロを基準とする測定値を提供するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、慣性センサは、角度位置変化を検出するように構成されたジャイロスコープセンサ、または直線位置変化を検出するように構成された加速度計を含む。このシステムは、脛骨用部材に結合されたドリルガイドを含むことがある。このシステムは、脛骨用部材に結合された切除ガイドを含むことがある。このシステムは、カメラを備える基準センサデバイスを含むことがある。いくつかの実施形態では、カメラは、基準センサデバイスの筐体の長手方向軸を横切るように配向される。いくつかの実施形態では、カメラは、膝関節の伸延に関係する測定値の画像を取り込むように構成される。いくつかの実施形態では、測定値は、脛骨と大腿骨の間の距離に対応する距離測定値を含む。いくつかの実施形態では、測定値は、切除ガイド上の測定マーキングに対応するように設定される。いくつかの実施形態では、測定値は、伸展状態での隙間に一致する距離測定値を含む。いくつかの実施形態では、測定値は、後大腿骨切断を容易にする距離測定値を含む。いくつかの実施形態では、測定値は、脛骨と大腿骨の間の角度に対応する角度測定値を含む。いくつかの実施形態では、測定値は、軟部組織の解放を容易にする角度測定値を含む。このシステムは、この整形外科用システムを脛骨に接した状態で安定させる可動インタフェースを含むことがある。いくつかの実施形態では、可動インタフェースは、関節裂隙内の脛骨用部材の挿入を制限するように構成される。このシステムは、切除ガイドを含むことがある。
いくつかの実施形態では、関節処置で使用される整形外科用配向システムが提供される。このシステムは、脛骨用部材を含むことがある。このシステムは、大腿骨用部材を含むことがある。このシステムは、脛骨用部材が脛骨に対して固定された位置および配向であるときに、脛骨用部材に対する大腿骨用部材の少なくとも１つの自由度を可能にする調節デバイスを含むことがある。いくつかの実施形態では、このシステムは、脛骨用部材が脛骨に対して固定された位置および配向であるときに、脛骨用部材に対する大腿骨用部材の少なくとも１つの異なる追加の自由度を可能にする調節デバイスを含むこともある。このシステムは、大腿骨用部材に結合されるように構成された第１の配向デバイスを含むことがある。第１の配向デバイスは、第１の配向デバイスの位置および／または配向を監視するように構成された、筐体内に位置するセンサを含むことがある。第１の配向デバイスは、第１の配向デバイスの位置および／または配向を使用者に通知するように構成されたディスプレイを含むことがある。このシステムは、脛骨用部材に結合されるように構成された第２の配向デバイスを含むことがある。
いくつかの実施形態では、センサは、角度位置変化を検出するジャイロスコープセンサ、および／または直線位置変化を検出する加速度計を含む。いくつかの実施形態では、このシステムは、関節の機械軸の配向を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、脛骨用部材に対する大腿骨用部材の上記の少なくとも１つの自由度は、平行移動である。いくつかの実施形態では、脛骨用部材に対する大腿骨用部材の上記の少なくとも１つの自由度は、大腿骨と脛骨の間の伸延に関係する。いくつかの実施形態では、脛骨用部材に対する大腿骨用部材の上記の少なくとも１つの追加の自由度は、回転である。いくつかの実施形態では、調節デバイスは、丸形のガイド部分内で移動するように構成されたポストの丸形部分を含む。いくつかの実施形態では、調節デバイスは、ラックおよびドライブピニオンを含む。いくつかの実施形態では、調節デバイスは、爪およびラチェットを含む。いくつかの実施形態では、調節デバイスは、１５０Ｎから２００Ｎの間の力を印加するように構成される。いくつかの実施形態では、調節デバイスは、丸形または円形の断面を有する部分を含むポストを含む。このシステムは、ブラケットを含むことがあり、第１の配向デバイスがブラケットと結合されたときに、第１の配向デバイスの長手方向軸は、第２の配向デバイスの長手方向軸からずれている。このシステムは、第１の配向デバイスを第２の配向デバイスの側方に位置決めするブラケットを含むことがある。いくつかの実施形態では、第２の配向デバイスは、伸延距離に関係するマーキングの画像を取り込むように構成されたカメラを備える。いくつかの実施形態では、第２の配向デバイスは、調節デバイスのポストの一部分の画像を取り込むように構成されたカメラを備える。
いくつかの実施形態では、整形外科処置を実行する方法が提供される。この方法は、第１の慣性センサを備える第１の配向デバイスを膝関節の一部分と結合するステップを含むことがある。この方法は、第２の慣性センサを備える第２の配向デバイスを膝関節の一部分と結合するステップを含むことがある。この方法は、第１の慣性センサまたは第２の慣性センサから慣性センサ出力を収集するステップを含むことがある。この方法は、膝関節を伸延するステップを含むことがある。この方法は、大腿骨を切断するステップを含むことがある。
この方法は、第１の配向デバイスおよび第２の配向デバイスによって、膝関節に近接する骨の機械軸の場所を決定するステップを含むことがある。この方法は、第１の慣性センサまたは第２の慣性センサからの慣性センサ出力を表示するステップを含むことがある。この方法は、第１の慣性センサまたは第２の慣性センサからの慣性センサ出力を記憶するステップを含むことがある。この方法は、処置中の第１の時点における慣性センサ出力と第２の時点における慣性センサ出力とを比較するステップを含むことがある。この方法は、伸延距離を収集するステップを含むことがある。いくつかの実施形態では、伸延距離を収集するステップは、画像を取り込むステップを含む。この方法は、大腿骨に１本または複数本のピンを挿入するステップを含むことがある。この方法は、１本または複数本のピンに切断ブロックを取り付けるステップを含むことがある。この方法は、膝関節にドリルガイドを結合するステップを含むことがある。
いくつかの実施形態では、整形外科処置を実行する方法が提供される。この方法は、第１の慣性センサを備える第１の配向デバイスを、脛骨用部材および大腿骨用部材のうちの少なくとも一方と結合するステップを含むことがある。この方法は、第２の配向デバイスを、脛骨用部材および大腿骨用部材のうちの少なくとも一方と結合するステップを含むことがある。この方法は、脛骨用部材および大腿骨用部材を関節裂隙に挿入するステップを含むことがある。この方法は、膝関節を伸延するステップを含むことがある。この方法は、軟部組織のバランシングを行うステップを含むことがある。
この方法は、第１の配向デバイスおよび第２の配向デバイスによって、肢の機械軸の場所を決定するステップを含むことがある。この方法は、第１の配向デバイスのディスプレイ上に伸延距離を表示するステップを含むことがある。この方法は、第１の配向デバイスのディスプレイ上に大腿骨角度を表示するステップを含むことがある。
この方法は、第１の配向デバイスのメモリに伸延距離を記憶するステップを含むことがある。この方法は、第１の配向デバイスのメモリに大腿骨角度を記憶するステップを含むことがある。この方法は、伸展状態の伸延距離と屈曲状態の伸延距離とを比較するステップを含むことがある。この方法は、伸延距離を収集するステップを含むことがある。いくつかの実施形態では、伸延距離を収集するステップは、画像を取り込むステップを含む。いくつかの実施形態では、第１の配向デバイスを膝関節の一部分に結合するステップは、第１の配向デバイスを大腿骨用部材に結合するステップを含む。いくつかの実施形態では、第２の配向デバイスを膝関節の一部分に結合するステップは、第２の配向デバイスを脛骨用部材に結合するステップを含む。いくつかの実施形態では、膝関節を伸延するステップは、伸展状態の膝関節を伸延するステップを含む。この方法は、伸展時の隙間の距離を記録するステップを含むことがある。この方法は、伸展時の隙間の距離を記録した後で、屈曲状態の膝関節を伸延するステップを含むことがある。この方法は、伸展時の隙間の距離を切除ガイド上のマーキングと一致させるステップを含むことがある。この方法は、伸展時の隙間の測定値に対応する後大腿骨切断を実行するステップを含むことがある。いくつかの実施形態では、膝関節を伸延するステップは、伸展状態の膝関節を伸延するステップを含み、軟部組織のバランシングを行うステップは、伸展状態の軟部組織のバランシングを行うステップを含む。いくつかの実施形態では、軟部組織のバランシングを行うステップは、伸展状態でのみ軟部組織のバランシングを行うステップを含む。この方法は、伸展状態および屈曲状態での大腿骨回転角度を測定するステップを含むことがある。この方法は、屈曲状態での大腿骨回転角度を記録するステップを含むことがある。
いくつかの実施形態では、関節置換処置中に切断平面を配向する整形外科用システムが提供される。このシステムは、脛骨に結合された脛骨用部材を含むことがある。このシステムは、大腿骨部材に結合されたガイドを含むことがある。このシステムは、脛骨または大腿骨のうちの少なくとも一方に結合された、または結合するように構成された、手術用配向デバイスを含むことがある。手術用配向デバイスは、筐体を含むことがある。手術用配向デバイスは、関節を伸延している間に３次元基準座標系における手術用配向デバイスの配向を監視するように構成された慣性センサを含むことがある。手術用配向デバイスは、大腿骨の回転に関係する測定値を表示するように構成された表示画面を備えるユーザインタフェースを含むことがある。
いくつかの実施形態では、ガイドは、大腿骨へのピンの挿入を案内するように構成される。いくつかの実施形態では、ガイドは、後大腿骨切断を案内するように構成される。
以下、上記およびその他の特徴、態様、および利点について、図面を参照して説明する。これらの図面は、本発明を限定するものではなく、例示するためのものである。図面において、同様の実施形態における対応する特徴は、一貫して同じ参照符号で示してある。
大腿骨準備システムを示す組立図である。 大腿骨準備システムを示す組立図である。 大腿骨準備システムを示す組立図である。 脛骨準備システムを示す組立図である。 脛骨準備システムを示す組立図である。 脛骨準備システムを示す組立図である。 大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの脛骨システムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの脛骨システムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの作動システムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの作動システムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの作動システムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの作動システムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの基準センサデバイスを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの基準センサデバイスを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システム大腿骨システムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システム大腿骨システムを示す図である。 図７Ａ〜図７Ｂの大腿骨システムに結合されたドリルガイドを示す図である。 図７Ａ〜図７Ｂの大腿骨システムに結合されたドリルガイドを示す図である。 大腿骨および脛骨が屈曲状態に配置されている状態で、大腿骨と脛骨の間の関節裂隙内に配置された図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 基準デバイスを含む図９Ａの大腿骨準備および膝伸延システムのサブシステムを示す図である。 ドリルガイドを含む図９Ａの大腿骨準備および膝伸延システムのサブシステムを示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムの別の実施形態を示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを使用する１つの方法を説明する、軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを使用する１つの方法を説明する、軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを使用する１つの方法を説明する、軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを使用する１つの方法を説明する、軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを使用する１つの方法を説明する、軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを使用する１つの方法を説明する、軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 軟部組織バランシングのための大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムの別の実施形態を示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムの別の実施形態を示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムの別の実施形態を示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムの別の実施形態を示す図である。 大腿骨準備および膝伸延システムの別の実施形態を示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの脛骨システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの脛骨システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの作動システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの作動システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの作動システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの作動システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの作動システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの可動インタフェースを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの可動インタフェースロックを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの大腿骨システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムの大腿骨システムを示す図である。 図１７Ａ〜図１７Ｂの大腿骨システムに結合された切除ガイドを示す図である。 図１７Ａ〜図１７Ｂの大腿骨システムに結合された切除ガイドを示す図である。 屈曲状態に配置された概略的な膝関節の関節裂隙内に配置された、図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 屈曲状態に配置された概略的な膝関節の関節裂隙内に配置された、図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムを示す正面図である。 図１４Ａ〜図１４Ｂの脛骨システムを含む図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムのサブシステムを示す図である。 図１４Ａ〜図１４Ｂの脛骨システムを含む図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムのサブシステムを示す図である。 可動インタフェースを含む図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムのサブシステムを示す図である。 可動インタフェースを含む図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムのサブシステムを示す図である。 切除ガイドを含む図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムのサブシステムを示す図である。 トルクドライバを含む図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムのサブシステムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 図３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。 図１３Ａの大腿骨準備および膝伸延システムを示す図である。
本願は、膝関節置換処置において、膝の周囲の軟部組織が膝関節の骨にどのように作用しているかを測定するために使用することができるシステムおよび方法を開示するものである。これらの測定により、外科医は、患者の膝関節の解剖学的構造の動態をより良好に知ることができるので、骨の準備および人工構成要素の適用をより良好に患者に合わせて適合させることができ、優れた結果を得ることができる。
Ａ．位置合わせ
１．測定に基づく切除を行うための大腿骨および脛骨システム
膝関節を人工構成要素で置換する前に、一般には、近位脛骨および遠位大腿骨の両方の一部分または複数部分に沿って、１つまたは複数の切断道具を用いて、一般に切除と呼ばれる手術的切断を行う。これらの切断は、人工構成要素に合わせて脛骨および大腿骨を準備するために行われる。これらの切断を行った後で、人工構成要素を、脛骨および大腿骨に取り付け、かつ／または固定することができる。
これらの切断および人工構成要素の所望の配向および／または位置は、手術前に決定することができ、例えば、個々の患者の脚の機械軸に基づく可能性がある。これらの切断の所望の場所が手術前に決定されたら、外科医は、本明細書に記載するシステムおよび方法を使用して、これらの切断を正確に行うことができる。これらのシステムおよび方法について、膝関節置換処置の文脈で説明するが、これらのシステムおよび／またはそれらの構成要素、ならびにこれらの方法は、限定されるわけではないが股関節置換処置など、他の種類の医療処置でも同様に使用することができる。米国特許第８９９８９１０号、同第９３３９２２６号、および同第８１１８８１５号は、脛骨および大腿骨の準備システムの追加の実施形態を開示するものであり、参照によりその全体が組み込まれる。米国特許出願公開第２０１４／００５２１４９号および同第２０１６／０２４２９３４号は、手術用配向デバイスおよび基準デバイス、ならびに本明細書に記載するシステムに組み込むことができるその他の構成要素の追加の特徴を開示するものであり、ともに参照により組み込まれる。
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、大腿骨準備システム１０を使用して、遠位大腿骨切除によって本来の大腿骨を改修して、人工構成要素を大腿骨の遠位端部にしっかりと取り付けることができるようにすることができる。大腿骨準備システム１０は、例えば、大腿骨ジグアセンブリ１２、手術用配向デバイス１４、基準デバイス１６、第１の結合デバイス１８、および第２の結合デバイス２０を備えることがある。第１の結合デバイス１８を使用して、手術用配向デバイス１４を大腿骨ジグアセンブリ１２に取り付けることができる。第２の結合デバイス２０を使用して、基準センサデバイス１６を大腿骨ジグアセンブリ１２に取り付けることができる。
手術用配向デバイス１４を使用して、脚（および大腿骨）の機械軸の場所など、全膝処置で使用される解剖学的ランドマークの場所を測定し、記録することができる。「手術用配向デバイス」は、意味の広範な用語であり、当業者にとっての通常の慣例的な意味が与えられるものとし（すなわち、特殊な、または特化した意味に限定されない）、手術またはその他の処置で使用される配向情報を提供する、または配向計算を実行するために使用することができる任意のデバイスを含むが、これに限定されない。本明細書における定義では、脚の機械軸は、一般に、大腿骨の近位骨頭の回転中心（例えば、大腿骨骨頭の中心）から、理想的には膝のほぼ中心を通って、足首の中心または中点まで延びる線を指している。大腿骨の機械軸は、大腿骨の近位骨頭の回転中心から、大腿骨の遠位端部の中心を通って延びる軸線と同じである（大腿骨の遠位端部の中心は、一般に顆間切痕（intercondylar notch）の中心と呼ばれる）。一般に、患者の体内の機械軸が理想的なものであれば、荷重を股関節の中心から膝の中心を通して足首の中心まで移すことができる。手術用配向デバイス１４を、本明細書に記載する基準デバイス１６と併せて使用して、機械軸の空間的配向を特定することができる。本明細書に記載する特定の技術では、手術用配向デバイス１４および基準デバイス１６を使用して、機械軸と交差する１つ、または２つ以上の平面を特定することができる。手術用配向デバイス１４および基準デバイス１６を使用して、整形外科処置中に、１つまたは複数の整形外科用固定具、あるいは１つまたは複数の切断平面の位置合わせを検証することもできる。本明細書に記載する手術用配向デバイス１４および基準デバイス１６は、それぞれ単独で用いることもできるし、あるいは他のデバイス、構成要素、および／またはシステムと併用することもできる。
手術用配向デバイス１４は、ディスプレイ２６を備えることがある。ディスプレイ２６は、使用者が医療処置を実行しながらディスプレイ画面に表示される数字、文字、および／または記号を容易に読み取ることができるようなサイズにすることができる。手術用配向デバイス１４は、少なくとも１つのユーザ入力デバイス２８をさらに備えることがある。この少なくとも１つのユーザ入力デバイス２８は、ディスプレイ２６に近接して位置する複数のボタンを含むことがある。これらのボタンを、以下でさらに述べるように、例えば指、手、および／または器具によって起動して、デバイス１４の１つまたは複数の動作モードを選択することができる。手術用配向デバイス１４は、臨床医が処置中に対話することができるユーザインタフェースを含む。手術用配向デバイス１４は、電気系を含む。この電気系は、１つまたは複数のセンサ、１つまたは複数のセンサと通信する電子制御ユニット、１つまたは複数の可視位置合わせインジケータ、電源、ディスプレイ２６、メモリ、１つまたは複数のユーザ入力デバイス２８、１つまたは複数のプロセッサ、プログラム論理、データおよび命令を表すその他の基板構成、制御装置回路、プロセッサ回路、プロセッサ、シングルチップまたはマルチチップの汎用マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、埋込み型マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、その他の出力デバイス、ならびに／あるいは１つまたは複数の入出力（Ｉ／Ｏ）ポートなど、１つまたは複数の機構を含むことがある。特定の実施形態では、電子制御ユニットは、電子データを機械可読フォーマットから、ディスプレイ２６に提示される人間が読むことができるフォーマットに変換するように構成されることがある。電子制御ユニットは、内部メモリおよび／または外部メモリと通信して、ソフトウェアおよび／またはハードウェア用のデータおよび／またはプログラム命令を取り出し、かつ／または記憶することができる。内部メモリおよび外部メモリは、情報を一時的に記憶するための静的ＲＡＭなどのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および／または情報をより恒久的に記憶するためのフラッシュメモリなどの読取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含む可能性がある。一般に、センサ（１つまたは複数）は、連続的なリアルタイムデータを手術用配向デバイス１４に提供するように構成することができる。電子制御ユニットは、センサ（１つまたは複数）からリアルタイムデータを受信し、このセンサデータを使用して、手術用配向デバイス１４の配向または位置を決定、推定、および／または計算するように構成することができる。この配向情報を使用して、本明細書でさらに詳細に述べるように、全人工膝関節置換術などの手術処置の実行中に使用者にフィードバックを提供することができる。
いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４に加えて、またはその代わりに、電子機器がディスプレイを含むことがある。この電子機器は、コンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、またはｉＰａｄ（登録商標）などのタブレットコンピュータなど、１つまたは複数の手持ち型デバイスを含むことがある。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、術野内に位置する。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、術野外に位置する。いくつかの実施形態では、基準センサデバイス１６が、ディスプレイを含むことがある。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４に加えて、またはその代わりに、電子機器が少なくとも１つのユーザ入力デバイス２８を含むことがある。ユーザ入力デバイス２８を、例えば指、手、および／または器具によって起動して、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６を含むシステムの１つまたは複数の電子デバイスの１つまたは複数の動作モードを選択することができる。この電子機器は、本明細書に記載するシステムのためのソフトウェアおよび／またはハードウェアを含むことがある。この電子機器は、本明細書に記載するシステムのための外部メモリを含むことがある。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、インターネットに接続することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、インターネットに情報を伝送する、またはインターネットから情報を受信することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、クラウドに接続することもできる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、クラウドに情報を伝送する、またはクラウドから情報を受信することもできる。
いくつかの構成では、上記の１つまたは複数のセンサは、手術用配向デバイス１４の動き、配向、および／または位置に関係するリアルタイムデータを電子制御ユニットに提供するように構成された少なくとも１つの配向センサを含むことがある。例えば、センサモジュールは、少なくとも１つのジャイロスコープセンサ、加速度センサ、傾きセンサ、磁力計、ならびに／あるいは手術用配向デバイス１４の配向を測定し、かつ／または手術用配向デバイス１４の配向の決定を容易にするように構成された１つもしくは複数のそれらに類するその他のデバイスを含む可能性がある。いくつかの実施形態では、これらのセンサは、参照点（１つまたは複数）、参照線（１つまたは複数）、参照平面（１つまたは複数）、および／または重力ゼロ（gravitational zero）を基準とする測定値を提供するように構成することができる。本明細書で言及する「重力ゼロ」とは、一般に、センサの軸が、重力に対して直交しており、そのことにより重力ベクトルに対する傾き、ピッチ、ロール、またはヨーなどの角度オフセットを生じない配向を指す。他の実施形態では、これらのセンサ（１つまたは複数）は、推測航法システムまたは慣性航法システムで使用される測定値を提供するように構成することができる。
様々な実施形態において、これらのセンサ（１つまたは複数）は、手術用配向デバイス１４の重力による静的加速度を測定する１つまたは複数の加速度計を含む。例えば、加速度計を傾きセンサとして使用して、手術用配向デバイス１４の１つまたは複数の軸の周りの回転を検出することができる。この１つまたは複数の加速度計は、二軸加速度計（２つの回転軸の周りの回転を測定することができる）、または三軸加速度計（３つの回転軸の周りの回転を測定することができる）を含む可能性がある。加速度計の軸の周りの配向の変化は、重力ゼロ、および／あるいは本明細書に記載するように脛骨または大腿骨の準備処置中に見当合わせされる基準平面を基準として決定することができる。
特定の実施形態では、多軸加速度計（Analog Devices社製の加速度計ADXL203CE MEMSまたはST Microelectronics社製の加速度計LIS331DLHなど）が、２つの回転軸の周りの配向の変化を検出する。例えば、多軸加速度計は、手術用配向デバイス１４の水平平面からの角度位置の変化（例えば前回転／後回転）、および手術用配向デバイス１４の垂直平面からの角度位置の変化（例えばロール回転）を検出することができる。手術用配向デバイス１４の水平平面および垂直平面からの角度位置の変化（センサによって測定される）を使用して、手術用配向デバイス１４の内側／外側配向の変化（例えば内反／外反回転）を決定することもできる。
いくつかの構成では、これらのセンサは、少なくとも１つの単軸または多軸ジャイロスコープセンサと、少なくとも１つの単軸または多軸加速度計センサとを含む。例えば、このセンサは、３軸ジャイロスコープセンサ（または３つのジャイロスコープセンサ）と、３軸加速度計（または３つの加速度計センサ）とを含み、手術用配向デバイス１４の６つの自由度全てについての位置および配向の測定値を提供することもできる。いくつかの実施形態では、これらのセンサは、外部基準を必要とせずに手術用配向デバイス１４の位置、配向、および測度を連続的に計算する慣性航法システムまたは推測航法システムを構成する。
一実施形態では、手術用配向システムが、手術用配向デバイス１４および基準デバイス１６を含む。基準デバイス１６は、手術用配向デバイス１４の機構のうちのいずれでも含むことができる。手術用配向デバイス１４および／または基準デバイス１６は、一実施形態では、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を構成することができる１つまたは複数のセンサを含む。特に、ＩＭＵは、加速度を決定するための第１のセンサと、ジャイロ位置を決定するための第２のセンサとを含む。本明細書で述べるように、第１のセンサは、加速度計とすることができ、第２のセンサは、ジャイロスコープセンサとすることができる。基準デバイス１６は、これらのセンサから手術用配向デバイス１４の電気系にデータを送信する伝送器も含む。基準デバイス１６から受信した情報を、入力ポートに送ることができる、あるいは、手術用配向デバイス１４の電子制御ユニット自体が、この情報を無線で受信することができる。基準デバイス１６からの情報は、例えば、基準デバイス１６の位置および／または配向に対応することもあり、手術用配向デバイス１４がこの情報を使用して、手術用配向デバイス１４の総合的な相対的または全体的な位置および／または配向を決定することができる。
基準センサデバイス１６を使用して、脚（および大腿骨）の機械軸の場所（location）など、全膝処置で使用される解剖学的ランドマークの場所を測定し、記録することができる。「基準センサデバイス」は、意味の広範な用語であり、当業者にとっての通常の慣例的な意味が与えられるものとし（すなわち、特殊な、または特化した意味に限定されない）、別のデバイスを参照し、かつ／あるいは上述した手術用配向デバイス１４と全く同じ、もしくは同様の方法で配向情報を提供する、または計算を実行するために使用することができる任意のデバイスを含むが、これに限定されない。いくつかの実施形態では、基準センサデバイス１６は、上述した手術用配向デバイス１４と同じ、または同様の構成要素を含むことがある。基準センサについてのさらなる説明は、これらに限定されるわけではないが、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１２／５０９３８８号の段落［０１７６］〜［０１７８］に見ることができる。システム、デバイス、センサ、および方法のさらなる詳細は、あらゆる目的のために参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００４年６月９日出願の米国出願第１０／８６４０８５号、２００９年７月１５日出願の同第１１／１８２５２８号、２００９年９月１０日出願の同米国出願第１２／５５７０５１号、２００９年７月２４日出願の同第１２／５０９３８８号、２０１１年１月２１日出願の同第１３／０１１８１５号、２０１１年５月２４日出願の同第１３／１１５０６５号、２０１４年１１月５日出願の同第１４／３９９０４６号、２０１４年１１月１４日出願の同第１４／４０１２７４号、２０１３年３月１３日出願の同第１３／８００６２０号、２０１５年３月１０日出願の同第１４／６４３８６４号、および２０１７年８月１１日出願の同第１５／５５０５６４号に記載されている。
図１Ｃを参照すると、大腿骨ジグアセンブリ１２は、全人工膝関節置換術中に大腿骨準備を行うための整形外科用アセンブリを含むことがある。好ましい構成では、大腿骨ジグアセンブリ１２は、遠位ガイドアセンブリ８８と、マイクロブロックアセンブリ９０と、切断ブロック９２と、連接アーム９８と、正中ピン１０２とを備えることがある。遠位大腿骨切除の準備において、この方法は、大腿骨の機械軸と交差する遠位点を特定するステップから開始することがある。この方法は、正中ピン１０２を介して大腿骨ジグアセンブリ１２を顆間切痕のほぼ中心に設置するステップを含むことがあり、このステップでは、大腿骨ジグアセンブリ１２を大腿骨の遠位端部のほぼ中心位置に配置する。
基準センサデバイス１６および／または配向デバイス１４を使用して、大腿骨上の中心枢動点の相対座標を決定することができる。大腿骨骨頭の枢動点の座標を決定することにより、基準センサデバイス１６および／または手術用配向デバイス１４は、大腿骨内に延びる機械軸の場所および／または配向を計算することができる。
大腿骨骨頭の枢動点（すなわち、機械軸の枢動点）の座標を決定するためには、脚を動かせばよい（例えば揺動させればよい）。例えば、脚を、基準センサデバイス１６および／または手術用配向デバイス１４が取り付けられた状態で、いくつかの異なる方向に、かつまたはいくつかの異なる平面内で動かせばよい。基準センサデバイス１６および／または手術用配向デバイス１４は、脚および大腿骨１４０の機械軸（「大腿骨機械軸」）の場所および／または配向が決定されるまで、大腿骨１４０の角速度および加速度などの読み（「手術用配向デバイス１４および／または基準デバイス１６のデータ」）を取得することができる。１つまたは複数の多軸（例えば二軸）加速度計およびジャイロスコープを使用する１実施形態では、大腿骨１４０の各動きについての手術用配向デバイス１４および／または基準デバイス１６のデータを、時間について数値積分して、位置点および速度点（各ＩＭＵデータごとに１つの点）の軌跡を得ることができる。ＩＭＵデータは、大腿骨１４０の動きにいかなる平面軌跡制約も課すことなく統合することができる。
脚を動かしている間に基準センサデバイス１６および／または手術用配向デバイス１４によって感知される加速度および角速度は、脚をその枢動点の周りで動かしている間に処理することができる。基準センサデバイス１６および／または手術用配向デバイス１４は、基準センサデバイス１６および／または手術用配向デバイス１４の慣性センサ軸に対する回転の中心を表す出力ベクトルを提供することができる。
いくつかの実施形態では、機械軸の回転中心の場所および／または配向を決定する前に、誤り訂正技術を使用して、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６のバイアスを除去することができる。例えば、誤り訂正技術は、基準センサデバイス１６および／または手術用配向デバイス１４における１）静止バイアス、２）ジャイロスコープバイアス、および３）加速度計バイアスを評価することを含むことがある。
本明細書に記載する手術用配向デバイス１４および／または基準デバイス１６ならびに様々なシステムの少なくとも１つの目的は、骨の荷重支承軸に対して直交する切断平面（または望ましい場合にはその直交する平面から何度か離れた平面）を実現するためにはどのように骨の上で切断ブロックを位置決めすればよいかについての案内を外科医に提供することである。上述したものなどのジグは、切断対象の骨に固定することができ、基準センサデバイス１６および手術用配向デバイス１４は、このジグに取り付けることができる（一方のデバイスは、ジグの固定部分に取り付けて、骨の配向の基準として働くようにし、他方のデバイスは、ジグの連接アームに取り付けて、所望の切断平面を発見して設定する手段を外科医に提供するようにする）。ジグの連接アームは、例えばピッチおよびヨー（回転ではなく）など、２つの方向にしか動かないように制約することができる。この２つの軸が、切断ブロックの配置を案内するように調節することができる平面を構成し、切断ブロックは、その平面上で骨を切断するように鋸を案内する。
バイアスが除去され、基準センサデバイス１６および／または手術用配向デバイス１４が上述のように機械軸の枢動点を計算し、機械軸を位置特定したら、使用者は、機械軸の場所を基準とした切断ブロック９２の調節および配向を開始することができる。例えば、手術用配向デバイス１４は、手術用配向デバイス１４（および大腿骨ジグアセンブリ１２）が大腿骨骨頭を通る機械軸と中立整列状態になるのに必要な内反／外反および屈曲／伸展の角度調節を表示することができる。
いくつかの実施形態では、基準センサデバイス１６は、脚、例えば大腿骨などの相対位置を追跡することができるので、基準センサデバイス１６は、手術している脚を固定しなくても処置が進行できるようにすることができるので、有利である。例えば、基準センサデバイス１６および手術用配向デバイス１４の少なくとも一方が、他方と通信することができ、これらのデバイスのうちの一方のいかなる相対的な動きでも他方が追跡できるようになっており、その結果得られる基準センサデバイス１６および／または手術用配向デバイス１４の全体的な配向を、手術用配向デバイス１４のディスプレイ２６に表示することができる。いくつかの実施形態では、基準センサデバイス１６は、脚（すなわち大腿骨または脛骨）の動きを追跡することができ、処置中に脚が動いた場合にも、手術用配向デバイス１４の全体的な配向が依然として正確であることができるようにすることができる。
図２Ａを参照すると、脛骨準備システム２１０を使用して、近位脛骨切除によって本来の脛骨を改修して、人工構成要素を脛骨の近位端部にしっかりと取り付けることができるようにすることができる。脛骨準備システム２１０は、例えば、脛骨ジグアセンブリ２１２、ランドマーク取得アセンブリ２１４、手術用配向デバイス１４、および基準センサデバイス１６を備えることがある。
脛骨ジグアセンブリ２１２は、人工構成要素に合わせて脛骨を準備する際に使用される、特に解剖学的特徴を基準とする角度調節を行うための整形外科用アセンブリを含むことがある。
好ましい構成では、脛骨ジグアセンブリ２１２は、手術用配向デバイス１４および／または切断ブロックの後／前勾配を調節する構成要素を備えることがある。好ましい構成では、脛骨ジグアセンブリ２１２は、切断ブロックの内反／外反勾配を調節する構成要素を備えることもある。
図２Ａは、ランドマーク取得アセンブリ２１４の様々な機構を示している。ランドマーク取得アセンブリ２１４は、人体の解剖学的ランドマークと接触し、かつ／またはそれらについての情報を取得するように構成された構造を備えることがある。ランドマーク取得アセンブリ２１４は、脛骨ジグアセンブリ２１２に取り付けられていることがある、あるいは脛骨ジグアセンブリ２１２の一部を構成していることがある。
図２Ａを参照すると、プローブアセンブリ２０２は、細長部材２２０を含むことがある。プローブアセンブリ２０２は、細長部材２２０の少なくとも一端に位置するプローブ部材２０６を備えることがある。プローブ部材２０６は、例えば患者の足首の踝などの解剖学的ランドマークと接触するように構成することができる。細長部材２２０は、距離および／または長さを示す一連のマーキング２２７をさらに含むことがある。これらのマーキングを使用して、例えばプローブ部材２０６のＡＰオフセットを測定することができる。
正中基準プローブアセンブリ２２６は、例えば前十字靱帯（ＡＣＬ）の付着部の直後の点、または別の適当な解剖学的ランドマークなど、近位脛骨における適当な解剖学的場所に位置決めすることができる。例えば、正中基準プローブアセンブリ２２６の先端２４１は、膝の前十字靱帯の付着点、および／または機械軸のＡ／Ｐ点と一般に呼ばれる脛骨の上部の軟点の上方に位置していてもよい。このＡ／Ｐ点は、一般に、脛骨の上部の脛骨骨棘に沿って位置し、脚の機械軸に沿った点の場所をマークする。正中基準プローブアセンブリ２２６の上面上の距離を示す指標は、（例えばマーキング２４０を介して）確認することができ、それに対応するＡ／Ｐオフセット位置を、（例えば上述したマーキング２２７を介して）ランドマーク取得アセンブリ２１４に設定することができる。
図２Ａは、基準センサデバイス１６が基準センサデバイスインタフェース２２８に結合され、手術用配向デバイス１４が配向デバイスインタフェース２３０に結合された、完全に組み上がった状態の脛骨ジグアセンブリ２１２を示している。
図２Ｂを参照すると、この方法は、脛骨を通る機械軸の場所を決定するランドマークを取得するステップをさらに含むことがある。例えば、ランドマークは、プローブアセンブリ２０２のプローブ部材２０６を最初に内踝と係合させ、その後に外踝と係合させることによって（その逆の順序でも可）、取得することができる。図２Ｂは、一方の踝の取得を示している。他方の踝の取得も、プローブ部材２０６が脚の反対側と接触するように脛骨ジグアセンブリ２１２の一部分または複数部分を揺動させることによって、同様に行うことができる。その後、手術用配向デバイス１４が、例えば機械軸を通って延びる矢状面および冠状面を特定することによって、機械軸の場所を決定することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイスは、機械軸が、正中基準プローブアセンブリ２２６が近位脛骨と接触する点から、脚の両側でプローブ部材２０６が接触する２つの踝の点の間の中間点、またはその他の任意の適当な点を通って延びるものと仮定することによって、機械軸の場所を計算することもできる。
いくつかの実施形態では、使用者は、各ランドマーク取得中に、手術用配向デバイス１４上のユーザ入力デバイス２８のうちの１つを押すことなどによって、手術用配向デバイス１４を起動することができる。手術用配向デバイス１４は、起動されると、手術用配向デバイス１４の配向を基準位置（例えば第１の基準位置）として登録（例えば記録）することができる。例えば、手術用配向デバイス１４は、手術用配向デバイス１４内のセンサ（１つまたは複数）から収集されたデータに基づいて、手術用配向デバイス１４の現在の配向を登録および／または計算することができる。第１の基準位置における手術用配向デバイス１４の配向を使用して、脚の機械軸を含む冠状面の配向を特定して登録することができ、またこの同じ機械軸を含む矢状面の場所および／または配向を特定するための第１の基準点を決定することもできる。
使用者は、次いで、脚の反対側（例えば内側側部）にプローブ部材２０６を揺動させて、プローブ部材２０６が他方の踝に近接して位置するようにすることができる。各ランドマーク取得中に、使用者は、足首を触診することができる。他方の（例えば内側の）踝の場所が特定されたら、使用者は、手術用配向デバイス１４上のユーザ入力デバイス２８のうちの１つを押して、手術用配向デバイス１４に第２の基準位置における手術用配向デバイス１４の配向を決定させることができる。例えば、手術用配向デバイス１４は、手術用配向デバイス１４内のセンサ（１つまたは複数）から収集されたデータに基づいて、手術用配向デバイス１４の現在の配向を登録および／または計算することができる。
第２の基準位置における手術用配向デバイス１４の配向は、脚の機械軸を含む脛骨を通って延びる冠状面の配向を特定するためにも使用することができ、かつ／あるいは同じ機械軸を含む矢状面の場所および／または配向を特定するための第２の基準点を特定するために使用することができる。
手術用配向デバイス１４を使用して第１および第２の基準位置を決定するときには、手術用配向デバイス１４のセンサ（１つまたは複数）の出力を、読みの誤りが最小限になるような方法で監視することができる。例えば、センサの出力における移行相を解消して、所与の解剖学的ランドマークの正確な推定が得られるようにすることができる。
第１および第２の基準位置の両方についての情報が取得され、手術用配向デバイス１４に登録されたら、手術用配向デバイス１４は、外踝と内踝の間の所望の平面の場所を決定（例えば計算）することができる。この所望の平面は、機械軸を含む矢状面に対応していてもよい。所望の平面は、患者の固有の解剖学的構造、ならびに外科医の訓練および経験などの要因に応じて、様々であってよい。例えば、所望の平面は、外踝と内踝の間の中央に位置していてもよいし、外踝から５５％内踝寄りに位置していてもよいし、あるいはその他の何らかの所定の場所に位置していてもよい。
使用者は、１つまたは複数のユーザ入力デバイス２８を使用して、手術用配向デバイス１４に矢状面の場所および／または配向を計算するように指示することができる。矢状面がどこにあるかを手術用配向デバイス１４が計算したら、手術用配向デバイス１４は、例えばディスプレイ２６上の１つまたは複数の視覚的信号などの形態で、場所フィードバックを使用者に提供して、矢状面の場所が計算されたことを示すことができる。
図２Ｃを参照すると、機械軸が特定されると、脛骨切断ブロックアセンブリ２２４を利用することができる。切断ブロックアセンブリ２２４は、切断ブロック２３２が脛骨の前面から離間するように位置決めすることができる。手術用配向デバイス１４および脛骨ジグアセンブリ２１２を使用して、脛骨の上部を切除するための所望の配向が得られるように切断ブロック２３２を調節することができる。例えば、後勾配アセンブリ２１６および内反／外反アセンブリをそれぞれ独立して調節して、切断ブロック２３２の角度を変化させ、その後に所期の切除の角度を変化させることができる。この調節中に、手術用配向デバイス１４は、手術用配向デバイス１４（および切断ブロック２３２）が機械軸を含む矢状面および／または冠状面と位置合わせされたかどうかを示す１つまたは複数の読みをそのディスプレイ２６上に提供することができる。
切断ブロックが適所に配置されたら、切断ブロック２３２を、複数のピンによって脛骨の近位部分の前面に取り付けることができる。手術用配向デバイス１４は、脛骨ジグアセンブリ２１２と同様に、取り外すことができる。切断ブロック２３２を脛骨に取り付けた後で、脛骨の近位部分を切除することができる。
Ｂ．大腿骨準備および膝伸延（knee distraction）システム
図３Ａ〜図３Ｅは、切除平面配向システム３１０の実施形態を示す図である。システム３１０は、膝置換処置中に膝関節を伸延するように構成することができる。システム３１０は、膝置換処置中に膝関節を伸延し、脛骨切除部に対する大腿骨の自然な、または術前の回転を測定するように構成することができる。これに加えて、または別法として、システム３１０は、インプラントの「万能」切断ブロックのための遠位大腿骨の位置付け穴を位置合わせするための遠位大腿骨へのドリルガイドの取付けを容易にするように構成することもできる。膝が十分に伸延しているときには、システム３１０は、膝関節内における軟部組織および／または靱帯のバランシングを助けるように大腿骨をどのように切除するかについての情報を提供する。システム３１０は、手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６を備えることがある。本明細書に記載するように、手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６は、位置合わせ、伸延、または位置合わせおよび伸延の両方に使用することができる。システム３１０は、本明細書に記載するように、脛骨システム３１２および大腿骨システム３５２の一方または両方をさらに備えることがある。脛骨システム３１２および大腿骨システム３５２は別個のサブシステムとして説明するが、システム３１０は、１つの器具とみなすこともできる。いくつかの実施形態では、システム３１０は、手術キット上で予め接続される、例えば分離不可能なアセンブリとして実装されることがある。
１．脛骨システム
図４Ａおよび図４Ｂは、脛骨システム３１２を示す図である。脛骨システム３１２は、脛骨ベースプレート３１４を含むことがある。脛骨ベースプレート３１４は、基準機構と考えることができる。脛骨ベースプレート３１４は、脛骨プラトー上、または近位脛骨上に形成された切除面上に位置決めされるように構成することができる。脛骨ベースプレート３１４は、平面状部材を含むことがある。脛骨ベースプレート３１４は、切除された脛骨の平坦な表面と位置合わせされるように構成された第１の表面３１８を備えることがある。脛骨ベースプレート３１４は、大腿骨側に位置決めされた第１の表面３１８の反対側の第２の表面３１６を含むことがある。脛骨システム３１２は、延長部材３２０を含むことがある。脛骨システム３１２は、取付けブロック３２２を含むことがある。延長部材３２０は、取付けブロック３２２と脛骨ベースプレート３１４の間に延びていることがある。延長部材３２０は、取付けブロック３２２を、膝関節から例えば前方に離間した状態で位置決めすることができる。
いくつかの実施形態では、延長部材３２０は、脛骨ベースプレート３１４と一体的またはモノリシックに形成することができる。いくつかの実施形態では、延長部材３２０と脛骨ベースプレート３１４とが、一体構造を構成する。いくつかの実施形態では、延長部材３２０は、取付けブロック３２２と一体的またはモノリシックに形成することができる。いくつかの実施形態では、延長部材３２０と取付けブロック３２２とが、一体構造を構成する。いくつかの実施形態では、延長部材３２０、脛骨ベースプレート３１４、および取付けブロック３２２のうちの１つまたは複数は、分離した構成要素である。
取付けブロック３２２は、第１の結合器３２４を含むことがある。第１の結合器３２４は、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６と結合するように構成することができる。第１の結合器３２４は、細長いポストを含むことがある。いくつかの実施形態では、第１の結合器３２４は、規則的な形状（例えば円筒形）を有することがある。いくつかの実施形態では、第１の結合器３２４は、不規則な形状（例えば３角形、滴形、楕円形、方形）を有する。不規則な形状であると、取付けブロック３２２に対する１つの配向における基準センサデバイス１６の位置合わせが容易になる可能性がある。図示の実施形態では、第１の結合器３２４は、取付けブロック３２２の底面上に位置決めされている。図示の実施形態では、第１の結合器３２４は、脛骨切除部に直交するように位置決めされている。いくつかの使用方法では、脛骨切除部は、基準特徴である。図示の実施形態では、第１の結合器３２４は、基準センサデバイス１６の長手方向軸が脛骨の長手方向軸と整列するように位置決めされる。脛骨の軸は、脛骨切除部に対して垂直にすることができる。図示の実施形態では、第１の結合器３２４は、基準センサデバイス１６の長手方向軸が膝関節に関連する機械軸、例えば脛骨または脚の機械軸と整列するように位置決めされる。
いくつかの実施形態では、取付けブロック３２２は、１つまたは複数の追加の結合器３２６を含むことがある。この１つまたは複数の追加の結合器３２６は、第１の結合器３２４と同じであってもよい。１つまたは複数の追加の結合器３２６は、取付けブロック３２２の任意の表面上に位置決めすることができる。追加の結合器３２６は、基準センサデバイス１６の長手方向軸が脛骨の長手方向軸と直交するように位置決めすることができる。図１１Ｂを参照されたい。追加の結合器３２６は、基準センサデバイス１６の長手方向軸が機械軸と直交するように位置決めすることもできる。追加の結合器３２６は、脛骨切除面と直交するように位置決めすることもできる。追加の結合器３２６は、脛骨切除面に対して任意の既知の角度で位置決めすることもできる。結合器３２４、３２６のうちの１つまたは複数が、脛骨切除面並行であることがある。結合器３２４は、基準センサ１６を脛骨切除面に対して直交するように配置することもできる。結合器３２６は、基準センサ１６を脛骨切除面と平行に配置することもできる。脛骨切除面に対する基準センサ１６の配向は、システム３１０の入力になることがある。使用者は、基準センサ１６の配向を、手術用配向デバイス１４の入力として入力することもできる。結合器３２４、３２６は、それらの構成に対応する異なるソフトウェアバージョンと協働することもできる。いくつかの実施形態では、結合器３２４を設けずに、結合器３２６を設けることもできる。
取付けブロック３２２は、ガイド部分３３０を含むことがある。いくつかの実施形態では、ガイド部分３３０は、取付けブロック３２２内に延びていることがある。いくつかの実施形態では、ガイド部分３３０は、スロット、またはその他の開口である。ガイド部分３３０は、取付けブロック３２２を通してポスト３３２を案内することができる。ガイド部分３３０は、ポスト３３２が取付けブロック３２２内を摺動できるようにするように構成することができる。ポスト３３２は、脛骨システム３１２に対する大腿骨システム３５２の移動をもたらすことができる。
システム３１０は、調節デバイス３３６を含むことがある。調節デバイス３３６は、システム３１０内の任意の場所に位置決めすることができる。図示の実施形態では、脛骨システム３１２が、調節デバイス３３６を含むことがある。調節デバイス３３６は、ポスト３３２を取付けブロック３２２に対して相対的に平行移動させるように構成される。調節デバイス３３６は、歯車を含むことがある。ポスト３３２は、対応する歯車、ねじ、ランプ、ラックなどを含むことがある。調節デバイス３３６は、ピニオンを含むことがある。ポスト３３２は、対応するラックを含むことがある。図示の実施形態では、調節デバイス３３６は、ドライブピニオンである。調節デバイス３３６は、ポスト３３２の平行移動を引き起こすように構成された任意の機械的機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、調節デバイス３３６を回転させて、ポスト３３２の平行移動を引き起こすことができる。いくつかの実施形態では、調節デバイス３３６を平行移動させて、ポスト３３２の平行移動を引き起こすこともできる。他の調節デバイスも考えられる。調節デバイス３３６は、インタフェース３３８を含むことがある。インタフェース３３８は、使用者が調節デバイス３３６を動かすことができるようにすることができる。インタフェース３３８は、ノブを含むことがある。インタフェース３３８は、凹部を含むことがある。図示の実施形態では、インタフェース３３８は、六角形の凹部である。インタフェース３３８は、使用者が調節デバイス３３６を回転させることができるようにすることができる。
図４Ａおよび図４Ｂは、脛骨システム３１２およびポスト３３２を示している。図５Ａ〜図５Ｄは、脛骨システム３１２およびポスト３３２の内部構成要素を示す図である。いくつかの実施形態では、ポスト３３２は、その長さに沿って実質的に直線状である。ポスト３３２は、調節デバイス３３６によって平行移動させることができる。ポスト３３２は、ラック３３４を含むことがある。ラック３３４は、ポスト３３２の縁部に沿って延びていることがある。ラック３３４は、ポスト３３２の全長に沿って延びていることがある、あるいはその一部分に沿って延びていることがある。調節デバイス３３６は、ドライブピニオンであることがある。調節デバイス３３６は、調節デバイス３３６の回転がポスト３３２の平行移動を引き起こすようにラック３３４と相互作用することができる。調節デバイス３３６は、取付けブロック３２２内で自由に回転することができる。調節デバイス３３６は、取付けブロック３２２内では平行移動しないようにすることができる。
ポスト３３２は、１つまたは複数のマーキング３４０を含むことがある。マーキング３４０は、ポスト３３２の長さまたは延在範囲を示すことができる。マーキング３４０は、本明細書に記載するように、システム３１０の伸延距離を示すことができる。マーキング３４０は、目盛を含むことがある。マーキング３４０は、機械可読の目盛を含むことがある。マーキング３４０は、使用者に見える目盛を含むことがある。使用者に見える目盛は、図４Ｂ、図５Ｂ、および図５Ｄに示してある。この目盛は、取付けブロック３２２の先まで延びている。使用者は、目盛を見て、伸延距離を示すことができる。取付けブロック３２２は、使用者の目を測定値に向けるための矢印などの印を含むことがある。ポスト３３２が上方に平行移動すると、使用者に見えるメモリの数が増加する（例えば８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍなど）。伸延距離は、目盛上で使用者に見えている測定値に対応することがある。いくつかの実施形態では、マーキング３４０は、約０．５インチから３インチ、約０〜５インチなどの範囲にわたっていることがある。マーキング３４０は、ポスト３３２に印刷されていることがある。いくつかの実施形態では、マーキング３４０は、インレー３４２など、別個の構成要素上にあることがある。インレー３４２は、ポスト３３２の一部分の内部に受けることができる。いくつかの実施形態では、インレー３４２は、ポスト３３２の遠位端部からある距離だけ離間している。いくつかの実施形態では、インレー３４２は、ポスト３３２の近位端部からある距離だけ離間している。
いくつかの実施形態では、マーキング３４０は、ポスト３３２の表面上に配置された機械可読フィーチャを含むことがある。いくつかの実施形態では、機械可読フィーチャは、２値コード、２次元バーコード、またはその他のシンボルを含む。いくつかの実施形態では、図３Ａに示す基準センサデバイス１６は、マーキング３４０を読み取るように位置決めされるように構成される。基準センサデバイス１６は、マーキング３４０の機械可読フィーチャを光学的に検出するように適合されていることがある。マーキング３４０は、基準センサデバイス１６が読み取ることができる２値コードまたはその他のシンボルを含むことがある。マーキング３４０は、目盛を含むことがある。いくつかの実施形態では、この目盛は、基準センサデバイス１６が読み取ることができる。いくつかの実施形態では、目盛は、使用者から遮られている。マーキング３４０上に示される距離は、本明細書で述べる任意の方法で（例えば手作業で、または感知によって）システム３１０に入力することができる。
図６Ａおよび図６Ｂは、基準センサデバイス１６の実施形態を示す図である。基準センサデバイス１６は、カメラ３４４を含むことがある。いくつかの実施形態では、カメラ３４４と基準センサデバイス１６とは、別個の構成要素である。いくつかの実施形態では、カメラ３４４と基準センサデバイス１６とが結合されている。いくつかの実施形態では、カメラ３４４は、基準センサデバイス１６と一体形成される。いくつかの実施形態では、カメラ３４４は、基準センサデバイス１６から分離した構成要素である。基準センサデバイス１６は、それを通してカメラ３４４が視界を得ることができる窓３４６を含むことがある。カメラ３４４は、マーキング３４０の画像を取り込むことができる。いくつかの実施形態では、カメラ３４４および／または基準センサデバイス１６は、マーキング３４０を照明するライトを含むことがある。いくつかの実施形態では、このライトは、ＬＥＤである。いくつかの実施形態では、取付けブロック３２２は、カメラ３４４が画像を取り込むことができるようにする窓を含む。他の実施形態では、カメラ３４４は、取付けブロック３２２の先まで延びるマーキング３４０の画像を取り込む。
マーキング３４０の画像により、ポスト３３２の平行移動位置を正確に決定することが可能になる。マーキング３４０は、基準センサデバイス１６を取付けブロック３２２に結合したときに、カメラ３４４に近接するようにポスト３３２上に位置決めすることができる。カメラ３４４は、カメラ３４４が画像を取り込むときに、取付けブロック３２２に対して相対的に固定することができる。カメラ３４４は、マーキング３４０に向くように配向することができる。カメラ３４４は、マーキング３４０の画像を取り込むことができる。この画像は、伸延距離に対応していることがある。伸延距離は、ポスト３３２が取付けブロック３２２内を摺動すると変化する。
いくつかの実施形態では、カメラ３４４は、マーキング３４０の２値コードの画像を取り込むことがある。いくつかの実施形態では、カメラ３４４は、目盛または他のマーキング３４０の画像を取り込むことがある。伸延距離は、本明細書に記載するように、カメラ３４４によって取り込まれるマーキング３４０の画像に基づくことがある。いくつかの実施形態では、この画像は、カメラ３４４によって自動的に取り込まれることがある。いくつかの実施形態では、この画像は、（例えばユーザ入力デバイス２８との対話によって）使用者によって促されたときにカメラ３４４によって取り込まれることがある。
いくつかの実施形態では、システム３１０は、１つまたは複数のセンサを使用して伸延距離を測定することができる。基準センサデバイス１６は、距離測定値を決定することができる１つまたは複数の慣性センサを含むことがある。手術用配向デバイス１４は、距離測定値を決定することができる１つまたは複数の慣性センサを含むことがある。いくつかの実施形態では、システム３１０は、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６からの基準距離を測定することがある。いくつかの実施形態では、システム３１０は、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６からの基準距離を記録または記憶することがある。伸延中に、システム３１０は、基準距離からの距離の変化を測定することができる。カメラ３４４がマーキング３４０を読み取ることに加えて、またはその代わりに、慣性センサの出力を使用して、距離を測定することもできる。システム３１０は、１つまたは複数の計算を実行して、慣性センサ出力から伸延距離を決定することができる。
図４Ａ〜図５Ｄを再度参照すると、システム３１０は、止め金３４８を含むことがある。止め金３４８は、システム３１０内の任意の場所に位置決めすることができる。図示の実施形態では、脛骨システム３１２が、止め金３４８を含むことがある。止め金３４８は、取付けブロック３２２に対して相対的にポスト３３２の位置を維持するように構成される。止め金３４８は、歯車を含むことがある。止め金３４８は、移動止めを含むことがある。止め金３４８は、ピンを含むことがある。ポスト３３２は、それに対応する歯車、ねじ、ランプ、ラック、またはラチェットを含むことがある。止め金３４８は、ポスト３３２の動きを制限するように構成された任意の機械的機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、止め金３４８は、ポスト３３２の１方向の動きを制限するように構成された任意の機械的機構を含むことがある。
ポスト３３２は、ラチェット３５０を含むことがある。ラチェット３５０は、ポスト３３２の全長に沿って延びていることがある、あるいはその一部分に沿って延びていることがある。止め金３４８は、ポスト３３２の平行移動を制限することができるようにラチェット３５０と相互作用することができる。いくつかの実施形態では、止め金３４８がラチェット３５０と係合しているときには、ポスト３３２の平行移動を両方向に制限することができる。止め金３４８がラチェット３５０から係合解除されているときには、ポスト３３２は、調節デバイス３３６を介して両方向に平行移動することができる。いくつかの実施形態では、止め金３４８は、使用者がノブを回すなど、インタフェースと相互作用することによって係合または係合解除することができる。いくつかの実施形態では、止め金３４８は、１方向にのみ動きを制限する。止め金３４８がラチェット３５０と係合しているときに、ポスト３３２の平行移動を１方向の移動に制限することができる。いくつかの実施形態では、１方向であることにより、伸延距離が長くなる。止め金３４８がラチェット３５０から係合解除されているときには、ポスト３３２は、調節デバイス３３６を介して両方向に平行移動することができる。
いくつかの実施形態では、止め金３４８は、ばねを含むことがある。いくつかの実施形態では、止め金３４８は、ラチェット３５０と係合する方向に付勢されることがある。使用者は、インタフェースと相互作用して、止め金３４８をラチェット３５０から離れるように移動させる。いくつかの実施形態では、止め金３４８は、ラチェット３５０から係合解除される方向に付勢されることがある。使用者は、インタフェースと相互作用して、止め金３４８をラチェット３５０に向かって移動させる。他の構成も考えられる。
いくつかの実施形態では、ポスト３３２の移動を追跡または監視することができる。例えば、システム３１０は、聴覚的および／または視覚的フィードバックを使用者に提供して、ポスト３３２が初期開始位置を基準として移動した程度または範囲を示すことができる。いくつかの実施形態では、フィードバックシステムは、ポスト３３２に結合されることがある。いくつかの実施形態では、止め金３４８が、フィードバックシステムである。他の実施形態では、システム３１０は、別のフィードバックシステムを含むことがある。いくつかの実施形態では、使用者は、ポスト３３２が上方に移動するとき、または下方に移動するとき、あるいはその両方で、止め金３４８がラチェット３５０と接触する音を聞く、かつ／または止め金３４８がラチェット３５０と接触するのを感じることができる。この接触は、１つまたは複数のクリック音を生成することがある。これに加えて、または別法として、この接触は、調節デバイス３３６が再度回されるまでポスト３３２を所望の位置に保持することができる力（例えば摩擦力）を提供することがある。
２．大腿骨システム
図７Ａおよび図７Ｂは、大腿骨システム３５２を示す図である。大腿骨システム３５２は、大腿骨ベースプレート３５４を含むことがある。図示の実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、１つの大腿骨ベースプレート３５４を含むことがある。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、２つ以上の大腿骨ベースプレート３５４を含むことがある。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、大腿骨接触構成要素である。大腿骨ベースプレート３５４は、平面状部材を含むことがある。大腿骨ベースプレート３５４は、大腿骨の一部分を基準として位置決めされるように構成された第１の表面３５８を備えることがある。例えば、大腿骨ベースプレート３５４の第１の表面３５８は、例えば大腿骨顆など骨ランドマークの底部と係合するように構成されることがある。大腿骨ベースプレート３５４は、脛骨側に位置決めされた第１の表面３５８の反対側の第２の表面３５６を含むことがある。
大腿骨システム３５２は、延長部材３６０を含むことがある。図示の実施形態では、延長部材３６０は、ほぼＬ字型である。延長部材３６０は、大腿骨ベースプレート３５４から延びる第１の部分３６２を含むことがある。延長部材３６０は、第１の部分３６２から直交して、またはほぼ直交して延びる第２の部分３６４を含むことがある。その他の延長部材３６０の構成も考えられる。いくつかの実施形態では、延長部材３６０は、大腿骨ベースプレート３５４と一体的またはモノリシックに形成することができる。いくつかの実施形態では、延長部材３６０と大腿骨ベースプレート３５４とが、一体構造を構成する。大腿骨ベースプレート３５４が回転することにより、本明細書に記載するように、延長部材３６０をそれに応じて回転させることができる。
大腿骨システム３５２は、ポストマウント３６６を含むことがある。延長部材３６０は、ポストマウント３６６と大腿骨ベースプレート３５４の間に延びていることがある。延長部材３６０は、ポストマウント３６６を、膝関節から離間した状態で位置決めすることができる。大腿骨システム３５２は、本明細書に記載するポスト３３２を含むことがある。いくつかの実施形態では、ポストマウント３６６は、ポスト３３２に結合されていることがある。いくつかの実施形態では、ポストマウント３６６は、ポスト３３２と一体的またはモノリシックに形成することもできる。いくつかの実施形態では、ポストマウント３６６とポスト３３２とが、一体構造を構成する。ポスト３３２が平行移動することにより、本明細書に記載するように、それに応じてポストマウント３６６を平行移動させることができる。
ポストマウント３６６は、延長部材３６０に結合されることがある。ポストマウント３６６は、延長部材３６０の第２の部分３６４に結合することができる。ポストマウント３６６は、延長部材３６０がポストマウント３６６に対して回転することができるように取り付けることができる。ポストマウント３６６は、大腿骨ベースプレート３５４がポスト３３２に対して回転することができるように取り付けることもできる。大腿骨システム３５２は、回転インタフェース３６８を含むことがある。回転インタフェース３６８は、ピンであってもよい。延長部材３６０は、回転インタフェース３６８を中心に脛骨ベースプレート３１４に対して回転することができる。大腿骨ベースプレート３５４は、回転インタフェース３６８を中心に脛骨ベースプレート３１４に対して回転することができる。回転インタフェース３６８は、大腿骨および／または脛骨の中央に位置決めされることがある。回転インタフェース３６８は、顆間切痕、ホワイトサイド線（Whiteside's Line）、または脛骨の機械軸などの解剖学的特徴と位置合わせすることができる。
回転インタフェース３６８は、取付け機構３７０を含むことがある。取付け機構３７０は、１つまたは複数のドリルガイドまたはその他の器具をシステム３１０に取り付けることを可能にすることができる。取付け機構３７０は、脛骨ベースプレート３１４と平行であることがある。取付け機構３７０は、ポスト３３２に結合することができる。いくつかの実施形態では、取付け機構３７０は、大腿骨ベースプレート３５４が回転しても位置が変わらない。取付け機構３７０は、延長部材３６０の回転から切り離すことができる。取付け機構３７０は、大腿骨ベースプレート３５４の回転から切り離すことができる。
延長部材３６０は、第２の結合器３７４を含むことがある。第２の結合器３７４は、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６と結合するように構成することができる。第２の結合器３７４は、細長いポストを含むことがある。いくつかの実施形態では、第２の結合器３７４は、規則的な形状（例えば円筒形）を有することがある。いくつかの実施形態では、第２の結合器３７４は、不規則な形状（例えば３角形、滴形、楕円形、方形）を有する。不規則な形状であると、延長部材３６０に対する１つの配向における手術用配向デバイス１４の位置合わせが容易になる可能性がある。図示の実施形態では、第２の結合器３７４は、第２の部分３６４の側面上に位置決めされている。図示の実施形態では、第２の結合器３７４は、手術用配向デバイス１４の長手方向軸が大腿骨ベースプレート３５４と整列するように位置決めされる。大腿骨ベースプレート３５４が脛骨ベースプレート３１４に対して回転すると、手術用配向デバイス１４は回転する。大腿骨ベースプレート３５４が脛骨ベースプレート３１４に対して平行移動すると、手術用配向デバイス１４は平行移動する。
再度図３Ｅを参照すると、大腿骨システム３５２は、ブラケット３７６を含むことがある。第２の結合器３７４は、ブラケット３７６と結合するように構成することができる。手術用配向デバイス１４は、ブラケット３７６と結合するように構成することができる。ブラケット３７６は、第３の結合器３７８を含むことがある。第３の結合器３７８は、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６と結合するように構成することができる。第３の結合器３７８は、第１の結合器３２４および／または第２の結合器３７４と同じ形状および／または構成を有することがある。図示の実施形態では、第３の結合器３７８は、ブラケット３７６の側面上に位置決めされている。
いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、第２の結合器３７４と結合され、基準センサデバイス１６は、第３の結合器３７８と結合される。手術用配向デバイス１４と基準センサデバイス１６は、一定の角度をなし、ともに大腿骨に結合されている。手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６は、大腿骨を基準として較正することができる。手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６は、ゼロ設定（ｚｅｒｏ）することができる。第３の結合器３７８の役割は、手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６を、較正中またはゼロ設定中に何らかの既知の角度に保持することである。使用者は、基準センサデバイス１６を本明細書に記載する第１の結合器３２４まで移動させることができる。基準センサデバイス１６は、第１の結合器３２４を介して脛骨に結合される。その後、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６が、互いに対する位置および／または配向の変化を計算することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、互いに対する角度の変化を計算する。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、ジャイロ伝搬（gyro propagation）を使用して冠状面角度を測定することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、ジャイロ伝搬を実行するソフトウェアおよび／またはハードウェアを含むことがある。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、手術用配向デバイス１４が大腿骨ベースプレート３５４とともに回転するときに手術用配向デバイス１４の角度を計算する１つまたは複数のアルゴリズムを含むことがある。
図３Ｅは、システム３１０を示す斜視図である。図３Ｅ、８Ａ、および８Ｂに示すように、大腿骨システム３５２は、ドリルガイド３８０を備えることがある。ドリルガイド３８０は、１つまたは複数の開口３８２を含むことがある。これらの開口３８２は、ドリルガイド３８０全体を通って延びていることがある。複数の開口３８２である場合には、様々な数、サイズ、形状、および／または場所の開口３８２を使用することができる。開口３８２は、ドリルおよび／またはピンのガイドとして使用することができる。例えば、膝置換処置中にシステム３１０が遠位大腿骨の１つまたは複数の顆を伸延したときに、１本または複数本のピン（図示せず）を遠位大腿骨に挿入して、切断ブロック（図示せず）のための取付け場所を提供することができる。開口３８２は、これらのピンを挿入するためのガイドとして使用することができる。
開口３８２は、１つまたは複数のパターンで互いに離間させることができる。例えば、ドリルガイド３８０の下部に沿った開口３８２の一部が、ドリルガイド３８０の下部に沿った他の開口より、わずかに高い位置にあり、かつ／または脛骨ベースプレート３１４から大きく離間していることがある。同様に、ドリルガイド３８０の上部に沿った開口３８２の一部が、ドリルガイド３８０の上部に沿った他の開口より、わずかに高い位置にあり、かつ／または脛骨ベースプレート３１４から大きく離間していることがある。いくつかの実施形態では、１列または複数列の平行な開口３８２の列が設けられる。これらの列は、脛骨ベースプレート３１４と平行であることがある。このように１列または複数列の平行な開口３８２の列にすることで、本明細書に記載するように、使用者が隙間を調節できるようにすることができる。このように１列または複数列の平行な開口３８２の列にすることで、使用者が切断ブロックを既知の距離だけ調節できるようにすることができる。この１列または複数列の平行な開口３８２の列を使用して、例えば、後にピンに取り付けられる切断ブロックの配向を制御することができる。
いくつかの実施形態では、ドリルガイド３８０は、２つの配向を有することができる。ドリルガイド３８０は、偶数測定値（例えば２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍなど）用の開口を提供することがある。ドリルガイド３８０は、奇数測定値（例えば１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍなど）用には反転させればよい。ドリルガイド３８０は、第１のレグ３８４および第２のレグ３８６を含むことがある。第１のレグ３８４は、取付け機構３７０と結合することができる。第２のレグ３８６も、取付け機構３７０と結合することができる。いくつかの実施形態では、第１のレグ３８４が取付け機構３７０に結合されているときに、使用者は、偶数測定値を利用することができる。図８Ａでは、第１のレグ３８４が取付け機構３７０に結合された状態で示してある。いくつかの実施形態では、第２のレグ３８６が取付け機構３７０に結合されているときに、使用者は、奇数測定値を利用することができる。ドリルガイド３８０は、１つまたは複数のマーキング３８８を含むことがある。マーキング３８８は、開口３８２に関係する値を示すことができる。マーキング３８８は、開口３８２に関係する距離測定値を示すことができる。図８Ｂでは、偶数測定値用のマーキング３８８が反転されて、奇数測定値用になっている。いくつかの実施形態では、各開口３８２が、２つのマーキング３８８を有する。いくつかの実施形態では、各開口３８２が、２つのマーキング３８８を有し、一方のみを使用者が読むことができる。いくつかの実施形態では、各開口３８２が、２つのマーキング３８８を有し、一方が反転されている。いくつかの実施形態では、各開口が、２つのマーキング３８８を有し、ドリルガイド３８０の配向に応じて一方のみが可読である。
図３Ｅおよび図７Ａを参照すると、ドリルガイド３８０は、取付け機構３７０に結合する、または取付け機構３７０から切り離すことができる、モジュール式デバイスであることがある。いくつかの実施形態では、取付け機構３７０は、回転ベースプレート３６８に結合することができる。いくつかの実施形態では、回転ベースプレート３６８は、ポスト３３２に結合される。いくつかの実施形態では、ポスト３３２は、脛骨ベースプレート３１４に結合される。いくつかの実施形態では、ドリルガイド３８０は、脛骨ベースプレート３１４に対して安定させることができる。ドリルガイド３８０は、脛骨ベースプレート３１４に回転可能に結合することができる。ドリルガイド３８０は、脛骨ベースプレート３１４と平行であることがある。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４の回転は、ドリルガイド３８０の位置決めから独立している。システム３１０は、本明細書に記載するように脛骨ベースプレート３１４を基準とするドリルガイド３８０の位置合わせを実現することができる。
いくつかの実施形態では、システム３１０は、大腿骨ベースプレート３５４が接触している任意の１つまたは複数の解剖学的構造に一定のばね力を印加することができる１つまたは複数のばね（図示せず）をさらに備えることがある。例えば、システム３１０は、プリテンションばね（pre-tensioned spring）を含み、システム３１０が解剖学的関節（例えば膝関節）内に配置されたときに、プリテンションばねを解放することができ、所定の力を大腿骨ベースプレート３５４から接触している任意の解剖学的構造（例えば顆）に印加することができるようにすることもできる。いくつかの実施形態では、印加される力は、約７０〜８０Ｎとすることができる。他の実施形態では、印加される力は、約６０〜９０Ｎとすることができる。他の力および／または他の力の範囲も可能である。各ばねによって印加される力が異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、システム３１０は、伸延力を印加する１つまたは複数のばねを含まない。伸延力は、本明細書に記載するポスト３３２のみが与えることができる。ばねの欠点として考えられるのは、一定の範囲の伸延距離にわたって力が一定でないことである。ポスト３３２は、一定の範囲の伸延距離にわたって一定の力を与えることができる。ばねの欠点として考えられることに、力が外科医によって制御および／または制限されないことがある。ばねの欠点として考えられることには、ばねの方がより靱帯の損傷を引き起こしやすいことがある。ポスト３３２は、使用者によって制御および／または制限される力を与えることができる。
上述のシステム３１０は、膝またはその他の人体関節の内部の解剖学的構造に短期間さらすことができるように生体適合性にすることができ、オートクレーブおよび／またはガスによって殺菌することができる。システム３１０またはその他のこれに類する伸延デバイスは、膝関節以外の関節で使用することもできる。例えば、システム３１０は、肘またはその他の関節において、関節を伸延するために使用することもできる。
３．伸延の概要
図９Ａ〜図９Ｃは、患者の脛骨および大腿骨上に取り付けられたシステム３１０を示す追加の図である。図９Ａは、システム３１０の初期位置を示している。図９Ｂおよび図９Ｃは、システム３１０のサブシステムを示している。いくつかの実施形態では、脛骨ベースプレート３１４は、大腿骨ベースプレート３５４に近接することがある。いくつかの実施形態では、延長部材３２０は、延長部材３６０に近接することがある。いくつかの実施形態では、ポストマウント３６６は、取付けブロック３２２に近接することがある。手術用配向デバイス１４は、第２の結合器３７４に結合されることがある。これについては図７Ａも参照されたい。基準センサデバイス１６は、第１の結合器３２４に結合されることがある。これについては図４Ａも参照されたい。基準センサデバイス１６は、追加の結合器３２６に結合されることがある。これについては図１１Ａも参照されたい。本明細書に記載するように、第１の結合器３２４、第２の結合器３７４、および／または第３の結合器３７８は、機械軸に沿って位置合わせすることができる。追加の結合器３２６は、機械軸に対して直交するなど、機械軸に対して何らかの角度をなすことがある。
図９Ａは、脛骨システム３１２および大腿骨システム３５２がどのようにともに機能することができるのかを示している。大腿骨システム３５２は、１つまたは複数の調節デバイス３３６によって、脛骨ベースプレート３１４を基準として上下に（例えば近位側および遠位側に）移動させることができる。調節デバイス３３６を使用して、大腿骨システム３５２の移動を規定し、かつ／または容易にすることができる。調節デバイス３３６は、使用者が調節デバイス３３６を回転させることができるようにするインタフェース３３８を含むことがある。これについては図４Ａを参照されたい。調節デバイス３３６は、取付けブロック３２２内に位置することがある。取付けブロック３２２は、ポスト３３２が取付けブロック３２２内を平行移動するときにポスト３３２に安定性を与えることができる。調節デバイス３３６とポスト３３２とは、本明細書に記載するラック／ピニオンシステムを構成することができる。
ポスト３３２は、脛骨システム３１２と大腿骨システム３５２の間に延びることができる。ポスト３３２は、大腿骨システム３５２のポストマウント３６６に結合することができる。ポストマウント３６６は、取付けブロック３２２の一方の側に位置付けることができ、ポスト３３２は、取付けブロック３２２の反対側を通って延びることができる。ポスト３３２が動くと、それに対応して大腿骨システム３５２を脛骨システム３１２に対して相対的に動かすことができる。ポスト３３２が平行移動すると、それに対応して大腿骨システム３５２を脛骨システム３１２に対して相対的に平行移動させることができる。
伸延中に、ポスト３３２は、取付けブロック３２２のガイド部分３３０内を平行移動する。図４Ａを参照されたい。ポスト３３２が移動すると、大腿骨システム３５２も移動する。ポスト３３２は、それに結合されたポストマウント３６６の平行移動を引き起こすことができる。ポストマウント３６６は、延長部材３６０および大腿骨ベースプレート３５４の平行移動を引き起こすことができる。大腿骨システム３５２は、ポスト３３２と１つのユニットとして平行移動する。
ポスト３３２の平行移動により、大腿骨ベースプレート３５４を脛骨ベースプレート３１４に対して相対的に移動させて、両者の間の隙間を増大または縮小させることができる。大腿骨ベースプレート３５４は、脛骨ベースプレート３１４から遠ざかるように（例えば近位方向に）移動させることができる。大腿骨ベースプレート３５４は、脛骨ベースプレート３１４に向かって（例えば遠位方向に）移動させることもできる。大腿骨ベースプレート３５４を移動させて、脛骨と大腿骨の間の隙間を増大させることができる。
例えば、大腿骨ベースプレート３５４を垂直に上向き（例えば近位）方向に移動させて、体内の大腿骨またはその他の骨構造の遠位顆に圧力を印加することができる。大腿骨ベースプレート３５４は、大腿骨の顆を所望の位置に移動させることができる。この移動により、膝関節、周囲の軟部組織、および／または靱帯を伸延することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の圧力計または力計をシステム３１０に組み込んで、大腿骨ベースプレート３５４が大腿骨の顆に印加する圧縮力の大きさを決定することもできる。
いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、ポストマウント３６６に回転可能に結合することができる。大腿骨ベースプレート３５４は、患者の解剖学的構造を基準として調節することができる。例えば、大腿骨ベースプレート３５４は、脛骨ベースプレート３１４を含む平面を基準として回転することができる。好ましい構成では、大腿骨ベースプレート３５４は、ポストマウント３６６を中心に１つまたは複数の方向に回転することができる。この回転により、サイズが様々であり、例えば特定の膝関節における大腿骨顆同士がかなり離間している膝関節においてシステム３１０を使用しやすくすることができる。この回転により、大腿骨ベースプレート３５４を比較的狭い体の切開部を通して挿入することができ、膝関節内に入った後は大腿骨顆と係合するように大腿骨ベースプレート３５４を回転させることも可能になる。
図９Ｂを参照すると、システム３１０は、ポスト３３２が移動した距離を示すマーキング３４０を含むことがある。いくつかの実施形態では、マーキング３４０は、使用者に見える目盛である。いくつかの実施形態では、マーキング３４０は、カメラ３４４によって取り込まれる。取付けブロック３２２の先まで延びるポスト３２２またはその一部分が、マーキング３４０を含むことがある。マーキング３４０は、基準センサデバイス１６のカメラ３４４と整列することがある。カメラ３４４は、マーキング３４０の画像を取り込むことができる。マーキング３４０は、脛骨ベースプレート３１４と大腿骨ベースプレート３５４の間の伸延距離であることがある。
いくつかの実施形態では、システム３１０が膝関節を伸延するために使用されているときには、膝の片側または両側で１本または複数本の靱帯を解放することができる。使用者は、膝の靱帯（１本または複数本）を改修して、膝関節の周りで所望の力のバランスを実現することができる。
図９Ａおよび図９Ｃを参照すると、システム３１０は、１箇所または複数箇所の大腿骨切断のためのドリルガイド３８０を含むことがある。いくつかの使用方法では、使用者は、伸延後に大腿骨切断を行うことができる。本明細書に記載するように、ドリルガイド３８０は、図９Ｃに示す取付け機構３７０に結合する、または取付け機構３７０から切り離すことができる、モジュール式デバイスであることがある。いくつかの実施形態では、ドリルガイド３８０は、脛骨ベースプレート３１４に対して安定させることができる。ドリルガイド３８０は、脛骨ベースプレート３１４と平行であることがある。いくつかの実施形態では、ドリルガイド３８０により、使用者は、脛骨ベースプレート３１４を基準として選択した角度で（例えば脛骨ベースプレート３１４と平行に）大腿骨において１箇所または複数箇所の切断を行うように構成された切断ブロックを取り付けるのを支援することができる１つまたは複数のピンを配置することができる。
図１０は、システム４１０の実施形態である。システム４１０は、本明細書に記載するシステム３１０の任意の特徴を含むことができる。システム４１０は、図１０に示すように、脛骨システム４１２、脛骨ベースプレート４１４、取付けブロック４２２、第１の結合器４２４、追加の結合器４２６、ポスト４３２、ラック４３４、調節デバイス４３６、インタフェース４３８、大腿骨システム４５２、大腿骨ベースプレート４５４、止め金４５８、ポストマウント４６６、および第２の結合器４７４を含む可能性がある。図１０はまた、伸展状態の膝で使用されているシステム４１０を示している。システム３１０は、本明細書に記載するように、膝が伸展しているときに使用することができる。止め金４５８は、ノブを備えるものとして示してある。使用者は、このノブを回転させて、ポスト４３２の移動を制限することができる。
４．伸展状態における伸延
膝関節置換処置中には、上述のシステム３１０を使用して、膝関節の靱帯構造の位置合わせおよびバランシングを行い、かつ／または大腿骨に沿った１箇所または複数箇所の切断部について配向を決定することができる。システム４１０も同様に使用することができるが、説明を簡潔にするために、伸展状態における伸延についての以下の説明は、システム３１０に関連して行う。
いくつかの使用方法では、近位（すなわち上側）脛骨を切断することができる。いくつかの使用方法では、脛骨は、システム３１０を使用する前、かつ／または大腿骨を切除する前に切除される。例えば、上述したように、脛骨準備システム２１０またはその他の脛骨準備システムを使用して、脛骨の一部分または複数部分を切除して、脛骨の近位端部がほぼ平坦な面またはプラトーを備えるようにすることができる。この脛骨切除面についての所望の内反／外反、後／前、および／またはその他の角度の術前決定に基づいて、プラトーは、機械軸に対して直交することがある、あるいは機械軸に対して直交以外の角度をなすことがある。
いくつかの使用方法では、大腿骨を切断することができる。いくつかの使用方法では、大腿骨は、システム３１０を使用する前に切除される。例えば、上述したように、大腿骨準備システム１０またはその他の大腿骨準備システムを使用して、大腿骨の一部分または複数部分を切除して、大腿骨の遠位端部がほぼ平坦な面を備えるようにすることができる。この大腿骨切除面についての所望の内反／外反、後／前、および／またはその他の角度の術前決定に応じて、切除部は、機械軸に対して直交することがある、あるいは機械軸に対して直交以外の角度をなすことがある。いくつかの技術では、この切断を、遠位大腿骨切断（ＤＦＣ）と呼ぶ。ＤＦＣでは、大腿骨の遠位（すなわち下側）部分を除去する。
いくつかの使用方法では、脚は完全に伸展した状態で位置決めされる（図示せず）。脛骨ベースプレート３１４および大腿骨ベースプレート３５４は、膝関節内に挿入することができる。脛骨ベースプレート３１４は、脛骨プラトー上に位置決めすることができる。大腿骨ベースプレート３５４は、脛骨プラトーの上方に位置決めすることができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、大腿骨切除部の下方に位置決めされる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、大腿骨顆の下方に位置決めされる。脛骨ベースプレート３１４および大腿骨ベースプレート３５４が膝関節内に挿入されたら、調節デバイス３３６を回すことによって、大腿骨ベースプレート３５４を移動させることができる。例えば、大腿骨ベースプレート３５４は、脛骨ベースプレート３１４から遠ざかるように移動させることができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、移動して大腿骨顆の遠位面と接触する。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、移動して切除された大腿骨と接触する。この移動により、システム３１０は、近位脛骨および遠位大腿骨に１つまたは複数の反対向きの力を印加する。この力により、膝関節、ならびにその周囲の軟部組織および／または靱帯を伸延することができる。大腿骨ベースプレート３５４は、各大腿骨顆に異なる大きさの圧力または力を印加することができる。大腿骨ベースプレート３５４は、各大腿骨顆に同じ大きさの圧力または力を印加することもできる。いくつかの使用方法では、大腿骨ベースプレート３５４は、回転して、各大腿骨顆に等しい力または圧力を加えることができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４が平行移動および／または回転しているときに、脛骨ベースプレート３１４は静止したままであってもよい。
いくつかの使用方法では、使用者が、膝関節を伸延することができる。使用者は、大腿骨が緊張状態で保持されるまで、力を加えることができる。使用者は、隙間が増大するときに、隙間を示す視覚的指示を有することがある。いくつかの使用方法では、使用者は、一方の大腿骨顆と脛骨プラトーの間の隙間または距離が、他方の大腿骨顆と脛骨プラトーの間の隙間または距離と実質的に同じであることを示す視覚的指示を有することもある。いくつかの使用方法では、使用者は、大腿骨切除部と脛骨切除部との間の隙間または距離が実質的に直角（rectangular）であることを示す視覚的指示を有することもある。いくつかの使用方法では、使用者は、大腿骨切除部が脛骨切除部と平行であることを示す視覚的指示を有することもある。
いくつかの実施形態では、使用者は、隙間の同時対称化（simultaneous symmetry）、機械軸の位置合わせ、ならびに／あるいは膝関節内の軟部組織および／または靱帯のバランシングを容易にするために、膝伸延前または膝伸延中に膝関節内の１つまたは複数の靱帯を解放することができる。いくつかの使用方法では、使用者は、軟部組織を改修して、大腿骨ベースプレート３５４と脛骨ベースプレート３１４とを位置合わせすることができる。使用者は、軟部組織に刻みを入れる、または軟部組織を切開して、膝関節の弛緩性（laxity）に合わせて調節することができる。使用者は、大腿骨ベースプレート３５４と脛骨ベースプレート３１４とが平行、またはほぼ平行になるまで、軟部組織バランシングを行う。使用者は、手術用配向デバイス１４の角度出力に基づいて、膝が伸展状態であるときに靱帯を解放することができる。いくつかの実施形態では、使用者は、角度測定値がゼロになるまで、軟部組織を解放する。角度測定値がゼロであるということは、大腿骨ベースプレート３５４が脛骨ベースプレート３１４と平行であることを示している。
手術用配向デバイス１４および／または基準デバイス１６は、膝関節の内側側部および／または外側側部の内側軟部組織および外側軟部組織における相対緊張度に関係する回転を測定するように構成することができる。いくつかの実施形態では、調節デバイス３３６は、インタフェース３３８の回転がその結果得られる力に対応するように較正される。例えば、各回転は、大腿骨ベースプレート３５４にかかる所定の大きさの力または圧力に対応することがある。いくつかの実施形態では、システム３１０は、伸延距離から力を計算することができる。いくつかの実施形態では、システム３１０は、大腿骨ベースプレート３５４および／または脛骨ベースプレート３１４の面積から力を計算することができる。いくつかの実施形態では、システム３１０は、大腿骨ベースプレート３５４にかかっている力の程度に関する手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６への情報に依拠することがあるセンサまたはその他の構造を備えることがある。いくつかの実施形態では、システム３１０は、脛骨ベースプレート３１４にかかっている力の程度に関する手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６への情報に依拠することがあるセンサまたはその他の構造を備えることがある。
手術用配向デバイス１４は、大腿骨の回転を表示するように構成されることがある。大腿骨の回転は、軟部組織が引っ張られたときに手術用配向デバイス１４によって検出される。手術用配向デバイス１４は、膝が引っ張られたときに脛骨ベースプレート３１４に対する大腿骨ベースプレート３５４の回転を表示するように構成されることがある。手術用配向デバイス１４は、この情報を、例えば術野内に位置する視覚ディスプレイに表示することができる。軟部組織に印加される張力、圧力、および／または力が大きすぎる場合には、使用者は、調節デバイス３３６のうちの１つまたは複数を調節する（例えば回す）ことによって、張力を変化させることができる。
手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、大腿骨ベースプレート３５４と脛骨ベースプレート３１４の間の伸延距離を測定するように構成することができる。本明細書に記載するように、カメラ３４４は、伸延距離に対応する画像を取り込むことができる。カメラ３４４は、マーキング３４０の画像を取り込むことができる。この画像は、伸延中にポスト３３２が平行移動した距離に対応することがある。この距離は、ポスト３３２が取付けブロック３２２内を摺動するにつれて変化する。大腿骨ベースプレート３５４が移動し、かつ／または回転によって調節され、膝関節が伸延されている間に、カメラ３４４は、伸延距離に対応する画像を取り込むことができる。この画像は、大腿骨ベースプレート３５４と脛骨ベースプレート３１４の間の伸延距離に対応することがある。
いくつかの方法では、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、カメラ３４４の画像を伸延距離に変換する。いくつかの方法では、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、カメラ３４４の画像をポスト３３２の延在測定値に変換する。いくつかの実施形態では、外科医は、入力を行って（例えばボタンを押す、ユーザ入力デバイス２８と相互作用するなど）、基準デバイス１６からデータを収集する。いくつかの実施形態では、外科医は、入力を行って（例えばボタンを押して）、カメラ３４４からデータを収集する。いくつかの実施形態では、外科医は、入力を行って（例えばボタンを押す）、基準デバイス１６およびカメラ３４４から同時にデータを収集する。いくつかの方法では、基準デバイス１６および／またはカメラ３４４は、基準デバイス１６が安定している、または動いていない場合にのみ、手術用配向デバイス１４にデータを送信する。
手術用配向デバイス１４は、伸延中に情報を表示するように構成することができる。手術用配向デバイス１４は、情報をリアルタイムで表示することができる。手術用配向デバイス１４は、基準デバイス１６および／またはカメラ３４４からのデータを取得しながら情報を表示することもできる。手術用配向デバイス１４は、大腿骨および脛骨の伸延距離を表示することができる。この情報は、測定距離（例えば１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍなど）であることがある。この情報は、任意の視覚インジケータ（例えば的、ターゲット、スライディングスケールなど）であってもよい。手術用配向デバイス１４は、この情報を、例えば術野内に位置するディスプレイ２６に表示することができる。
手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、伸延に関する任意のデータを記憶することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、脚が伸展状態にあるときに大腿骨および脛骨の伸延距離を記憶するように構成することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、脚が伸展状態にあるときに伸展の隙間を記憶するように構成されることがある。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、後に屈曲状態の脚と比較するために、伸展状態の伸延距離を記憶することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、術後に使用するために伸延距離を記憶することができる。
いくつかの使用方法では、大腿骨は、脚を伸展状態にする前に切除される。システム３１０は、脛骨切除部に対する角度を測定することができる。いくつかの使用方法では、大腿骨は、本明細書に記載する大腿骨準備システム１０を使用して切除される。大腿骨準備システム１０は、切断ブロックを大腿骨の機械軸に対して特定の角度で位置決めすることができる。
５．屈曲状態における伸延
いくつかの膝関節処置において、行うことができる別の切断は、後大腿骨切断（ＰＦＣ）である。後大腿骨切断の準備では、脚を、図１１Ａに示すように約９０度の屈曲状態にすればよい。図１１Ａは、脛骨ベースプレート３１４および大腿骨ベースプレート３５４が膝関節内にある、屈曲状態の脚を示す図である。
いくつかの使用方法では、近位（すなわち上側）脛骨は、図１１Ａに示すように切断することができる。脛骨準備システム２１０またはその他の脛骨準備システムを使用して、脛骨の一部分または複数部分を切除して、脛骨の近位端部がほぼ平坦な面またはプラトーを備えるようにすることができる。いくつかの使用方法では、大腿骨は、図１１Ａに示すように切断することができる。いくつかの使用方法では、大腿骨準備システム１０またはその他の大腿骨準備システムを使用して、大腿骨の一部分または複数部分を切除して、大腿骨の遠位端部がほぼ平坦な面またはプラトーを備えるようにすることができる。いくつかの実施形態では、大腿骨は、伸展状態の伸延後に切除される。
いくつかの使用方法では、脛骨切除および遠位大腿骨切除を完了した後で、使用者は、膝を９０度屈曲させ、システム３１０を挿入する。いくつかの使用方法では、脚は、屈曲状態で位置決めされる。脛骨ベースプレート３１４および大腿骨ベースプレート３５４は、膝関節内に挿入することができる。脛骨ベースプレート３１４は、脛骨プラトー上に位置決めすることができる。大腿骨ベースプレート３５４は、脛骨プラトーの上方に位置決めすることができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、図１１Ａに示すように大腿骨顆の下方に位置決めされる。
脛骨ベースプレート３１４および大腿骨ベースプレート３５４を膝関節内に挿入したら、調節デバイス３３６を回すことによって、大腿骨ベースプレート３５４を移動させることができる。本明細書に記載するように、調節デバイス３３６を回転させて、大腿骨ベースプレート３５４を脛骨ベースプレート３１４から遠ざかるように移動させ、それにより膝関節を伸延することができる。調節デバイス３３６は、ポスト３３２の平行移動を引き起こすことができる。ポスト３３２は、大腿骨ベースプレート３５４に結合して、ポスト３３２が平行移動することによって大腿骨ベースプレート３５４が平行移動するようにすることができる。大腿骨ベースプレート３５４は、図１１Ａに示すように脛骨ベースプレート３１４から遠ざかるように移動させることができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、移動して大腿骨顆の後面と接触する。この移動により、システム３１０は、近位脛骨および遠位大腿骨に１つまたは複数の反対向きの力を印加する。この力により、膝関節、ならびにその周囲の軟部組織および／または靱帯を伸延することができる。システム３１０は、脛骨プラトーおよび大腿骨顆に個別の１つまたは複数の反対向きの力を印加することができる。各顆は、個別に、同時に、かつ／または連続的に伸延することができる。
いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４は、図１１Ｂに示すように回転することができる。大腿骨ベースプレート３５４は、ポスト３３２が平行移動するにつれて回転することができる。大腿骨システム３５２は、本明細書に記載するポスト３３２を含むことがある。大腿骨システム３５２は、ポスト３３２に結合されたポストマウント３６６を含むことがある。いくつかの実施形態では、ポストマウント３６６とポスト３３２とは、一体構造を構成する。ポスト３３２が平行移動すると、本明細書に記載するようにそれに対応してポストマウント３６６を平行移動させることができる。ポストマウント３６６は、ポスト３３２に対して大腿骨ベースプレート３５４が回転できるようにすることができる。大腿骨システム３５２は、図１１Ｂには図示しないが、回転インタフェース３６８を含むことがある。回転インタフェース３６８は、ピンであってもよい。大腿骨ベースプレート３５４は、回転インタフェース３６８を中心にポスト３３２に対して回転することができる。大腿骨ベースプレート３５４は、回転インタフェース３６８を中心に脛骨ベースプレート３１４に対して回転することができる。
大腿骨ベースプレート３５４は、各大腿骨顆に異なる大きさの圧力または力を印加することができる。大腿骨ベースプレート３５４は、各大腿骨顆に同じ大きさの圧力または力を印加することができる。大腿骨ベースプレート３５４は、回転して、両大腿骨顆が引っ張られた状態にすることができる。ポスト３３２は、システム３１０によって両大腿骨顆が引っ張られた状態になるまで、平行移動させることができる。ポスト３３２は、両大腿骨芽が所定の力を受けるまで、平行移動させることができる。調節デバイス３３６を回転させて、関節を伸延することができる。調節デバイス３３６は、両側副靱帯が引っ張られた状態になるまで、回転させることができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４を回転させる間、脛骨ベースプレート３１４は静止したままであってもよい。
図１１Ｂは、追加の結合器３２６および第２の結合器３７４を示している。図１１Ｃは、システム３１０に結合された手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６を示している。本明細書に記載するように、取付けブロック３２２は、１つまたは複数の追加の結合器３２６を含むことがある。追加の結合器３２６は、基準センサデバイス１６と結合するように構成することができる。１つまたは複数の追加の結合器３２６は、取付けブロック３２２の任意の表面上に位置決めすることができる。追加の結合器３２６は、基準センサデバイス１６の長手方向軸が脛骨の長手方向軸に対して直交するように位置決めすることができる。追加の結合器３２６は、基準センサデバイス１６の長手方向軸が機械軸に対して直交するように位置決めすることもできる。
大腿骨システム３５２は、第２の結合器３７４を含むことがある。第２の結合器３７４は、手術用配向デバイス１４と結合するように構成することができる。第２の結合器３７４は、手術用配向デバイス１４の長手方向軸が脛骨の長手方向軸と整列するように位置決めすることができる。第２の結合器３７４は、手術用配向デバイス１４の長手方向軸が機械軸と整列するように位置決めすることもできる。
図１１Ｃは、手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６を示している。手術用配向デバイス１４は、第２の結合器３７４に結合することができる。基準センサデバイス１６は、追加の結合器３２６に結合することができる。本明細書に記載するように、手術用配向デバイス１４は、大腿骨ベースプレート３５４に回転可能に結合される。大腿骨ベースプレート３５４が回転すると、手術用配向デバイス１４も回転することができる。
本明細書に記載するように、基準センサデバイス１６は、伸延距離を測定することができる。基準センサデバイス１６は、カメラ３４４を含むことがある。カメラ３４４は、脚が伸展状態にあるときに、伸延の測定値を提供することができる。カメラ３４４は、ポスト３３２の延在を示す指示を提供することもできる。例えば、大腿骨ベースプレート３５４が移動し、かつ／または回転によって調節され、膝関節が伸延されている間に、カメラ３４４は、距離測定値を提供することができる。この距離測定値は、大腿骨ベースプレート３５４と脛骨ベースプレート３１４の間の伸延距離に対応することがある。いくつかの実施形態では、カメラ３４４は、本明細書に記載するマーキング３４０の画像を取り込むことができる。いくつかの実施形態では、カメラ３４４は、機械可読マーキングなどのマーキング３４０を読み取ることができる。手術用配向デバイス１４は、屈曲の隙間を表示するように構成されることがある。いくつかの使用方法では、使用者は、手術用配向デバイス１４のディスプレイ２６を読み取ることがある。いくつかの使用方法では、使用者は、マーキング３４０を読み取ることがある。システム３１０は、屈曲および伸展の隙間を一致させるために必要な前後シフトを計算することがある。いくつかの実施形態では、使用者は、手術用配向デバイス１４のディスプレイ２６上に示される２つの数字を比較することがある。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、隙間の差を示すことがある。
手術用配向デバイス１４は、本明細書に記載するように、伸延距離を表示するように構成されることがある。手術用配向デバイス１４は、隙間が増大するにつれて、隙間を示す視覚的指示を提供することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、カメラ３４４の画像を伸延距離に変換することができる。使用者は、伸延距離を知るためには、手術用配向デバイス１４のディスプレイ２６を参照すればよい。伸延距離は、リアルタイムで表示することができる。使用者は、手術用配向デバイス１４のディスプレイ２６上で伸延距離を読み取ることができる。
手術用配向デバイス１４は、脛骨ベースプレート３１４に対する手術用配向デバイス１４の回転角を表示するように構成されることがある。手術用配向デバイス１４の回転角は、後顆角度に対応することがある。ディスプレイ２６が、大腿骨ベースプレート３５４の回転角を示すことがある。使用者は、手術用配向デバイス１４のディスプレイ２６上で回転角を読み取ることができる。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、回転角が所定の範囲内であるかどうかを示す視覚的指示を提供することができる。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、大腿骨の回転を示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、軟部組織のバランシングを示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、大腿骨顆が脛骨プラトーに対して斜めになっていることを示す視覚的指示を提供することがある。ディスプレイ２６は、回転角のデジタル表示を提供することができる。
手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、回転角を記録することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、回転角を記憶することもできる。手術用配向デバイス１４は、角度の読みをリアルタイムで提供することができる。手術用配向デバイス１４の回転角は、後顆角度に対応することがある。手術用配向デバイス１４の回転角は、ドリルガイドまたは切断ガイドに入力された後顆角度に対応することがある。使用者は、手術用配向デバイス１４に表示された回転角に基づいて、切断ブロック３９４またはドリルガイド３８０の角度を設定することができる。インプラントを備えた切断ブロック３９４またはドリルガイド３８０は、後顆角度に基づいて調節可能であることがある。システム３１０は、後顆角度の正確な読みを提供する。
いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、内側伸延距離を示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、外側伸延距離を示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、手術用配向デバイス１４の回転角に基づいて、内側／外側伸延距離を計算することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、伸延距離に基づいて内側／外側伸延距離を計算することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、大腿骨ベースプレート３５４のパラメータに基づいて内側／外側伸延距離を計算することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、一方の大腿骨顆と脛骨プラトーの間の隙間または距離が、他方の大腿骨顆と脛骨プラトーの間の隙間または距離と実質的に同じであることを示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、回転角を示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、伸延距離を示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、ベースプレートのパラメータを示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、内側および外側の伸延距離を示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、伸延距離は、システム３１０への入力である。いくつかの使用方法では、脛骨ベースプレート３１４の１つまたは複数のパラメータが、システム３１０への入力である。いくつかの使用方法では、大腿骨ベースプレート３５４の１つまたは複数のパラメータが、システム３１０への入力である。いくつかの使用方法では、大腿骨の顆幅が、システム３１０への入力である。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、大腿骨自体の顆幅の測定値を示す視覚的指示を提供することがある。顆幅の測定値は、内側および外側の伸延距離を計算する際に有用であることがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、大腿骨後顆と脛骨プラトーの間の隙間または距離が斜めになっていることを示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、大腿骨後顆が脛骨プラトーに対して斜めになっていることを示す視覚的指示を提供することがある。いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、後大腿骨切除が行われた後で、後大腿骨切除部が脛骨プラトーに対して斜めになっていることを示す視覚的指示を提供することがある。後顆の視覚的指示は、切断を行った後の有用な最終確認となり得る。後大腿骨切除の視覚的指示も、切断を行った後の有用な最終確認となり得る。
いくつかの使用方法では、手術用配向デバイス１４は、屈曲状態の伸延距離と伸展状態の伸延距離との比較を示す視覚的指示を提供することがある。ディスプレイ２６は、伸延距離のデジタル表示を提供することができる。使用者は、使用者に見える目盛など、１つまたは複数の追加のマーキング３４０によって、伸延距離のデジタル表示を視覚的に確認することができる。ディスプレイ２６は、伸延距離の比較のデジタル表示を提供することができる。
いくつかの使用方法では、使用者は、手術用配向デバイス１４によって計算された前後シフトに基づいて、適当な前後シフトで、ドリルガイド３８０およびドリル穴を取り付けることができる。この前後シフトは、伸展状態の隙間と屈曲状態の隙間の間の差であることがある。使用者は、屈曲状態の伸延距離と伸展状態の伸延距離の比較に基づいて、ドリルガイド３８０の選択した開口３８２を使用することができる。例えば、屈曲状態の伸延距離と伸展状態の伸延距離の間の差が２ｍｍである場合には、使用者は、異なる平行な開口列、例えば切断ブロックの切断平面の高さを２ｍｍだけ増大または減少させる開口列を選択すればよい。例えば、屈曲状態の伸延距離と伸展状態の伸延距離の間の差が４ｍｍである場合には、使用者は、異なる平行な開口列、例えば切断ブロックの切断平面の高さを４ｍｍだけ増大または減少させる開口列を選択すればよい。いくつかの実施形態では、使用者は、屈曲状態の隙間を伸展状態の隙間と一致させる。いくつかの実施形態では、使用者は、例えば解剖学的構造の制約によって、屈曲状態の伸延の隙間を伸展状態の伸延の隙間と一致させることができない。システム３１０は、この隙間の差を計算することができる。使用者は、この隙間の差に対応するドリルガイド３８０の平行な開口３８２の列を選択すればよい。ドリルガイド３８０の平行な開口３８２の列は、大腿骨切断部を脛骨ベースプレート３１４と平行な方向に調節することができる。ドリルガイド３８０の平行な開口３８２の列は、屈曲状態の隙間と伸展状態の隙間とを一致させることができるように、大腿骨切断部を調節することができる。使用者は、インプラントサイジング／ドリルガイドを大腿骨の遠位切除表面上に取り付けることができる。使用者は、適当な万能切断ブロック３９４を選択することができる。使用者は、インプラントサイジング／ドリルガイドを取り除くことができる。使用者は、万能切断ブロック３９４を取り付けることができる。使用者は、切除を完了することができる。万能切断ブロック３９４は、穿孔されたガイド穴を正確に位置合わせすることによって、後方切除（posterior resection）スロットが脛骨切除部と平行になった状態で位置付けられる。
いくつかの代替の方法では、使用者は、手術用配向デバイス１４上で後顆角度を測定することがある。後顆角度は、加速度計の測定値から決定することができる。使用者は、インプラントサイジング／ドリルガイドを大腿骨の遠位切除表面上に取り付けることができる。使用者は、インプラントサイジング／ドリルガイドをこの角度に設定することができる。手術用配向デバイス１４は、後顆角度を測定するための正確な方法を提供する。使用者は、穴を穿孔することができる。使用者は、適当な万能切断ブロック３９４を選択することができる。使用者は、インプラントサイジング／ドリルガイドを取り除くことができる。使用者は、万能切断ブロック３９４を取り付けることができる。使用者は、切除を完了することができる。万能切断ブロック３９４は、穿孔されたガイド穴を正確に位置合わせすることによって、後方切除スロットが脛骨切除部と平行になった状態で位置付けられる。
手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、膝関節の内側側部および／または外側側部で軟部組織内の緊張度を測定するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、伸延距離から緊張度を測定するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、システム３１０は、印加されている張力の程度に関する手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６への情報に依拠することがあるセンサまたはその他の構造を備えることがある。手術用配向デバイス１４は、この力を表示するように構成されることがある。
いくつかの実施形態では、使用者は、隙間の同時対称化、機械軸の位置合わせ、ならびに／あるいは膝関節内の軟部組織および／または靱帯のバランシングを容易にするために、膝伸延前または膝伸延中に膝関節内の１つまたは複数の靱帯を解放することができる。いくつかの使用方法では、使用者は、軟部組織を改修して、大腿骨ベースプレート３５４と脛骨ベースプレート３１４とを位置合わせして、角度を変化させることができる。それよりはるかに一般的なシナリオは、伸展状態でのみ軟部組織を改修するというものである。使用者は、軟部組織に刻みを入れる、または軟部組織を切開して、膝関節の弛緩性に合わせて調節することができる。使用者は、大腿骨ベースプレート３５４と脛骨ベースプレート３１４とが所望の角度になるまで、軟部組織バランシングを行う。
手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、伸延に関する任意のデータを記憶することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、大腿骨および脛骨の伸延距離を記憶するように構成されることがある。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、脚が屈曲状態であるときに大腿骨および脛骨の伸延距離を記憶するように構成されることがある。手術用配向デバイス１４は、屈曲状態の伸延距離と伸展状態の伸延距離とを比較することができる。手術用配向デバイス１４は、術後比較のためにデータを記憶することがある。手術用配向デバイス１４は、処置中に使用されるパラメータの術後記録のためにデータを記憶することがある。
伸延後に、大腿骨に穴を穿孔することができ、基準ピンを挿入することができる。本明細書に記載するように、ドリルガイド３８０は、１つまたは複数の開口３８２を含むことがある。これらの開口３８２を使用して、ドリルおよび／またはピンを案内することができる。例えば、システム３１０が膝置換処置において遠位大腿骨を伸延したときに、切断ブロックの取付け場所を提供するために、切除表面に１本または複数本のピンを挿入することがある。開口３８２は、これらのピンを挿入するためのガイドとして使用することができる。
開口３８２は、１つまたは複数のパターンで互いに離間させることができる。例えば、開口３８２の一部が、他の開口３８２より、わずかに高い位置にあり、かつ／または脛骨ベースプレート３１４から大きく離間していることがある。この間隔を使用して、例えばピンに取り付けられる切断ブロックの配向を制御することができる。基準ピンは、やはり所望の切除角に応じて、ドリルガイド３８０の様々な開口３８２に挿入することができる。例えば、上述したように、開口３８２の一部をドリルガイド３８０上でわずかに異なる高さまたは高さ方向位置に位置付けることができる。基準ピンがどこに挿入されるかに応じて、わずかに異なる切除角（例えば脛骨切除部に対してゼロ度、３度プラス、３度マイナスなど）を得ることができる。
図１１Ｄは、サイジングガイド３９０の使用法を説明する図である。システム３１０は、図１１Ｄに示すように取り外すことができる。サイジングガイドは、選択されたインプラントに対応することがある。サイジングガイド３９０は、屈曲状態の伸延中に手術用配向デバイス１４上に表示される回転角に合わせて調節することができる。システム３１０は、大腿骨切断ブロック用のピンの場所を設定することができる。システム３１０は、大腿骨切断ブロック用の回転による位置合わせを設定することもできる。サイジングガイド３９０は、インプラント器具セットの代表的なサイジング／ドリルガイドの一例である。他の市販の例がある。図１１Ｅは、代替のサイジングガイド３９２である。図１１Ｆは、万能切断ブロック３９４の実施形態である。
基準ピンが挿入されたら、切断ブロック３９４を基準ピン上に配置する、または基準ピンと結合することができる。次いで、鋸またはその他の切断デバイスによって、大腿骨に沿って適当な１箇所または複数箇所のＰＦＣ切断（例えば前方切断、追加の後方切断、および／または面取り切断）を行うことができる。上述のシステムおよび／または方法によって全ての脛骨および／または大腿骨の切断が行われたら、１つまたは複数の人工膝関節を遠位大腿骨および／または近位脛骨に取り付けることができる。人工膝関節デバイスは、置換膝関節を含むことがある。置換膝関節を使用者が評価して、置換膝関節内の人工構成要素の位置合わせが、いかなる望ましくない損耗、干渉、および／または損傷も患者の解剖学的構造に対して、または人工構成要素自体に対して生じないことを検証することができる。
図１２Ａ〜図１２Ｄは、大腿骨ベースプレート３５４および脛骨ベースプレート３１４を示す追加の図である。大腿骨ベースプレート３５４は、脛骨ベースプレート３１４に対して回転させることができる。システム３１０は、図１２Ｃに示すように大腿骨ベースプレート３５４の回転角を測定することができる。システム３１０は、図１２Ｄに示すように膝関節の内側側部および／または外側側部の伸延距離を測定することができる。図１２Ｅは、開口３８２を含むドリルガイド３８０を示す概略図である。ドリルガイド３８０は、本明細書に記載するように、脛骨ベースプレート３１４に結合することができる。ドリルガイド３８０は、大腿骨ベースプレート３５４の回転中に、脛骨ベースプレート３１４と平行なままであってもよい。
Ｃ．代替の大腿骨準備および膝伸延システム
図１３Ａ〜図１３Ｅは、システム５１０の実施形態を示す図である。システム５１０を使用して、本明細書に記載するように、多数の機能を実行することができる。システム５１０は、システム３１０を含む本明細書に記載の他の任意のシステムの特徴のいずれかを含むことができる。システム５１０は、膝置換処置中に膝関節を伸延するように構成することができる。システム５１０は、脛骨切除部に対する開いた遺骨の回転を測定するように構成することができる。システム５１０は、切除面を配向するように構成することができる。システム５１０は、後方切除を案内するように構成することができる。システム５１０は、後大腿骨切断を容易にするなど、大腿骨を準備するために使用することができる。システム５１０は、どのように大腿骨を切除するかについての情報を提供するように構成することができる。
システム５１０は、本明細書に記載する手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６を備えることがある。システム５１０は、本明細書に記載するように、脛骨システム５１２および大腿骨システム５５２の一方または両方をさらに備えることがある。脛骨システム５１２および大腿骨システム５５２は、別個のサブシステムとして説明するが、システム５１０は、１つの器具とみなすこともできる。いくつかの実施形態では、システム５１０は、分離不可能なアセンブリとして実装されることがある。いくつかの実施形態では、システム５１０のこれらの別個のサブシステムは、患者の体表面上または体内に別々に位置決めされることがある。いくつかの実施形態では、システム５１０のこれらの別個のサブシステムは、患者の体表面上または体内に同時に位置決めされることがある。図１３Ｅは、本明細書に記載する追加の機構を示している。
１．脛骨システム
図１４Ａおよび図１４Ｂは、脛骨システム５１２を示す図である。脛骨システム５１２は、脛骨システム３１２の特徴のいずれかを含むことができる。脛骨システム５１２は、脛骨ベースプレート５１４を含むことがある。脛骨ベースプレート５１４は、切除された脛骨の平坦な表面と位置合わせされるように構成された第１の表面５１８を備えることがある。脛骨ベースプレート５１４は、大腿骨側に位置決めされた第１の表面５１８の反対側の第２の表面５１６を含むことがある。脛骨システム５１２は、延長部材５２０を含むことがある。脛骨システム５１２は、取付けブロック５２２を含むことがある。延長部材５２０は、取付けブロック５２２と脛骨ベースプレート５１４の間に延びていることがある。延長部材５２０は、取付けブロック５２２を、膝関節から例えば前方に離間した状態で位置決めすることができる。
取付けブロック５２２は、第１の結合器５２４を含むことがある。第１の結合器５２４は、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６と結合するように構成することができる。第１の結合器５２４は、本明細書に記載する結合器の特徴のいずれかを含むことができる。図示の実施形態では、第１の結合器５２４は、取付けブロック５２２の底面上に位置決めされている。図示の実施形態では、第１の結合器５２４は、脛骨切除部に直交して延びている。図示の実施形態では、第１の結合器５２４は、基準センサデバイス１６の長手方向軸が脛骨の長手方向軸と整列するように位置決めされる。脛骨の軸は、脛骨切除部に対して直交していることがある。図示の実施形態では、第１の結合器５２４は、基準センサデバイス１６の長手方向軸が膝関節に関連する機械軸、例えば脛骨または脚の機械軸と整列するように位置決めされる。いくつかの実施形態では、取付けブロック５２２は、本明細書に記載する１つまたは複数の追加の、または代替の結合器を含むことがある。
取付けブロック５２２は、ガイド部分５３０を含むことがある。ガイド部分５３０は、取付けブロック５２２の全長にわたって延びていてもよいし、あるいはその一部にわたって延びていてもよい。ガイド部分５３０は、取付けブロック５２２の底部に少なくとも１つの開口を含むことがある。いくつかの実施形態では、ガイド部分５３０は、取付けブロック５２２の底部および取付けブロックの頂部に開口を含むことがある。ガイド部分５３０は、少なくとも２つの対角に位置する開口を含むことがある。いくつかの実施形態では、ガイド部分５３０は、取付けブロック５２２内に延びる溝であることがある。いくつかの実施形態では、ガイド部分５３０は、取付けブロック５２２内に延びる丸形または円形の溝を含むことがある。３角形、楕円形、方形、または多角形の溝など、ガイド部分５３０の他の構成も考えられる。
取付けブロック５２２は、大腿骨システム５５２のポスト５３２がその中で移動するのを容易にするように構成することができる。ポスト５３２とガイド部分５３０は、相補的な、または対応する断面形状を有することがある。ポスト５３２とガイド部分５３０は、対応する断面寸法または直径を有することがある。いくつかの実施形態では、ガイド部分５３０とポスト５３２は、断面寸法が実質的に同様である。ポスト５３２およびガイド部分５３０は、ガイド部分５３０内でポスト５３２を計測しながら移動させることができるように成形することができる。ガイド部分５３０は、取付けブロック５２２を通してポスト５３２を案内することができる。ガイド部分５３０は、ポスト５３２が取付けブロック５２２内を摺動できるようにするように構成することができる。本明細書に記載するように、ポスト５３２は、大腿骨システム５５２に結合することができる。ポスト５３２は、脛骨システム５１２に対する大腿骨システム５５２の移動をもたらす作動システムの一部分であることがある。
いくつかの実施形態では、ポスト５３２の一部分およびガイド部分は、丸形である。ポスト５３２またはその一部分が丸形または円形であることの利点としては、脛骨システム５１２の取付けブロック５２２と大腿骨システム５５２のポスト５３２の間の許容誤差が小さくなることが挙げられる。利点としては、脛骨システム５１２と大腿骨システム５５２の間の位置合わせが良好になることが挙げられる。利点としては、ポスト５３２上に位置するメモリまたはマーキングを基準センサデバイス１６のカメラ３３４と位置合わせする際の精度が高くなることが挙げられる。利点としては、脛骨システム５１２と大腿骨システム５５２の間の移動の精度が高くなることが挙げられる。利点としては、脛骨システム５１２と大腿骨システム５５２の間の例えば側方への移動などの望ましくない移動が減少する、または防止されることが挙げられる。利点としては、丸形のガイド部分５３０および丸形のポスト５３２の製造に関連する製造コストが削減されることが挙げられる。
図１４Ｂは、取付けブロック５２２に対するポスト５３２を１つの位置で示している。ポスト５３２は、取付けブロック５２２の下方に延びることがあるマーキング５４０を含むことがある。ポスト５３２は、図示の位置では取付けブロック５２２の下方に延びることがあるラック５３４を含むことがある。ポスト５３２は、取付けブロック５２２の下方から取付けブロック５２２の上方まで延びることがある。ポスト５３２は、本明細書に記載するように大腿骨システム５５２に接続することができる。マーキング５４０は、カメラ３４４によって光学的に検出することができる。マーキング５４０は、任意のカメラによって読み取ることができる表現とすることができる。
いくつかの実施形態では、ガイド部分５３０は、例えばポスト５３２が取付けブロック５２２のガイド部分５３０を通って１つの配向でのみ延びることができるようにするなど、回転を制限する回転防止構成を含むことがある。いくつかの実施形態では、作動システムの構成要素は、ポスト５３２が取付けブロック５２２のガイド部分５３０を通って１つの配向でのみ延びることを可能にする。ポスト５３２および／またはガイド部分５３０は、回転を減少させる、または防止する機構を含むことがある。いくつかの実施形態では、ポスト５３２の形状により、回転を減少させる、または防止することができる。
図１５Ａ〜図１５Ｄは、システム５１０の作動システムを示す図である。図１５Ｅは、ポスト５３２を示す斜視図である。システム５１０は、脛骨システム５１２と大腿骨システム５５２の間の移動を可能にする差動システムを含むことがある。作動システムは、システム５１０内の任意の場所に位置決めすることができる。図示の実施形態では、脛骨システム５１２は、作動システムの特定の構成要素を収容することができる。作動システムは、ポスト５３２を含むことがある。ポスト５３２は、脛骨システム５１２と大腿骨システム５５２を接続することができる。
作動システムは、調節デバイス５３６を含むことがある。調節デバイス５３６は、少なくとも部分的に取付けブロック５２２内に位置することがある。調節デバイス５３６は、取付けブロック５２２から延びて、使用者が調節デバイス５３６を動かすことができるようにすることができる。図１４Ｂが、調節デバイス５３６と取付けブロック５２２の間の１つの位置関係を示している。
調節デバイス５３６は、脛骨システム５１２と大腿骨システム５５２の間に伸延力を与えるように構成することができる。調節デバイス５３６は、脛骨システム５１２と大腿骨システム５５２の間の位置を維持するように構成することができる。調節デバイス５３６は、取付けブロック５２２に対するポスト５３２の位置を維持するように構成することができる。調節デバイス５３６は、１５０Ｎから２００Ｎの範囲の力を印加するように構成されることがある。調節デバイス５３６は、５０Ｎ、６０Ｎ、７０Ｎ、８０Ｎ、９０Ｎ、１００Ｎ、１１０Ｎ、１２０Ｎ、１３０Ｎ、１４０Ｎ、１５０Ｎ、１６０Ｎ、１７０Ｎ、１８０Ｎ、１９０Ｎ、２００Ｎ、２１０Ｎ、２２０Ｎ、２３０Ｎ、２４０Ｎ、２５０Ｎ、２６０Ｎ、２７０Ｎ、２８０Ｎ、２９０Ｎ、または３００Ｎ、あるいはこれらの値のうちの２つ以上を含む任意の範囲の力を印加するように構成することができる。調節デバイス５３６は、使用者によって作動されたときにポスト５３２を取付けブロック５２２に対して平行移動させるように構成することができる。
いくつかの実施形態では、調節デバイス５３６は、ポスト５３２のラック５３４と相互作用するように構成されたピニオンを含むことがある。いくつかの実施形態では、調節デバイス５３６は、ドライブピニオンを含むことがある。ポスト５３２は、その長さ方向に沿って実質的に直線状にすることができる。ラック５３４は、ポスト５３２の縁部に沿って延びることがある。ラック５３４は、ポスト５３２の全長に沿って延びていることがある、あるいはその一部分に沿って延びていることがある。調節デバイス５３６は、調節デバイス５３６の回転がポスト５３２を平行移動させるように、ラック５３４と相互作用することができる。調節デバイス５３６は、取付けブロック５２２内で自由に回転することができる。調節デバイス５３６は、取付けブロック５２２内では平行移動しないようにすることができる。その他の構成も考えられる。調節デバイス５３６は、歯車、移動止め、爪、ピニオン、ねじ、ランプ、ラックなど、相対的な移動を可能にする任意の機構を含む可能性がある。ポスト５３２は、歯車、移動止め、爪、ピニオン、ねじ、ランプ、ラックなど、相対的な移動を可能にする任意の対応する機構を含む可能性がある。調節デバイス５３６は、作動させるとポスト５３２の平行移動を引き起こすことができる任意の機械的機構を含む可能性がある。
いくつかの実施形態では、調節デバイス５３６を回転させると、ポスト５３２の平行移動を引き起こすことができる。いくつかの実施形態では、調節デバイス５３６を平行移動させると、ポスト５３２の平行移動を引き起こすことができる。調節デバイス５３６は、ドライバと係合することができるインタフェース５３８を含むことがある。インタフェース５３８は、使用者が、調節デバイス５３６を回転または平行移動させることができるようにすることができる。インタフェース５３８は、凹部または突起を含むことがある。いくつかの実施形態では、インタフェース５３８は、六角形の凹部であることがある。インタフェース５３８は、本明細書に記載するように、ドライバによって調節デバイス５３６を回転させることができるようにすることができる。インタフェース５３８のその他の構成も考えられる。
作動システムは、止め金５４８を含むことがある。止め金５４８は、少なくとも部分的に取付けブロック５２２内に位置することがある。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、取付けブロック５２２から延びて、使用者が止め金５４８を調節できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、使用者の手が届かないように、取付けブロック５２２内に収容されることがある。図１４Ｂは、止め金５４８と取付けブロック５２２の１つの位置関係を示している。
止め金５４８は、脛骨システム５１２と大腿骨システム５５２の間の段階的位置決めを実現するように構成することができる。止め金５４８は、取付けブロック５２２に対するポスト５３２の高精細度位置決めを実現するように構成することができる。止め金５４８は、１ｍｍ刻みでの位置決めを可能にするように構成することができる。止め金５４８は、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．５ｍｍ、１．７５ｍｍ、または２ｍｍ、あるいはこれらの値のうちの２つ以上を含む任意の範囲の刻みでの位置決めを可能にするように構成することができる。止め金５４８は、取付けブロック５２２に対するポスト５３２の位置の調節を可能にするように構成することができる。
いくつかの実施形態では、止め金５４８は、ポスト５３２のラチェット５５０と相互作用するように構成された爪であることがある。図示の実施形態では、止め金５４８は、ばね荷重式の爪である。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、ラチェット５５０と係合する方向に付勢されることがある。ポスト５３２は、その長さ方向に沿って実質的に直線状であることがある。ラチェット５５０は、ポスト５３２の縁部に沿って延びることがある。ラチェット５５０は、ポスト５３２の全長に沿って延びている、あるいはその一部分に沿って延びていることがある。止め金５４８は、止め金５４８の作動によってポスト５３２の位置を段階的に変化させることができるように、ラチェット５５０と相互作用することができる。止め金５４８は、取付けブロック５２２内で自由に作動することができる。止め金５４８は、ブロック５２２内では平行移動しないようにすることができる。その他の構成も考えられる。止め金５４８は、歯車、移動止め、爪、ピニオン、ねじ、ランプ、ラックなど、相対的な移動を可能にする任意の機構を含む可能性がある。ポスト５３２は、歯車、移動止め、爪、ピニオン、ねじ、ランプ、ラックなど、相対的な移動を可能にする任意の対応する機構を含む可能性がある。止め金５４８は、作動させるとポスト５３２の平行移動を引き起こすことができる任意の機械的機構を含む可能性がある。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、ポスト５３２の１方向の移動を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、ポスト５３２の両方向の移動を可能にすることができる。
止め金５４８は、ポスト５３２の平行移動を段階的な位置で維持することができるように、ラチェット５５０と相互作用することができる。止め金５４８は、使用者が調節デバイス５３６を作動するにつれて、ラチェット５５０の歯に沿って摺動するように構成することができる。使用者が調節デバイス５３６の作動を停止すると、止め金５４８は、そのポスト５３２の位置を維持することができる。止め金５４８の利点は、ポスト５３２の調節を調節デバイス５３６より精細に行うことができるということである。いくつかの実施形態では、ラチェット５５０の歯車または歯の刻みを、ラック５３４の歯車または歯より小さくすることができる。止め金５４８の利点は、使用者が調節デバイス５３６の作動を停止すると、調節デバイス５３６の滑りが防止されるということである。止め金５４８がなければ、調節デバイス５３６の歯車は、ラック５３４の歯車の底面と係合してからラック５３４の隣接する歯車の上面と係合するまでの間の距離を滑ることができてしまう可能性がある。止め金５４８の利点は、１つまたは複数の方向の移動を制限することである。いくつかの実施形態では、止め金５４８がラチェット５５０と係合すると、ポスト５３２の１方向の平行移動を制限することができる。いくつかの実施形態では、止め金５４８がラチェット５５０と係合すると、ポスト５３２の両方向の平行移動を制限することができる。これに加えて、または別法として、止め金５４８とラチェット５５０の接触により、調節デバイス５３６が再度回されるまで、ポスト５３２を所望の位置に保持することができる力（例えば摩擦力）を提供することができる。
いくつかの実施形態では、止め金５４８は、調節デバイス５３６の動きにかかわらず、ラチェット５５０と自動的に係合することがある。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、ばねによって押されて、または付勢されて、ラチェット５５０と係合する。いくつかの実施形態では、調節デバイス５３６が作動されているときに、止め金５４８が付勢されてラチェット５５０に沿って摺動することがある。いくつかの実施形態では、調節デバイス５３６の作動が停止されたときに、止め金５４８が付勢されてラチェット５５０に沿ってその位置を維持することがある。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、使用者が制御することができる。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、使用者がインタフェース（図示せず）と相互作用することによって、ラチェット５５０と係合させる、またはラチェット５５０から切り離すことができる。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、使用者の手が届かない、または使用者が制御することができない。
いくつかの実施形態では、使用者は、止め金５４８に対するポスト５３２の移動に関係するフィードバックを受けることがある。例えば、システム５１０は、ポスト５３２が移動した程度または範囲を示す、聴覚的、触覚的、および／または視覚的フィードバックを使用者に提供することができる。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、聴覚的フィードバックを提供する。いくつかの実施形態では、止め金５４８は、触覚的フィードバックを提供する。いくつかの実施形態では、使用者は、ポスト５３２が上方に移動するとき、または下方に移動するとき、あるいはその両方で、止め金５４８がラチェット５５０と接触する音を聞く、かつ／または止め金３４８がラチェット５５０と接触するのを感じることができる。この接触は、１つまたは複数のクリック音を生成することがある。いくつかの実施形態では、使用者は、止め金５４８の位置に関係するポスト５３２上の目盛またはその他のマーキングを見ることができる。その他のフィードバック方式も考えられる。
作動システムは、ポスト５３２を含むことがある。ポスト５３２は、少なくとも部分的に取付けブロック５２２内に位置することがある。いくつかの実施形態では、ポスト５３２は、取付けブロック５２２から延びて、ポスト５３２が取付けブロック５２２に対して平行移動できるようにすることができる。図１４Ｂが、ポスト５３２と取付けブロック５２２の１つの位置関係を示している。
ポスト５３２は、上側部分５４２を含むことがある。いくつかの実施形態では、上側部分５４２は、取付けブロック５２２内で移動するように構成することができる。上側部分５４２は、ラック５３４を含むことがある。上側部分５４２は、ラチェット５５０を含むことがある。上側部分５４２は、丸形の断面形状を有することがある。ポスト５３２は、下側部分５４６を含むことがある。下側部分５４６は、丸形以外の断面形状など、任意の断面形状を有することができる。図示の実施形態では、下側部分５４６は、方形の断面形状を有することがある。ポスト５３２は、窓５４４を含むことがある。上側部分５４２は、窓の上方にあることがある。下側部分５４６は、窓５４４を含むことがある。
いくつかの実施形態では、ポスト５３２は、１つまたは複数のマーキング５４０を含むことがある。マーキング５４０は、下側部分５４６に位置することがある。下側部分５４６は、マーキング５４０を配置するための少なくとも１つの平坦な側面を含むことがある。マーキング５４０は、ポスト５３２の位置を示すことができる。マーキング５４０の１つまたは複数の読みを読み取ることによって、システム５１０は、ポスト５３２が進行した距離を決定することができる。いくつかの実施形態では、マーキング５４０は、目盛であることがある。いくつかの実施形態では、マーキング５４０は、カメラ３４４によって取り込むことができる。取付けブロック５２２の先まで延びるポスト５２２またはその一部分が、マーキング５４０を含むことがある。マーキング５４０は、基準センサデバイス１６のカメラ３４４と整列することができる。カメラ３４４は、マーキング５４０の画像を取り込むことができる。マーキング５４０の画像を解析して、脛骨システム５１２および大腿骨システム５５２の初期位置を決定することができる。マーキング５４０の画像は、処置中の別の時点で取り込んで解析することができる。マーキング５４０は、脛骨システム５１２と大腿骨システム５５２の間の伸延距離を示すことができる。
図１６Ａは、可動インタフェース６００を示す図である。可動インタフェース６００は、取付けブロック５２２に対して摺動するように構成することができる。いくつかの実施形態では、可動インタフェース６００は、患者の皮膚に当接するように構成された表面６０２を含むことがある。いくつかの実施形態では、可動インタフェース６００の表面６０２は、解剖学的ランドマークに当接するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、可動インタフェース６００の表面６０２は、患者の解剖学的構造の別の部分と係合するように構成された一部分を含むことがある。可動インタフェース６００は、可動インタフェース６００が取付けブロック５２２に対して移動または摺動できるようにする任意の形状を有することができる。可動インタフェース６００は、１つまたは複数の側面６０４、６０６、６０８を含むことがある。可動インタフェース６００は、２つの平行な側面６０４、６０６を含むことがある。可動インタフェース６００は、この２つの平行な側面を接続する前側面６０８を含むことがある。前側面６０８は、表面６０２を含むことがある。可動インタフェース６００は、Ｕ字型の構成を有することがある。可動インタフェース６００は、１つまたは複数の平坦な表面を有することがある。図示の実施形態では、可動インタフェース６００は、３つの平坦な側面を含むことがある。図示の実施形態では、可動インタフェース６００は、２つの外側表面および１つの前部外側表面を含む３つの外側表面を含むことがある。前部外側表面は、患者の解剖学的構造と接触するように構成されることがある。
図１６Ｂでは、取付けブロック５２２の内部を示すために、取付けブロック５２２の前部カバーが取り外してある。可動インタフェース６００は、取付けブロック５２２を脛骨に対して安定させることができる。可動インタフェース６００は、少なくとも部分的に取付けブロック５２２内に位置することがある。いくつかの実施形態では、可動インタフェース６００は、取付けブロック５２２から延びて、可動インタフェース６００が取付けブロック５２２に対して平行移動できるようにすることができる。図１６Ｂは、可動インタフェース６００と取付けブロック５２２の間の１つの位置関係を示している。可動インタフェース６００は、取付けブロック５２２内で摺動するように構成することができる。
図１６Ｂは、可動インタフェース６００に関連する可動インタフェースロック６１０を示している。可動インタフェースロック６１０は、少なくとも部分的に取付けブロック５２２内に位置することがある。可動インタフェースロック６１０は、反対のねじ部を有する２つのセグメントを含むターンバックル６１２を含むことがある。ターンバックル６１２の各端部は、肩付きねじ６１４のねじ端部と係合する。肩付きねじ６１４は、ねじ頭６１６と軸部６１８とを含むことがある。肩付きねじ６１４のねじ頭６１６は、可動インタフェース６００に近接して位置することがある。いくつかの実施形態では、肩付きねじ６１４の軸部６１８は、可動インタフェース６００のスロット６２０に挿入されて、ターンバックル６１２と係合することがある。肩付きねじ６１４のねじ頭６１６は、可動インタフェース６００の外側表面に近接して位置することがある。
ターンバックル６１２は、使用者がターンバックル６１２を作動するためのハンドル６２２を含むことがある。使用者がハンドル６２２を平行移動させると、ターンバックル６１２が回転することができる。ターンバックル６１２の回転により、各肩付きねじ６１４がターンバックル６１２に向かって引き寄せられる。ターンバックル６１２の回転により、各肩付きねじ６１４は、可動インタフェース６００に接触した状態で引き寄せられる。肩付きねじ６１４と可動インタフェース６００の間の摩擦干渉により、可動インタフェース６００の移動を減少させる、または防止することができる。可動インタフェース６００をロックする他の構成も考えられる。いくつかの実施形態では、肩付きねじ６１４を１つだけ利用して、可動インタフェース６００をロックすることがある。いくつかの実施形態では、接触点を１つだけ利用して、可動インタフェース６００をロックすることがある。いくつかの実施形態では、２つ以上の接触点を利用して、可動インタフェース６００をロックすることがある。
いくつかの実施形態では、可動インタフェース６００は、１つの平面内で摺動するように構成することができる。可動インタフェースロックは、肩付きねじ６１４が可動インタフェース６００と係合しているときに、その平面内の移動を防止することができる。図示の実施形態では、２つの肩付きねじ６１４を利用しているが、他の構成も考えられる（例えば、１つの肩付きねじ、３つの肩付きねじ、４つの肩付きねじ、６個の肩付きねじなど）。図示の実施形態では、１つの肩付きねじ６１４が、可動インタフェース６００の各側面と係合している。肩付きねじ６１４がターンバックル６１２に向かって締められると、肩付きねじ６１４は、可動インタフェース６００に締付力を加える。可動インタフェース６００の摺動を減少させる、または防止するその他の機構も考えられる。
可動インタフェース６００は、脛骨ベースプレート５１４を挿入する前は、取付けブロック５２２に対して平行移動することができる。可動インタフェース６００は、脛骨ベースプレート５１４の挿入深さを制限することができる。可動インタフェース６００は、脛骨ベースプレート５１４を挿入した後も、取付けブロック５２２に対して平行移動することができる。可動インタフェース６００は、脛骨ベースプレートの挿入深さの測定値を提供することができる。
可動インタフェース６００は、１つまたは複数のマーキング６２４を含むことがある。マーキング６２４は、可動インタフェース６００の長さまたは延在範囲を示すことができる。マーキング６２４は、システム５１０の挿入深さを示すことができる。マーキング６２４は、脛骨ベースプレート５１４の挿入深さを示すことができる。マーキング６２４は、目盛を含むことがある。マーキング６２４は、機械可読の目盛を含むことがある。マーキング６２４は、使用者に見える目盛を含むことがある。取付けブロック５２２は、使用者の目をマーキング６２４に向けるための矢印などの印を含むことがある。可動インタフェース６００が使用者の脚に向かって平行移動するにつれて、目盛上の数字などのマーキング６２４が、使用者に見えるようにすることができる。いくつかの実施形態では、マーキング６２４は、０ｍｍから３０ｍｍの範囲に及ぶことがある。マーキング６２４は、距離測定値１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１６ｍｍ、１７ｍｍ、１８ｍｍ、１９ｍｍ、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２２ｍｍ、２３ｍｍ、２４ｍｍ、２５ｍｍ、２６ｍｍ、２７ｍｍ、２８ｍｍ、２９ｍｍ、または３０ｍｍ、あるいはこれらの値のうちの２つ以上の範囲などを含むことがある。
２．大腿骨システム
図１７Ａおよび図１７Ｂは、大腿骨システム５５２を示す図である。大腿骨システム５５２は、大腿骨システム３５２を含む本明細書に記載する大腿骨システムの特徴のいずれかを含むことができる。大腿骨システム５５２は、大腿骨ベースプレート５５４を含むことがある。大腿骨ベースプレート５５４は、大腿骨の一部分を基準として位置決めされるように構成された第１の表面５５８を備えることがある。例えば、大腿骨ベースプレート５５４の第１の表面５５８は、例えば大腿骨顆など骨ランドマークの底部と係合するように構成されることがある。大腿骨ベースプレート５５４は、脛骨側に位置決めされた第１の表面５５８の反対側の第２の表面５５６を含むことがある。
大腿骨システム５５２は、延長部材５６０を含むことがある。図示の実施形態では、延長部材５６０は、ほぼ真っ直ぐである。大腿骨システム５５２は、インタフェース５６８を含むことがある。延長部材５６０は、インタフェース５６８と大腿骨ベースプレート５５４の間に延びていることがある。インタフェース５６８は、ピンまたはピボットを含むことがある。インタフェース５６８は、延長部材５６０が脛骨ベースプレート５１４に対して回転できるようにすることができる。インタフェース５６８は、大腿骨ベースプレート５５４が脛骨ベースプレート５１４に対して回転できるようにすることができる。インタフェース５６８は、大腿骨および／または脛骨の中央に位置決めされることがある。インタフェース５６８は、顆間切痕、ホワイトサイド線、またはその他の大腿骨の機械軸を示す、または大腿骨の機械軸に関係する視認できるランドマークなどの解剖学的特徴と位置合わせすることができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４とインタフェース５６８とを回転可能に結合して、大腿骨ベースプレート５５４が回転するとそれに対応してインタフェース５６８が回転するようにすることもできる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４とインタフェース５６８とを、延長部材５６０を介して回転可能に結合することもできる。
大腿骨システム５５２は、ポストマウント５６６を含むことがある。延長部材５６０は、ポストマウント５６６を、膝関節から離間した状態で位置決めすることができる。大腿骨システム５５２は、本明細書に記載するポスト５３２を含むことがある。いくつかの実施形態では、ポストマウント５６６は、ポスト５３２に結合されていることがある。いくつかの実施形態では、ポストマウント５６６は、ポスト５３２と一体的またはモノリシックに形成することができる。いくつかの実施形態では、ポストマウント５６６とポスト５３２とが、一体構造を構成する。ポスト５３２が平行移動することにより、本明細書に記載するように、それに応じてポストマウント５６６を平行移動させることができる。ポスト５３２が平行移動することにより、それに応じて大腿骨ベースプレート５５４を平行移動させることができる。ポスト５３２が平行移動することにより、それに応じて延長部材５６０を平行移動させることができる。ポスト５３２が平行移動することにより、それに応じてインタフェース５６８を平行移動させることができる。ポスト５３２が平行移動することにより、それに応じて大腿骨システム５５２の他の構成要素を平行移動させることができる。
いくつかの実施形態では、延長部材５６０は、ポストマウント５６６内に延びていることがある。本明細書に記載するように、大腿骨ベースプレート５５４が回転することによって、それに応じてインタフェース５６８が回転するように、延長部材５６０と、大腿骨ベースプレート５５４と、インタフェース５６８とが、一体構造を構成することがある。ポストマウント５６６を延長部材５６０に結合して、延長部材５６０がポストマウント５６６に対して回転できるようにすることができる。ポストマウント５６６は、延長部材５６０を介して大腿骨ベースプレート５５４に結合することができる。ポストマウント５６６を大腿骨ベースプレート５５４に結合して、大腿骨ベースプレート５５４がポストマウント５６６に対して回転できるようにすることができる。ポストマウント５６６をインタフェース５６８に結合して、インタフェース５６８がポストマウント５６６に対して回転できるようにすることができる。
ポストマウント５６６は、取付け機構５７０を含むことがある。取付け機構５７０は、１つまたは複数のガイドまたはその他の器具をシステム５１０に取り付けることを可能にすることができる。取付け機構５７０は、脛骨ベースプレート５１４と平行であることがある。取付け機構５７０は、ポストマウント５６６を介してポスト５３２に結合することができる。いくつかの実施形態では、取付け機構５７０は、大腿骨ベースプレート５５４が回転しても位置が変わらない。取付け機構５７０は、延長部材５６０の回転から切り離すことができる。取付け機構５７０は、大腿骨ベースプレート５５４の回転から切り離すことができる。
インタフェース５６８は、第２の結合器５７４を含むことがある。第２の結合器５７４は、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６と結合するように構成することができる。第２の結合器５７４は、本明細書に記載する結合器の任意の特徴を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２の結合器５７４は、インタフェース５６８の前面上に位置決めされることがある。いくつかの実施形態では、第２の結合器５７４は、第２の結合器５７４の長手方向軸が大腿骨ベースプレート５５４と整列する、または平行になるように位置決めされることがある。
再度図１３Ｅを参照すると、いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４が脛骨ベースプレート５１４に対して回転するにつれて、インタフェース５６８が、脛骨ベースプレート５１４に対して回転する。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４が脛骨ベースプレート５１４に対して回転するにつれて、手術用配向デバイス１４が、脛骨ベースプレート５１４に対して回転する。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４がポスト５３２を介して脛骨ベースプレート５１４に対して平行移動するにつれて、インタフェース５６８が、ポストマウント５６６の平行移動を介して平行移動する。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４がポスト５３２を介して脛骨ベースプレート５１４に対して平行移動するにつれて、手術用配向デバイス１４が、脛骨ベースプレート５１４に対して平行移動する。図１３Ｅは、システム５１０を示す斜視図である。
大腿骨システム５５２は、ブラケット５７６を含むことがある。第２の結合器５７４は、ブラケット５７６と結合するように構成することができる。手術用配向デバイス１４は、ブラケット５７６と結合するように構成することができる。ブラケット５７６は、本明細書に記載する追加または代替の結合器を含むことがある。
図１３Ｅ、図１８Ａ、および図１８Ｂに示すように、大腿骨システム５５２は、切除ガイド５８０を備えることがある。ポストマウント５６６は、取付け機構５７０を含むことがある。取付け機構５７０は、切除ガイドに結合する凹部または突起であることがある。取付け機構５７０は、大腿骨システム５５２と切除ガイド５８０とを迅速に接続できるようにすることができる。切除ガイド５８０をポストマウント５６６に結合するその他の方式も考えられる。
切除ガイド５８０は、１つまたは複数のノッチ５８２を含むことがある。いくつかの実施形態では、各ノッチ５８２が、直角の切取り部を構成することがある。ノッチ５８２は、切除ガイド５８０の全体にわたって延びていることがある。いくつかの実施形態では、各ノッチ５８２は、切除ガイド５８０上の段部を構成することがある。５つの段部を形成する複数のノッチ５８２を示しているが、異なる数、サイズ、形状、およびまたは場所のノッチ５８２を使用することもできる。ノッチ５８２は、０．５ｍｍ刻み、１ｍｍ刻み、１．５ｍｍ刻み、２ｍｍ刻みなど、任意の刻みにすることができる。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０の右側のノッチ５８２は、切除ガイド５８０の左側のノッチ５８２に対応する。いくつかの実施形態では、各ノッチ５８２は、別のノッチ５８２と整列される、または同軸である。
切除ガイド５８０は、１つまたは複数のマーキング５８８を含むことがある。マーキング５８８は、対応するノッチ５８２に関係する値を示すことができる。マーキング５８８は、ノッチ５８２に関係する距離測定値を示すことができる。マーキング５８８は、８ｍｍから１６ｍｍまでの範囲であることがある。マーキング５８８は、距離１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１６ｍｍ、１７ｍｍ、１８ｍｍ、１９ｍｍ、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２２ｍｍ、２３ｍｍ、２４ｍｍ、２５ｍｍ、２６ｍｍ、２７ｍｍ、２８ｍｍ、２９ｍｍ、または３０ｍｍ、あるいはこれらの測定値の任意の範囲を示すことができる。マーキング５８８は、脛骨切除部からの距離を示すことによって、大腿骨切断のためのガイドとして使用することができる。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０の右側のマーキング５８８は、切除ガイド５８０の左側のマーキング５８８に対応する。いくつかの実施形態では、各ノッチ５８２が、１つのマーキング５８８を有する。いくつかの実施形態では、各ノッチ５８２が、同じマーキング５８８を有する対応するノッチ５８２を有する。
いくつかの方法では、システム５１０が膝置換処置中に１つまたは複数の遠位大腿骨顆を伸延したときに、使用者は、ノッチ５８２のところで大腿骨にマークすることができる。いくつかの方法では、使用者は、切除ガイド５８０の右側で、点でマークを付け、切除ガイド５８０の左側で、同じマーキング５８８を有する対応するノッチ５８２に点でマークを付けることがある。いくつかの方法では、使用者は、切除ガイド５８０の右側で、線でマークを付け、切除ガイド５８０の左側で、同じマーキング５８８を有する対応するノッチ５８２に線でマークを付けることがある。いくつかの方法では、使用者は、切除ガイド５８０の右側で、交差線でマークを付け、切除ガイド５８０の左側で、同じマーキング５８８を有する対応するノッチ５８２に交差線でマークを付けることがある。いくつかの実施形態では、使用者は、切除ガイド５８０を取り外すことができる。いくつかの実施形態では、使用者は、大腿骨上のマーキングを結んで線にすることができる。いくつかの方法では、この線は、後方切除のためのガイドとして役立つことがある。
ノッチ５８２は、１つまたは複数のパターンで互いに離間させることができる。いくつかの実施形態では、ノッチ５８２は、刻みを漸増させて離間させることができる。ノッチ５８２は、等間隔で離間している、あるいは不規則な間隔で離間していることがある。ノッチ５８２は、マーキング５８８を介して脛骨ベースプレート５１４までの距離を示すことができる。ノッチ５８２は、切除された脛骨表面までの距離を示すこともできる。いくつかの実施形態では、１列または複数列の平行なノッチ５８２の列が設けられる。これらの列は、脛骨ベースプレート５１４および／または切除された脛骨表面と平行であることがある。このように１列または複数列の平行なノッチ５８２の列にすることで、本明細書に記載するように、使用者が後方切除のための線をマークできるようにすることができる。このように１列または複数列のノッチ５８２の列にすることで、使用者が脛骨切除部から既知の距離のところに切除線をマークできるようにすることができる。この１列または複数列のノッチ５８２の列を使用して、後大腿骨切断が脛骨切除部と平行になることを保証することができる。
いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０は、偶数測定値（例えば８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍなど）用のノッチ５８２を提供することがある。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０は、奇数測定値（例えば７ｍｍ、９ｍｍ、１１ｍｍ、１３ｍｍ、１５ｍｍ、１７ｍｍなど）用のノッチ５８２を提供することがある。切除ガイド５８０は、第１の方向に延びる第１の部分を含むことがある。切除ガイド５８０は、第１の方向とは異なる第２の方向に延びる第２の部分を含むことがある。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０は、直交する、または実質的に直交する、２つの部分を有する。第１の部分は、大腿骨に近接するように構成することができ、第２の部分は、大腿骨から遠ざかるように延びるように構成することができる。第１の部分および第２の部分は、実質的に平坦、または板状であることがある。切除ガイド５８０は、Ｌ字型であることがある。第２の部分は、蝶ねじ５８６を受けるように構成されたスロット５８４を含むことがある。蝶ねじ５８６は、切除ガイド５８０の全長にわたって取外し可能に延びていることがある。蝶ねじ５８６によって、使用者は、切除ガイド５８０を大腿骨に接した状態で移動させることができる。
切除ガイド５８０は、ポストマウント５６６の取付け機構５７０と係合する部分を含むことがある。切除ガイド５８０は、ポスト５３２が平行移動すると、それに応じて切除ガイド５８０が平行移動するように、ポストマウント５６６の取付け機構５７０に結合することができる。システム５１０は、切除ガイド５８０が脛骨ベースプレート５１４と平行なままとなるように、平行移動することができる。切除ガイド５８０は、モジュール式デバイスであることがある。切除ガイド５８０は、必要に応じて、処置中に取付け機構５７０に結合したり、取付け機構５７０から切り離したりすることができる。
その他のガイドも考えられる。システム５１０は、本明細書に記載する任意のガイドとともに利用することができる。システム５１０は、１本または複数のピンの遠位大腿骨内への配置を容易にするドリルガイドとともに利用することもできる。いくつかの実施形態では、システム５１０は、取付け機構５７０と結合するように構成された複数の切除ガイドを含むことがある。いくつかの実施形態では、この複数の切除ガイドは、様々な後方切除切断を可能にする様々なノッチを含むことがある。その他のデバイスを取付け機構５７０に取り付けることができる。切除ガイド５８０をシステム５１０に結合するその他の構成も考えられる。
図１３Ｅおよび図１８Ａを参照すると、切除ガイド５８０は、脛骨ベースプレート５１４に対して回転した配向で維持することができる。切除ガイド５８０は、取付け機構５７０に結合したり、取付け機構５７０から切り離したりすることができる。取付け機構５７０は、ポストマウント５６６に結合することができる。いくつかの実施形態では、ポストマウント５６６は、脛骨ベースプレートに対する切除ガイド５８０の位置を維持することができる。ポストマウント５６６は、ポスト５３２に対するポストマウント５６６の回転を減少させる、または防止するように、ポスト５３２に結合される。ポスト５３２は、脛骨ベースプレート５１４に対するポスト５３２の回転を減少させる、または防止するように、脛骨取付けブロック５２２を介して脛骨ベースプレート５１４に結合される。切除ガイド５８０は、脛骨ベースプレート５１４に対して回転的に安定していることがある。切除ガイド５８０は、脛骨ベースプレート５１４に回転可能に結合されることがある。切除ガイド５８０は、脛骨ベースプレート５１４と平行であることがある。切除ガイド５８０は、脛骨切除部と平行であることがある。
図１３Ｅおよび図１８Ａを参照すると、大腿骨ベースプレート５５４は、脛骨ベースプレート５１４に対して回転することができる。大腿骨ベースプレート５５４は、インタフェース５６８に結合することができる。手術用配向デバイス１４は、インタフェース５６８に結合することができる。手術用配向デバイス１４は、大腿骨ベースプレート５５４の回転を測定することができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４は、切除ガイド５８０に対して回転することができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４は、ポストマウント５６６に対して回転することができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４は、ポスト５３２に対して回転することができる。
切除ガイド５８０は、大腿骨ベースプレート５５４から回転的に切り離すことができる。大腿骨ベースプレート５５４は、切除ガイド５８０に対して任意の角度にすることができる。大腿骨ベースプレート５５４は、脛骨切除部に対して任意の角度にすることができる。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４の回転は、切除ガイド５８０の位置決めから独立している。切除ガイド５８０は、脛骨ベースプレート５１４に対して平行移動することができる。切除ガイド５８０は、ポスト５３２が平行移動するにつれて、平行移動することができる。システム５１０は、本明細書に記載するように、脛骨切除部に対する切除ガイド５８０の位置合わせをもたらすことができる。
３．伸延の概要
図１９Ａ〜図１９Ｈは、患者の脛骨および大腿骨に結合されたシステム５１０を示す追加の図である。図１９Ａは、システム５１０の位置を示す斜視図である。図１９Ｂは、システム５１０の位置を示す正面図である。大腿骨システム５５２は、本明細書に記載するようにブラケット５７６を含むことがある。ブラケット５７６は、使用者が関節裂隙を見ることができるようにすることができる。ブラケット５７６は、手術用配向デバイス１４を大腿骨ベースプレート５５４に対して下方に移動させることができる。手術用配向デバイス１４は、関節裂隙の外部に位置することがある。使用者は、脛骨ベースプレート５１４および大腿骨ベースプレート５５４を見ることができる。ブラケット５７６は、手術用配向デバイス１４を側方にずらすことができる。
いくつかの実施形態では、ブラケット５７６は、ほぼＬ字型であることがある。ブラケット５７６は、第２の結合器５７４から延びる第１の部分５６２を含むことがある。第１の部分は、第１の方向に延びることがある。ブラケット５７６は、第２の部分５６４を含むことがある。第２の部分５６４は、第１の方向とは異なることがある第２の方向に延びることがある。いくつかの実施形態では、第１の部分５６２は、水平方向に延びることがある。いくつかの実施形態では、第２の部分は、垂直方向に延びることがある。いくつかの実施形態では、第２の部分５６４は、第１の部分５６２に対して直交するように、またはほぼ直交するように延びることがある。いくつかの実施形態では、第１の部分５６２は、直線状、またはほぼ直線状である。いくつかの実施形態では、第１の部分５６２は、非直線状であり、例えば直線状のセグメントと、斜めのセグメントとを有する。いくつかの実施形態では、第２の部分５６４は、直線状、またはほぼ直線状である。いくつかの実施形態では、第１の部分５６２は、第２の部分５６４と一体的またはモノリシックに構成することができる。いくつかの実施形態では、第１の部分５６２は、第２の結合器５７４から斜めに延びて、ずれをもたらすことがある。いくつかの実施形態では、第１の部分５６２は、第２の結合器５７４から真っ直ぐに延びることがある。
利点としては、ブラケット５７６は、手術用配向デバイス１４を脛骨切除部の下方に位置決めすることができるということが挙げられる。利点としては、ブラケット５７６は、手術用配向デバイス１４を関節裂隙の視野外に位置決めすることができ、例えば図１９Ａの視点からの視認性を高めることができるということも挙げられる。利点としては、ブラケット５７６は、手術用配向デバイス１４を基準センサデバイス１６からずらして位置決めすることができるということが挙げられる。利点としては、ブラケット５７６は、手術用配向デバイス１４を調節デバイス５３６のインタフェース５３８からずらして位置決めすることができるということが挙げられる。利点としては、ブラケット５７６は、手術用配向デバイス１４を切除ガイド５８０の下方に位置決めすることができるということが挙げられる。手術用配向デバイス１４は、切除ガイド５８０の視線を見込むように位置決めすることができる。その他の構成も考えられる。
いくつかの実施形態では、基準センサデバイス１６の長手方向軸は、脛骨の長手方向軸と整列していることがある。脛骨の軸は、脛骨切除部に対して直交することがある。いくつかの実施形態では、基準センサデバイス１６は、膝関節に関連する機械軸、例えば脛骨または脚の機械軸と整列することがある。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４の長手方向軸は、脛骨の長手方向軸からずれていることがある。図示の実施形態では、手術用配向デバイス１４は、膝関節に関連する機械軸、例えば脛骨または脚の機械軸からずれていることがある。手術用配向デバイス１４の長手方向軸と、基準センサデバイス１６の長手方向軸とは、平行であることがある。手術用配向デバイス１４の長手方向軸と、基準センサデバイス１６の長手方向軸とは、冠状面内でずれていることがある。手術用配向デバイス１４の長手方向軸と、基準センサデバイス１６の長手方向軸とは、矢状面内でずれていることがある。手術用配向デバイス１４の長手方向軸と、基準センサデバイス１６の長手方向軸とは、横断面内でずれていることがある。
図１９Ｃは、脛骨システム５１２およびポスト５３２の位置を示す斜視図である。本明細書に記載するように、ポスト５３２の上側部分５４２は、実質的に丸形または円形の断面形状を有することがあり、取付けブロック５２２のガイド部分５３０は、それに対応する実質的に丸形または円形の断面形状を有することがある。丸形または円形の断面形状であることにより、マーキング５４０を基準センサデバイス１６のカメラ３４４に対してより精密に配置できるようにすることができる。丸形または円形の断面形状であることにより、脛骨ベースプレート５１４および大腿骨ベースプレート５５４が、伸延中に位置合わせ状態を維持できるようにすることができる。丸形または円形の断面形状により、システム５１０の構成要素間の許容誤差を小さくすることができる。ポスト５３２の下側部分５４７は、任意の断面形状を有することができる。
図１９Ｄは、取付けブロック５２２内部を示す断面図である。調節デバイス５３６と止め金５４８は、正反対の位置にあることがある。調節デバイス５３６と止め金５４８は、離間していることがある。調節デバイス５３６は、止め金５４８が係合するラチェット５５０より大きな歯車を有することがあるラック５３４と係合するように構成されることがある。調節デバイス５３６は、力を印加できるようにすることができる。印加される力は、１５０Ｎから２００Ｎの範囲内であることがある。調節デバイス５３６およびラック５３４は、関節の伸延に十分な任意の力を印加するように構成することができる。調節デバイス５３６の歯およびラック５３４の歯は、所望の力を関節に印加するように構成することができる。止め金５４８は、高精細度の位置決めを可能にすることができる。ラチェット５５０の歯の刻みは、ラック５３４より小さいことがある。ラチェット５５０では、歯の刻みは１ｍｍであることがある。止め金５４８は、使用者が調節デバイス５３６の作動を停止したときに、ポスト５３２の位置を維持することができる。
図１９Ｄは、システム５１０の他の構成要素間の接続を示している。ポスト５３２は、ポストマウント５６６に結合することができる。ポスト５３２が平行移動すると、それに応じてポストマウント５６６を平行移動させることができる。切除ガイド５８０は、取付け機構５７０を介してポストマウント５６６に結合することができる。いくつかの実施形態では、ポスト５３２とポストマウント５６６の間の回転が、制限または防止される。いくつかの実施形態では、ポスト５３２と切除ガイド５８０の間の回転が、制限または防止される。いくつかの実施形態では、ポスト５３２とポストマウント５６６は、１つのユニットとして機能することがある。いくつかの実施形態では、ポスト５３２とポストマウント５６６は、一体形成される。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０は、ポストマウント５６６の取付け機構５７０に取外し可能に取り付けられる。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０が取付け機構５７０に結合されると、ポスト５３２と、ポストマウント５６６と、切除ガイド５８０とが、一体構造を構成する。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０は、ポスト５３２の平行移動とともに直線状に平行移動のみを行うように構成することができる。
図１９Ｄは、延長部材５６０とポストマウント５６６の間の接続を示している。延長部材５６０は、大腿骨ベースプレート５５４に結合することができる。延長部材５６０は、インタフェース５６８（図１７Ａ参照）に結合することができる。大腿骨ベースプレート５５４が回転すると、それに応じて延長部材５６０を回転させることができる。ポストマウント５６６は、大腿骨ベースプレート５５４および延長部材５６０をポストマウント５６６に対して回転させることができる。
図１９Ｅおよび図１９Ｆは、脛骨システムおよび可動インタフェース６００を示す図である。図１９Ｅは、脛骨から離間した可動インタフェース６００を示している。図１９Ｆは、脛骨と係合した可動インタフェース６００を示している。可動インタフェース６００は、使用者の皮膚と接触する表面６０２を含むことがある。可動インタフェース６００は、取付けブロック５２２内で前方および後方に移動するように構成することができる（患者に対する後方移動および前方移動に対応する）。可動インタフェース６００は、前方に摺動して、患者の皮膚に載置されることがある。可動インタフェースロックを使用して、可動インタフェース６００の摺動を減少させる、または防止することもできる。可動インタフェースロックは、本明細書に記載するように取付けブロック５２２内でターンバックル６１２を回転させることができるハンドル６２２を含むことがある。可動インタフェースロックの摩擦力により、可動インタフェース６００の摺動を制限することができる。
可動インタフェース６００は、マーキング６２４を含むことがある。マーキング６２４は、システム５１０の挿入深さを示す指示を提供することができる。可動インタフェース６００は、可動インタフェース６００と患者の解剖学的構造の間の干渉によって、それ以上の挿入を制限または防止することができる。可動インタフェース６００は、システム５１０の安定性を高めることができる。可動インタフェース６００は、システム５１０と患者の間の追加の接触点を提供することができる。可動インタフェース６００は、屈曲状態での挿入深さを制限することができる。可動インタフェース６００は、伸展状態での挿入深さを制限することができる。
図１９Ｇは、切除ガイド５８０の１つまたは複数のノッチ５８２を示す斜視図である。ノッチ５８２は、脛骨切除部までの距離を示すことができる。切除ガイド５８０は、切除された大腿骨に載置されるように構成された板であることがある。各ノッチ５８２、またはノッチ５８２の一部は、対応するマーキング５８８を含むことがある。ノッチ５８２は、使用者が後方切断の位置に線を引くことができるようにすることができる。いくつかの方法では、使用者は、１つまたは複数のノッチ５８２を使用して大腿骨にマークすることができる。いくつかの方法では、使用者は、その後に、大腿骨上のマークを結んで線を引くことができる。この線が、切除平面に対応することがある。
図１９Ｈは、システム５１０およびトルクドライバ６５０を示す斜視図である。トルクドライバ６５０は、調節デバイス５３６と係合することができる。調節デバイス５３６のインタフェース５３８は、取付けブロック５２２上に位置することがある。トルクドライバ６５０は、調節デバイス５３６が回転できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、トルクドライバ６５０が回転すると、それに応じて調節デバイス５３６を回転させることができる。いくつかの実施形態では、トルクドライバ６５０が平行移動すると、それに応じて調節デバイス５３６を回転させることができる。いくつかの実施形態では、トルクドライバ６５０が動くと、または移動すると、それに応じて調節デバイス５３６を回転させることができる。図１９Ｈはトルクドライバ６５０を示しているが、その他のドライバも考えられる。
システム５１０は、後方切除を容易にすることができる。後方切除により、インプラントを位置決めできるようにすることができる。インプラントの製造業者は、後方切除後に大腿骨に取り付けられるように構成されたガイドを供給していることがある。前方切断および／または面取り切断は、後方切除を基準とすることができる。ドリルガイド、および切断ブロックの位置決めも、後方切除を基準とすることができる。ノッチ５８２は、後方切除切断のために大腿骨にマークするのに役立つことがある。切除ガイド５８０は、使用者が、後方切除切断のために脛骨切除部から特定の距離のところで大腿骨にマークすることができるようにすることができる。
手術用配向デバイス１４は、後方切除切断の距離を測定することができる。手術用配向デバイス１４と基準センサデバイス１６とは、伸延距離を決定するために通信することができる。いくつかの方法では、基準センサデバイス１６のカメラ３４４は、ポスト５３２のマーキング５４０から距離測定値を取り込むことができる。いくつかの実施形態では、基準センサデバイス１６は、この距離測定値を手術用配向デバイス１４に伝送することができる。いくつかの実施形態では、基準センサデバイス１６は、カメラ３４４からの画像を手術用配向デバイス１４に伝送することができる。
システム５１０は、関節裂隙内に挿入されるように構成することができる。いくつかの実施形態では、脛骨ベースプレート５１４は、挿入中に大腿骨ベースプレート５５４に近接することがある。手術用配向デバイス１４は、ブラケット５７６と結合することができる。基準センサデバイス１６は、取付けブロック５２２と結合することができる。大腿骨システム５５２は、調節デバイス５３６によって脛骨システム５１２に対して上下に（例えば近位方向および遠位方向に）移動させることができる。調節デバイス５３６を使用して、大腿骨を脛骨に対して伸延することができる。調節デバイス５３６を使用者が作動させて、ポスト５３２を取付けブロック５２２内で平行移動させることができる。止め金５４８は、使用者が調節デバイス５３６の作動を停止したときに、ポスト５３２の位置を維持することができる。止め金５４８は、調節デバイス５３６の位置の滑りを防止することができる。ポスト５３２を移動させることによって、それに応じて大腿骨システム５５２を脛骨システム５１２に対して移動させることができる。大腿骨システム５５２は、ポスト５３２と１つのユニットとして平行移動する。ポスト５３２が平行移動することによって、大腿骨ベースプレート５５４を脛骨ベースプレート５１４に対して移動させて、大腿骨ベースプレート５５４と脛骨ベースプレート５１４の間の隙間を増大または減少させることができる。
いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４は、脛骨ベースプレート５１４に対して回転することができる。大腿骨ベースプレート５５４は、内側／外側方向に回転することができる。この回転により、大腿骨ベースプレート５５４は、大腿骨顆のサイズまたは配向、あるいは大腿骨顆の間隔にかかわらず、両方の大腿骨顆と係合することができる。この回転により、大腿骨ベースプレート５５４を、背の低くなる配向で比較的狭い切開部を通して挿入し、次いで関節裂隙内で回転させて大腿骨顆と係合させることができるようになる。
手術用配向デバイス１４は、大腿骨ベースプレート５５４に結合することができる。手術用配向デバイス１４は、大腿骨ベースプレート５５４の回転の程度を示す指示を提供することができる。手術用配向デバイス１４は、大腿骨ベースプレート５５４が回転すると、それに応じて手術用配向デバイス１４を回転させることができるように、大腿骨ベースプレート５５４に結合することができる。手術用配向デバイス１４は、手術用配向デバイス１４の回転角を示すことができるディスプレイ２６を含むことがある。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６が、手術用配向デバイス１４の角度を決定する。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４内の１つまたは複数のセンサが、手術用配向デバイス１４の角度を決定する。非限定的な一例として、１つまたは複数のセンサは、重力ゼロに対する位置または配向を決定することがある。手術用配向デバイス１４は、大腿骨ベースプレート５５４の角度を測定することができる。この角度は、大腿骨ベースプレート５５４と脛骨ベースプレート５１４の間の角度に対応することがある。
いくつかの実施形態では、膝関節の周囲の軟部組織を解放することができる。いくつかの実施形態では、膝関節の周囲の軟部組織は、膝が伸展状態であるときに解放することができる。いくつかの実施形態では、膝関節の周囲の軟部組織は、膝が伸展状態であるときにのみ、解放することができる。いくつかの実施形態では、膝関節の周囲の軟部組織は、膝が屈曲状態であるときに解放することができる。いくつかの方法では、使用者は、１本または複数本の靱帯を切断することによって、軟部組織を改修することができる。軟部組織を変化させることにより、大腿骨ベースプレート５５４の回転を変化させることができる。大腿骨ベースプレート５５４の回転を変化させることにより、それに応じて手術用配向デバイス１４の回転を変化させることができる。手術用配向デバイス１４は、手術用配向デバイス１４が回転するにつれて、手術用配向デバイス１４の角度を表示することができる。いくつかの実施形態では、使用者は、隙間の同時対称化を容易にするために、膝伸延前、または膝伸延中に、膝関節内の１本または複数本の靱帯を解放することができる。いくつかの実施形態では、使用者は、機械軸の位置合わせを容易にするために、膝伸延前、または膝伸延中に、膝関節内の１本または複数本の靱帯を解放することができる。いくつかの実施形態では、使用者は、膝関節内の軟部組織および／または靱帯のバランシングを容易にするために、膝伸延前、または膝伸延中に、膝関節内の１本または複数本の靱帯を解放することができる。使用者は、軟部組織に刻みを入れる、または軟部組織を切開して、膝関節の弛緩性に合わせて調節することができる。いくつかの実施形態では、使用者は、膝が伸展状態であるときに、大腿骨ベースプレート５５４と脛骨ベースプレート５１４とが平行、またはほぼ平行になるまで、軟部組織バランシングを行う。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート５５４と脛骨ベースプレート５１４とが所望の角度をなすまで、軟部組織バランシングを行う。
手術用配向デバイス１４および／または基準デバイス１６は、軟部組織バランシング中に手術用配向デバイス１４の回転を測定するように構成することができる。手術用配向デバイス１４の回転は、膝関節の内側側部および外側側部の内側軟部組織および外側軟部組織の相対緊張度に関係する。手術用配向デバイス１４は、軟部組織の解放前、および／または軟部組織の解放中に、回転角を表示することができる。手術用配向デバイス１４は、この情報を、術野内に位置するディスプレイ２６上に表示することができる。本明細書に記載するように、手術用配向デバイス１４は、関節裂隙の下方に位置決めすることができる。手術用配向デバイス１４は、大腿骨の回転角を表示することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、大腿骨の回転角をリアルタイムに表示することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、例えばボタンまたはその他のユーザ入力デバイス２８が起動されたときなど、特定の時点における大腿骨の回転角など、大腿骨の回転の静的角度を表示することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、例えば軟部組織が操作されている間の大腿骨の回転角など、大腿骨の回転の動的角度を表示することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、大腿骨の回転の目標角度を表示することができる。この目標は、例えばスライドスケールまたは的上に位置する印など、グラフィック表現として表示することができる。
手術用配向デバイス１４および／または基準デバイス１６は、大腿骨ベースプレート５５４と脛骨ベースプレート５１４の間の伸延距離を測定するように構成することができる。カメラ３４４は、伸延距離に対応する画像を取り込む、またはその他のかたちでポスト５３２上のマーキング５４０を読み取ることができる。マーキング５４０は、カメラ３４４が取り込むことができる目盛であることがある。カメラ３４４からの画像は、手術用配向デバイス１４、または基準センサデバイス１６のいずれかによって解釈されることがある。手術用配向デバイス１４は、伸延距離をディスプレイ２６上に表示することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、伸延距離をリアルタイムに表示することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、例えばボタンまたはその他のユーザ入力デバイス２８が起動されたときなど、特定の時点における伸延距離など、静的な伸延距離を表示することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、例えばポスト５３２が移動している間の伸延距離など、動的な伸延距離を表示することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、目標伸延距離を表示することができる。この目標は、例えば棒グラフの白抜きバー（fillable bar）、スライディングスケール、または的上に位置する印など、グラフィック表現として表示することができる。
いくつかの実施形態では、使用者は、伸延後に大腿骨切断を行うことができる。切除ガイド５８０は、取付け機構５７０に結合する、または取付け機構５７０から切り離すことができるモジュール式デバイスであることがある。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０は、脛骨ベースプレート５１４に対して回転可能に固定することができる。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０は、使用者が脛骨ベースプレート５１４に対して選択された角度で（例えば平行に）大腿骨に１つまたは複数の切断を行うことができるようにすることができる。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０は、使用者が切除された脛骨から既知の距離のところで大腿骨に１つまたは複数の切断を行うことができるようにすることができる。いくつかの実施形態では、切断は、膝が屈曲状態であるときに行うことができる。
いくつかの使用方法では、脛骨は、システム５１０を使用する前に切除される。例えば、上述したように、脛骨準備システム２１０またはその他の脛骨準備システムを使用して、脛骨の一部分または複数部分を切除して、脛骨の近位端部がほぼ平坦な面を備えるようにすることができる。いくつかの使用方法では、大腿骨は、システム５１０を使用する前に切除される。例えば、上述したように、大腿骨準備システム１０またはその他の大腿骨準備システムを使用して、大腿骨の一部分または複数部分を切除して、大腿骨の遠位端部がほぼ平坦な面を備えるようにすることができる。
いくつかの実施形態は、システム５１０は、膝が伸展状態であるときに使用することができる。いくつかの使用方法では、脛骨切除および遠位大腿骨切除を完了した後で、使用者は、膝を１８０度屈曲させ、システム５１０を挿入する。いくつかの使用方法では、脚は、完全伸展状態（図示せず）で位置決めされる。脛骨ベースプレート５１４および大腿骨ベースプレート５５４を膝関節内に挿入することができ、膝関節を伸延することができる。手術用配向デバイス１４は、１つまたは複数のセンサを使用して伸延距離を測定することができる。基準センサデバイス１６は、１つまたは複数のセンサを使用して伸延距離を測定することができる。基準センサデバイス１６は、カメラ３４４を使用して伸延距離を測定することもできる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、膝が伸展状態であるときの伸延距離を記録することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、膝が伸展状態であるときの伸延距離を、膝が屈曲状態であるときに使用するために記憶することができる。手術用配向デバイス１４および大腿骨ベースプレート５５４は、膝の内側側部および外側側部の緊張度に基づいて回転することがある。使用者は、手術用配向デバイス１４の角度出力に基づいて、膝が伸展状態であるときに靱帯を解放することができる。使用者は、靱帯を解放して、大腿骨ベースプレート５５４の回転を減少させることができる。使用者は、靱帯を解放して、大腿骨ベースプレート５５４が脛骨ベースプレート５１４と平行になるようにすることができる。使用者は、靱帯を解放して、大腿骨ベースプレート５５４が脛骨ベースプレート５１４に対して所望の角度になるようにすることができる。いくつかの方法では、軟部組織解放は、膝が伸展状態であるときにのみ行われる。
いくつかの実施形態は、システム５１０は、膝が屈曲状態であるときに使用することができる。いくつかの使用方法では、脛骨切除および遠位大腿骨切除を完了した後で、使用者は、膝を９０度屈曲させ、システム５１０を挿入する。脛骨ベースプレート５１４および大腿骨ベースプレート５５４を膝関節内に挿入することができ、膝関節を、伸延することができる。手術用配向デバイス１４は、１つまたは複数のセンサを使用して伸延距離を測定することができる。基準センサデバイス１６は、１つまたは複数のセンサを使用して伸延距離を測定することができる。基準センサデバイス１６は、カメラ３４４を使用して伸延距離を測定することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、膝が屈曲状態であるときの伸延距離を記録することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、膝が伸展状態であるときの伸延距離と、膝が屈曲状態であるときの伸延距離とを比較することができる。手術用配向デバイス１４および大腿骨ベースプレート５５４は、膝の内側側部および外側側部の緊張度に基づいて回転することがある。手術用配向デバイス１４は、大腿骨ベースプレートの回転角を表示することができる。切除ガイド５８０は、脛骨切除部と平行であることがある。関節を伸延した後で、使用者は、後方切断のための切除線をマークすることができる。いくつかの方法では、使用者は、屈曲状態の隙間と伸展状態の隙間のバランシングを行うことができる。いくつかの方法では、使用者は、伸展時の隙間に対応する切除ガイド５８０上のノッチ５８２を選択することによって、屈曲状態の隙間と伸展状態の隙間のバランシングを行うことができる。
本明細書に記載するように、カメラ３４４は、伸延距離に関係する画像を取り込むことができる。伸延距離は、脛骨と大腿骨の間の伸延距離に対応することがある。システム５１０は、屈曲時の隙間と伸展時の隙間を等しくする前後シフトを計算することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、伸展状態の伸延距離および屈曲状態の伸延距離を表示することができる。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４は、膝が伸展状態であったときに得られた測定値から得られた静的な伸延距離と、膝が屈曲状態であるときの動的な伸延距離とを表示することができる。いくつかの方法では、使用者は、伸展状態の伸延距離と屈曲状態の伸延距離とを比較することができる。いくつかの方法では、手術用配向デバイス１４は、伸展時の隙間と屈曲時の隙間の差を出力することができる。
いくつかの膝関節処置では、膝が屈曲状態である間に後大腿骨切断（ＰＦＣ）を行う。いくつかの使用方法では、使用者は、切除ガイド５８０を利用して、後方切断を行うことができる。切除ガイド５８０は、様々な隙間の測定値に対応するノッチを含むことがある。切除ガイド５８０は、適当な前後シフトを実現するために後方切除部をマークするためのガイドを提供することができる。この前後シフトは、手術用配向デバイス１４によって計算される前後シフトに基づくことがある。前後シフトは、伸展状態の伸延距離と屈曲状態の伸延距離とを比較することによって決定された前後シフトに基づくことがある。前後シフトは、伸展状態の隙間と屈曲状態の隙間の差であることがある。
使用者は、伸展状態で測定された隙間に対応するノッチ５８２を選択すればよい。ノッチ５８２は、距離測定値であることがある対応するマーキング５８８を含むことがある。例えば、伸展時の隙間が８ｍｍである場合には、使用者は、８ｍｍの屈曲時の隙間に対応するノッチ５８２を選択すればよい。使用者は、様々な距離に対応する様々な平行なノッチ５８２の列から選択することができる。使用者は、ある列のノッチ５８２を使用して、大腿骨に２つのマークを付けることもできる。いくつかの方法では、使用者は、切除ガイド５８０を取り外し、これらのマークを結んで線を引くこともできる。使用者は、これらのマークおよび／または線を使用して、後大腿骨切断を行うことができる。前方切断は、後方切断を基準として行うことができる。面取り切断も、後方切断を基準として行うことができる。後大腿骨切断に基づいて、１つまたは複数の追加の切断を行うことができる。
システム５１０は、伸展状態および／または屈曲状態での軟部組織バランシングに利用することができる。手術用配向デバイス１４は、手術用配向デバイス１４の回転角を表示することができる。回転角は、基準センサデバイス１６を基準としていることがある。回転角は、重力ゼロ、あるいはその他の任意の垂直方向または水平方向のベクトルを基準とすることがある。手術用配向装置１４は、手術用配向装置１４の回転角を表示することがある。手術用配向デバイス１４は、垂直方向ベクトルに対する手術用配向デバイス１４の回転角を表示することができる。手術用配向デバイス１４は、水平方向ベクトルに対する手術用配向デバイス１４の回転角を表示することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、重力の方向を決定するための１つまたは複数のセンサを含むことがある。いくつかの実施形態では、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、加速度計を含むことがある。
手術用配向デバイス１４の回転角は、後顆角度に対応することがある。システム５１０は、伸展状態および／または屈曲状態での回転角を記録することができる。手術用配向デバイス１４の回転角は、インプラントまたはインプラントガイドに関係する後顆角度に対応することがある。いくつかの実施形態では、インプラントの製造業者によってインプラントが備え付けられた切断ブロックまたはドリルガイドは、後顆角度に基づいて調節可能であることがある。いくつかの実施形態では、後顆角度に基づいて、複数のインプラントからインプラントを選択することができる。
システム５１０は、手術用配向デバイス１４の回転角に関係する１つまたは複数の計算を行うことができる。システム５１０は、伸延距離に関係する１つまたは複数の計算を行うことができる。システム５１０を利用して、内側伸延距離を示す視覚的指示を提供することができる。システム５１０を利用して、外側伸延距離を示す視覚的指示を提供することができる。システム５１０は、膝関節の内側側部および／または外側側部の軟部組織内の緊張度を測定するように構成することができる。手術用配向デバイス１４は、各側の力または緊張度を表示するように構成することができる。
いくつかの実施形態では、使用者は、膝関節内の１本または複数本の靱帯を解放して、膝関節の内側側部および／または外側側部の軟部組織のバランシングを行うことができる。使用者は、膝関節が伸展状態であるときに軟部組織を解放して、伸展時の隙間の対称化を行うことができる。使用者は、膝関節が屈曲状態であるときに軟部組織を解放して、屈曲時の隙間の対称化を行うことができる。使用者は、膝が伸展状態または屈曲状態であるときに軟部組織を解放して、大腿骨と脛骨の間の機械軸の位置合わせを行うことができる。使用者は、軟部組織を解放して、手術用配向デバイス１４の回転角を減少させることができる。使用者は、軟部組織を解放して、手術用配向デバイス１４の回転角を増大させることができる。いくつかの方法では、使用者は、軟部組織に刻みを入れる、または軟部組織を切開して、膝関節の弛緩性に合わせて調節することができる。使用者は、脛骨と大腿骨が所望の角度になるまで、軟部組織バランシングを行うことができる。使用者は、手術用配向デバイス１４が所望の角度を表示するまで、軟部組織バランシングを行うことができる。いくつかの方法では、軟部組織は、伸展状態でのみ改修される。いくつかの方法では、軟部組織は、屈曲状態でのみ改修される。いくつかの方法では、軟部組織は、屈曲状態および伸展状態の両方で改修される。いくつかの方法では、軟部組織は改修されない。
Ｄ．利点
全人工膝関節置換術（ＴＫＡ）の市場は分割されている。様々なシステムは、位置合わせまたはバランシングに焦点を当てるのが一般的である。位置合わせシステムでは、測定による切除を行う。切除または切断は、骨の、または解剖学的なランドマークと位置合わせされる。その後に、緊張度に対処する。バランシングシステムでは、隙間のバランシングを行う。膝関節内の軟部組織または靱帯のバランシングを行う。通常は、バランシング済みの膝に直角切断を行う。
図２０Ａ〜図２０Ｂは、システム３１０を示す図である。図２０Ｃ〜図２０Ｄは、システム５１０を示す図である。図２０Ａおよび図２０Ｃは、脛骨システム３１２、５１２が大腿骨システム３５２、５５２からある距離だけ分離されている伸延位置におけるシステム３１０、５１０を示している。本明細書に記載するように、この分離は、ポスト３３２、５３２を含む作動システムによって実現することができる。例えば、ラックおよびピニオンを利用して、力を印加することができる。大腿骨システム３５２、５５２は、ポスト３３２、５３２の移動により、脛骨システム３１２、５１２に対して平行移動する。大腿骨システム３５２、５５２は、ポスト３３２、５３２に平行移動可能に結合される。本明細書に記載するように、大腿骨システム３５２、５５２は、ポスト３３２、５３２とともに大腿骨システム３５２、５５２を平行移動させるポストマウント３６６、５６６を含むことがある。切除ガイド５８０またはドリルガイド３８０は、切除ガイド５８０またはドリルガイド３８０が大腿骨システム３５２、５５２とともに平行移動するように、ポストマウント３６６、５６６に結合することができる。
図２０Ｂおよび図２０Ｄは、脛骨システム３１２、５１２が大腿骨システム３５２、５５２からある距離だけ分離され、かつ大腿骨システム３５２、５５２が脛骨システム３１２、５１２に対して回転している伸延および回転位置にあるシステム３１０、５１０を示している。本明細書に記載するように、大腿骨システム３５２、５５２は、ポスト３３２、５３２に対して回転するように構成することができる大腿骨ベースプレート３５４、５５４を含むことがある。本明細書に記載するように、大腿骨ベースプレート３５４は、第２の結合器３７４を含む延長部材３６０に結合される。大腿骨ベースプレート３５４と第２の結合器３７４は、回転インタフェース３６８を中心に回転するように構成された一体構造を構成する。本明細書に記載するように、大腿骨ベースプレート５５４は、ポストマウント５６６を通ってインタフェース５６８まで延びる延長部材５６０に結合される。インタフェース５６８は、第２の結合器５７４を含む。大腿骨ベースプレート５５４の１つの軸を中心とした回転は、第２の軸を中心としたインタフェース５６８の回転に変化する。いくつかの実施形態では、システム５１０は、１つの軸を中心とした回転を他の軸を中心とした回転に変換して、慣性センサの精度を向上させる。インタフェース５６８は、大腿骨ベースプレート５５４が回転するにつれて上方および下方に枢動することができる。大腿骨システム５５２の全ての構成要素は回転可能に連結されているが、インタフェース５６８は、大腿骨ベースプレート５５４とは異なる回転軸を中心に回転する。
システム３１０、５１０は、本明細書に記載する大腿骨準備システム１０および／または脛骨準備システム２１０と一体化することができる。システム３１０、５１０は、バランシングの解決策を提供する。システム３１０、５１０は、軟部組織バランシング機能を一体化する。システム３１０、５１０は、位置合わせシステムとのワークフローに一体化することができる簡単な合理的なシステムである。大腿骨準備システム１０、脛骨準備システム２１０、および／またはシステム３１０により、使用者は、位置合わせされ、バランスのとれた、後顆切断を行うことができるようになる。
大腿骨準備システム１０、脛骨準備システム２１０、および／またはシステム３１０、５１０は、慣性センサによって角度の精度および確度を実現することができる。大腿骨準備システム１０、脛骨準備システム２１０、および／またはシステム３１０、５１０は、手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６を利用する。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、本明細書に記載するように１つまたは複数の慣性センサを備える。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、１つまたは複数の加速度計を備える。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、１つまたは複数のジャイロスコープを備える。
大腿骨準備システム１０、脛骨準備システム２１０、および／またはシステム３１０、５１０は、制御された既知の伸延力を与えることができる。ポスト３３２、５３２は調節デバイス３３６、５３６を介して平行移動させることができる。いくつかの実施形態では、調節デバイス３３６、５３６の回転は、既知の力または圧力と相関があることがある。いくつかの実施形態では、調節デバイス３３６、５３６の１回転が、４０から５０Ｎの力に対応し、調節デバイス３３６、５３６の２回転が、８０から１００Ｎの力に対応することがある。いくつかの実施形態では、調節デバイス３３６、５３６は、１５０Ｎから２００Ｎの力を印加するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、脛骨ベースプレート３１４、３１５は、力を測定するための１つまたは複数のセンサを含むことがある。いくつかの実施形態では、大腿骨ベースプレート３５４、５５４は、力を測定するための１つまたは複数のセンサを含むことがある。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、力の測定値を記録することができる。手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６は、力の測定値を記憶することができる。
大腿骨準備システム１０、脛骨準備システム２１０、および／またはシステム３１０、５１０は、術野内グラフィカルユーザインタフェースを含むことがある。大腿骨準備システム１０、脛骨準備システム２１０、および／またはシステム３１０、５１０は、手術用配向デバイス１４を含むことがある。手術用配向デバイス１４は、ディスプレイ２６を含むことがある。ディスプレイ２６は、処置中に使用される１つまたは複数のパラメータの画面上グラフィックを提供することができる。例えば、屈曲／伸展角、内側／外側角、回転角（例えば脚の機械軸を中心とする回転角、後顆の角度など）、または距離（例えばポスト３３２、５３２の延長距離など）など、１つまたは複数の測定値用に、数値ディスプレイが設けられることがある。画面上グラフィックは、英数字テキストまたは様々な色の記号、１つまたは複数の背景色、１つまたは複数のアイコン、１つまたは複数のＧＵＩ画像、アニメーション、および矢印などを含む可能性がある。ディスプレイ２６は、現在の測定値が所定の範囲外であることを知らせるテキスト通知、聴覚的通知、またはその他の視覚的通知を使用者に提供することもできる。手術用配向デバイス１４は、術野内で使用者が制御することができる。使用者は、術野内でディスプレイ２６を見ることができる。使用者は、術野内で手術用配向デバイス１４と相互作用することができる（例えばボタンを押す、測定値を記録する、命令を受け取る、ユーザ入力デバイス２８と相互作用する、ディスプレイ２６を読み取るなど）。
大腿骨準備システム１０、脛骨準備システム２１０、および／またはシステム３１０、５１０は、オープンプラットフォームであることがある。システム３１０、５１０は、主要なインプラントと協働することができる。ドリルガイド３８０が、インプラントの製造業者から提供されることがある。ドリルガイド３８０は、インプラントの製造業者によって提供される切断ブロックの測定値に対応する開口３８２を形成することができる。開口３８２は、インプラントの製造業者によって提供される切断ブロック３９４に対応することがある。システム３１０は、脛骨切除部と万能ブロックを位置合わせするためにドリルガイド３８０を備えることがある。ドリルガイド３８０を使用して、本明細書に記載するように、切断ブロック３９４を位置付ける穴を作成することができる。切除ガイド５８０を利用して、大腿骨に線をマークすることができる。いくつかの実施形態では、切除ガイド５８０は、使用者がノッチ５８２に対応する点、線、またはチェックマークを描くことができるようにするノッチ５８２を含む。次いで、切除ガイド５８０を取り外した後で、これらのマークを使用して、線を引くことができる。切除線を引くためのその他の構成も考えられる。切除ガイド５８０は、点を描くための１つまたは複数の開口を含むことがある。切除ガイド５８０は、線または線分を描くための１つまたは複数のスロットを含むことがある。切除ガイド５８０は、線または線分を描くための１つまたは複数の平坦表面を含むことがある。切除線をマークするその他の構成も考えられる。
システム３１０、５１０は、様々な測定値および／または計算を計算し、表示し、記録し、記憶することができる。データは、処置の間を通じて記憶することができる。データは、術後に使用するために記憶することができる。システム３１０、５１０は、後顆の角度を計算することができる。システム３１０、５１０は、後顆の角度を表示することができる。システム３１０、５１０は、後顆の角度を記録することができる。システム３１０、５１０は、後顆の角度を記憶することができる。本明細書に記載するように、システム３１０、５１０は、システム３１０、５１０が後顆の角度を計算するときに、基準センサデバイス１６を２つ以上の配向で配置することを可能にすることができる。システム３１０、５１０は、基準センサデバイス１６を２つの直交する配向で配置することを可能にすることができる。基準センサデバイス１６の長手方向軸は、システム３１０、５１０が後顆の角度を計算するときに、脛骨ベースプレート３１４、３１５と平行であることがある。手術用配向デバイス１４の長手方向軸は、システム３１０、５１０が後顆の角度を計算するときに、脛骨ベースプレート３１４に対して直交していることがある。
システム３１０、５１０は、伸展状態での伸延距離を計算することができる。システム３１０、５１０は、伸展状態での伸延距離を表示することができる。システム３１０、５１０は、伸展状態での伸延距離を記録することができる。システム３１０、５１０は、伸展状態での伸延距離を記憶することができる。システム３１０、５１０は、屈曲状態での伸延距離を計算することができる。システム３１０、５１０は、屈曲状態での伸延距離を表示することができる。システム３１０、５１０は、屈曲状態での伸延距離を記録することができる。システム３１０、５１０は、屈曲状態での伸延距離を記憶することができる。システム３１０、５１０は、屈曲状態での伸延距離と伸展状態での伸延距離とを比較することができる。システム３１０、５１０は、屈曲状態での伸延距離と伸展状態での伸延距離とが異なる場合には、調節距離を計算することができる。使用者は、この調節距離だけドリルガイド３８０を調節することができる。使用者は、調節距離だけ分離している平行な開口３８２の列を利用すればよい。使用者は、伸延距離に関係する切除ガイド５８０を利用することができる。使用者は、平行なノッチ５８２の列を利用して、後方切断のための線をマークすることができる。
システム３１０、５１０は、内側伸延距離を計算することができる。システム３１０、５１０は、外側伸延距離を計算することもできる。内側伸延距離および外側伸延距離は、部分的に伸延距離に基づいて決定することができる。内側伸延距離および外側伸延距離は、部分的に後顆の角度に基づいて決定することもできる。システム３１０、５１０は、内側伸延距離を表示することができる。システム３１０、５１０は、外側伸延距離を表示することができる。システム３１０、５１０は、内側伸延距離を記録することができる。システム３１０、５１０は、外側伸延距離を記録することができる。システム３１０、５１０は、内側伸延距離を記憶することができる。システム３１０、５１０は、外側伸延距離を記憶することができる。システム３１０、５１０は、内側伸延距離および／または外側伸延距離を動的に提供することができる。システム３１０、５１０は、内側伸延距離および／または外側伸延距離をリアルタイムに提供することができる。
システム３１０、５１０は、切断の検証を行うことができる。システム３１０、５１０は、遠位大腿骨切断（ＤＦＣ）の切断検証を行うことができる。ＤＦＣでは、大腿骨の遠位（すなわち下側）部分を除去する。システム３１０、５１０は、後大腿骨切断（ＰＦＣ）の切断検証を行うことができる。ＰＦＣでは、後顆の一部分を除去する。システム５１０を利用して、ＰＦＣに関係する大腿骨にマークすることができる。システム３１０、５１０は、大腿骨の１箇所または複数箇所の切断の切断検証を行うことができる。システム３１０、５１０は、脛骨の１箇所または複数箇所の切断の切断検証を行うことができる。
システム３１０、５１０は、本明細書に記載する大腿骨準備システム１０および脛骨準備システム２１０の手術用配向デバイス１４および／または基準センサデバイス１６を利用することができる。システム３１０、５１０は、手術用配向デバイス１４のための取付け部を提供することができる。システム３１０、５１０は、基準センサデバイス１６のための取付け部を提供することができる。システム３１０、５１０は、ドリルガイド３８０のための取付け部を提供することができる。システム３１０、５１０は、切除ガイド５８０の取付けを可能にすることができる。本明細書に記載するシステムは、本明細書に記載するガイドを含む本明細書に記載する任意のサブシステムと併用性を有することができる。ドリルガイド３８０は、脛骨ベースプレート３１４に結合することができる。ドリルガイド３８０は、大腿骨ベースプレート３５４から回転可能に独立していることがある。ドリルガイド３８０は、万能ブロックの仕様に合わせてドリル穴を案内することができる。ドリルガイド３８０は、切断ブロックを脛骨切除部と平行になるように案内することができる。切除ガイド５８０は、脛骨ベースプレート５１４に結合することができる。切除ガイド５８０は、大腿骨ベースプレート５５４から回転可能に独立していることがある。切除ガイド５８０は、後方切断を脛骨切除部と平行になるように案内することができる。
システム３１０、５１０は、伸延力を与えることができる。システム３１０、５１０は、伸展状態および屈曲状態で機械的に伸延を行うことができる。システム３１０、５１０は、既知の伸延力を与えることができる。いくつかの実施形態では、既知の伸延力は、８０Ｎと１００Ｎの間である。いくつかの実施形態では、伸延力は、１５０Ｎと２００Ｎの間である。いくつかの実施形態では、既知の伸延力は、５０Ｎ超、６０Ｎ超、７０Ｎ超、８０Ｎ超、９０Ｎ超、１００Ｎ超、１１０Ｎ超、１２０Ｎ超、１３０Ｎ超、１４０Ｎ超、１５０Ｎ超、１６０Ｎ超、１７０Ｎ超、１８０Ｎ超、１９０Ｎ超、２００Ｎ超、２１０Ｎ超、２２０Ｎ超、２３０Ｎ超、２４０Ｎ超、２５０Ｎ超などである。
ディスプレイ２６は、目盛の視認以外の伸延距離を決定する方法を提供することができる。ディスプレイ２６は、伸延距離のデジタル出力を提供することができる。ディスプレイ２６は、目盛の視認より迅速な伸延距離を決定する方法を提供することができる。ディスプレイ２６は、目盛の視認より正確な伸延距離を決定する方法を提供することができる。ディスプレイ２６は、使用者に見える目盛より使い易いことがある。ディスプレイ２６のデータ出力は、リアルタイムであることがある。ディスプレイ２６は、術野内に位置決めすることができる。ディスプレイ２６は、処置中に使用者に見えるように位置決めすることができる。
ディスプレイ２６は、重要な解剖学的特徴に対する視覚的基準を提供することができる。ディスプレイ２６は、ホワイトサイド線に対する視覚的基準を提供することがある。ディスプレイ２６は、上顆軸に対する視覚的基準を提供することがある。ディスプレイ２６は、機械軸に対する視覚的基準を提供することがある。
システム３１０、５１０は、バランシングされた直角の屈曲時の隙間を提供することができる。システム３１０、５１０は、バランシングされた屈曲時の隙間を測定する能力の向上をもたらすことができる。システム３１０、５１０は、バランシングされた屈曲時の隙間を実現する能力の向上をもたらすことができる。システム３１０、５１０は、大腿骨の構成要素を回転可能に位置合わせするためのガイドを提供することができる。システム３１０、５１０は、処置中の測定値の記録の改善をもたらすことができる。システム３１０、５１０は、処置中の測定値の記憶の改善をもたらすことができる。
いくつかの使用方法では、処置は、以下のステップのうちの１つまたは複数を含むことがある。使用者は、遠位大腿骨切除を完了することができる。遠位大腿骨切除は、冠状面内の大腿骨の機械軸に対して直交していることがある。使用者は、本明細書に記載する大腿骨準備システム１０を使用することができる。使用者は、脛骨切除を完了することができる。脛骨切除は、冠状面内の大腿骨の機械軸に対して直交していることがある。使用者は、本明細書に記載する脛骨準備システム２１０を使用することができる。使用者は、脛骨と大腿骨の間にシステム３１０、５１０を挿入することができる。使用者は、膝を完全伸展状態で伸延することができる。
システム３１０、５１０は、本明細書に記載する手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６を含むことがある。いくつかの実施形態では、システム３１０、５１０は、ジャイロ伝搬を使用して、脛骨切除部と大腿骨切除部の間の冠状面角度を測定することができる。使用者は、大腿骨剛体上に手術用配向デバイス１４を取り付けることができる。例えば、使用者は、第２の結合器３７４、５７４上に手術用配向デバイス１４を取り付けることができる。基準センサデバイス１６は、手術用配向デバイス１４に対して固定された角度をなす。例えば、使用者は、基準センサデバイス１６を第３の結合器３７８上に取り付けることができる。手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６は、ゼロ設定することができる。手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６内のジャイロスコープが、ゼロ設定されることがある。基準センサデバイス１６は、脛骨剛体まで移動させることができる。例えば、使用者は、基準センサデバイス１６を第１の結合器３２４、５２４上に取り付けることができる。使用者は、手術用配向デバイス１４のディスプレイ２６上で脛骨／大腿骨角度を読み取ることができる。
使用者は、必要に応じて靱帯を解放して、目標角度を実現することができる。いくつかの方法では、目標角度はゼロである。使用者は、伸延距離（伸展時の隙間）を記録することができる。使用者は、伸展状態の脚からシステム３１０、５１０を取り外すことができる。
使用者は、膝を９０°屈曲させることができる。使用者は、脛骨と大腿骨の間にシステム３１０、５１０を挿入することができる。使用者は、屈曲状態で伸延を適用することができる。使用者は、手術用配向デバイス１４のディスプレイ２６上で屈曲時の隙間を読み取ることができる。使用者は、屈曲時の隙間を、マーキング３４０、５４０から視覚的に読み取ることができる。使用者は、屈曲時の隙間と伸展時の隙間とを一致させるのに必要な前後シフトを計算することができる。
いくつかの使用方法では、使用者は、ドリルガイド３８０を取り付け、直前のステップにおける適当なＡＰシフトで穴を穿孔することができる。いくつかの使用方法では、使用者は、加速度計の測定値から、手術用配向デバイス１４上の後顆角度を測定することができる。使用者は、インプラントサイジング／ドリルガイドをこの角度に設定することができる。いくつかの使用方法では、使用者は、ドリルガイド３８０を取り付け、直前のステップにおける適当なＡＰシフトで穴を穿孔するか、あるいは加速度計の測定値から手術用配向デバイス１４上の後顆角度を測定して、インプラントサイジング／ドリルガイドをこの角度に設定するか、いずれかを行う。いくつかの実施形態では、万能切断ブロック３９４が、穿孔されたガイド穴の正確な位置合わせによって後方切除スロットが脛骨切除部と平行な状態で位置付けられるので、屈曲状態では軟部組織の解放が不要である。この方法は、インプラントサイジング／ドリルガイドを遠位切除表面に取り付けるステップを含むことがある。この方法は、それ以前に完了していない場合には、穴を穿孔するステップを含むことがある。使用者は、インプラントのサイズを読み取り、適当な万能切断ブロックを選択すればよい。使用者は、サイジング／ドリルガイドを取り外すことができる。使用者は、切断ブロックを、穿孔した穴を用いて位置付けて、取り付けることができる。使用者は、切除を完了することができる。
いくつかの使用方法では、使用者は、切除ガイド５８０を取り付けて、直前のステップにおける適当なＡＰシフトで大腿骨を切断することができる。いくつかの使用方法では、使用者は、後方切断の前に手術用配向デバイス１４上の後顆角度を測定することができる。いくつかの実施形態では、後顆角度は、屈曲状態でのみ測定される。使用者は、インプラントサイジング／ドリルガイドをこの角度に設定することができる。いくつかの方法では、使用者は、後方切断を行う。いくつかの方法では、使用者は、後方切断に基づいて１箇所または複数箇所の追加の切断を行う。いくつかの方法では、使用者は、インプラントの製造業者からの指定に基づいて１箇所または複数箇所の追加の切断を行う。いくつかの方法では、使用者は、製造業者から提供される切断ガイドに基づいて１箇所または複数箇所の追加の切断を行う。いくつかの実施形態では、伸展状態で軟部組織を解放して、伸展時の隙間をバランシングする。いくつかの実施形態では、軟部組織は、屈曲状態では解放されない。
本明細書に提示するシステムおよび方法は、膝関節置換処置の文脈で説明したが、これらのシステムおよびまたはその構成要素、ならびにこれらの方法は、限定されるわけではないが肩関節置換処置および股関節置換処置など、他のタイプの医療処置でも同様に使用することができる。
さらに、本明細書に提示するシステムおよび方法は、個別の構成要素およびアセンブリの文脈で説明したが、いくつかの実施形態では、これらのアセンブリのうちの１つまたは複数が、外科医によって使用されるキットの形態で提供されることがある。例えば、いくつかの実施形態では、キットが、上述した大腿骨準備システム１０および脛骨準備システム２１０の構成要素の各々を備えることがある。いくつかの実施形態では、キットが、手術用配向デバイス１４および基準センサデバイス１６のみを備えることがある。いくつかの実施形態では、キットが、大腿骨準備システム１０のみを備える、または脛骨準備システム２１０のみを備えることがある。いくつかの実施形態では、キットが、システム３１０、５１０のみを備えることがある。その他の様々な組合せおよびキットも可能である。
これらの発明を、特定の実施形態および実施例の文脈で開示したが、本発明は、これらの具体的に開示した実施形態を超えて、本発明のその他の代替の実施形態および／または使用法、ならびにそれらの明白な修正形態および均等物にも及ぶことは、当業者なら理解するであろう。さらに、本発明のいくつかの変形形態を図示し、詳細に説明したが、本発明の範囲に含まれるその他の修正形態も、本開示に基づいて当業者には容易に明らかになるであろう。また、実施形態の具体的な特徴および態様を様々に組み合わせたり、部分的に組み合わせたりすることも可能であり、それらの組合せまたは部分的な組合せも本発明の範囲に含まれるものと企図されている。開示した実施形態の様々な特徴および態様を、互いに組み合わせたり、互いで置換したりして、開示した本発明の様々な様式を構成することもできることも理解されたい。したがって、本明細書に開示する本発明の少なくとも一部の範囲は、上述のように開示した特定の実施形態によって限定されないものと意図されている。
１０ 大腿骨準備システム
１２ 大腿骨ジグアセンブリ
１４ 手術用配向デバイス
１６ 基準センサデバイス、基準デバイス
１８ 第１の結合デバイス
２０ 第２の結合デバイス
２６ ディスプレイ
２８ ユーザ入力デバイス
９２ 切断ブロック
２１０ 脛骨準備システム
２１２ 脛骨ジグアセンブリ
２１４ ランドマーク取得アセンブリ
２２０ 細長部材
２２６ 正中基準プローブアセンブリ
２２７ マーキング
２２８ 基準センサデバイスインタフェース
２３０ 配向デバイスインタフェース
２３２ 切断ブロック
３１０ 切除平面配向システム
３１２ 脛骨システム
３１４ 脛骨ベースプレート
３２０ 延長部材
３２２ 取付けブロック
３２４ 第１の結合器
３２６ 追加の結合器
３３０ ガイド部分
３３２ ポスト
３３６ 調節デバイス
３３８ インタフェース
３４０ マーキング
３４４ カメラ
３４８ 止め金
３５０ ラチェット
３５２ 大腿骨システム
３５４ 大腿骨ベースプレート
３６０ 延長部材
３６６ ポストマウント
３６８ 回転インタフェース
３７０ 取付け機構
３７４ 第２の結合器
３７６ ブラケット
３７８ 第３の結合器
３８０ ドリルガイド
３８２ 開口
５１０ システム
５１２ 脛骨システム
５１４ 脛骨ベースプレート
５２０ 延長部材
５２２ 取付けブロック
５２４ 第１の結合器
５３０ ガイド部分
５３２ ポスト
５３６ 調節デバイス
５４０ マーキング
５４８ 止め金
５５０ ラチェット
５５２ 大腿骨システム
５５４ 大腿骨ベースプレート
５６０ 延長部材
５６６ ポストマウント
５７０ 取付け機構
５７４ 第２の結合器
５７６ ブラケット
５８０ 切除ガイド
５８２ ノッチ
５８８ マーキング
６００ 可動インタフェース
６１０ 可動インタフェースロック
６１２ ターンバックル
６１４ 肩付きねじ
６２４ マーキング
６５０ トルクドライバ

Claims (68)

  1. 関節置換処置中に切断面を配向する整形外科用システムであって、
    脛骨用部材と、
    大腿骨用部材と、
    前記脛骨用部材および前記大腿骨用部材のうちの少なくとも一方に結合された、または結合するように構成された、手術用配向デバイスと、を備え、前記手術用配向デバイスが、
    筐体と、
    関節を伸延している間に３次元基準座標系における前記手術用配向デバイスの配向を監視するように構成された慣性センサと、
    前記関節の伸延に関係する測定値を表示するように構成された表示画面を備えるユーザインタフェースと、を備える、整形外科用システム。
  2. 前記脛骨用部材および前記大腿骨用部材のうちの前記少なくとも一方に結合された、または結合するように構成された、基準センサデバイスをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記手術用配向デバイスが、前記大腿骨用部材に結合するように構成され、前記基準センサデバイスが、前記脛骨用部材に結合するように構成される、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記慣性センサが、少なくとも１つのジャイロスコープセンサ、加速度計センサ、傾きセンサ、および／あるいは前記手術用配向デバイスの配向を測定する、かつ／または前記手術用配向デバイスの配向の決定を容易にするように構成された、その他のそれらに類する１つまたは複数のデバイスを含む、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記慣性センサが、基準点、基準線、基準平面、および／または重力ゼロを基準とする測定値を提供するように構成されることがある、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記慣性センサが、角度位置変化を検出するように構成されたジャイロスコープセンサ、または直線位置変化を検出するように構成された加速度計を含む、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記脛骨用部材に結合されたドリルガイドをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記脛骨用部材に結合された切除ガイドをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  9. カメラを備える基準センサデバイスをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記カメラが、前記基準センサデバイスの筐体の長手方向軸を横切るように配向される、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記カメラが、膝関節の前記伸延に関係する前記測定値の画像を取り込むように構成される、請求項９に記載のシステム。
  12. 前記測定値が、脛骨と大腿骨の間の距離に対応する距離測定値を含む、請求項１に記載のシステム。
  13. 前記測定値が、切除ガイド上の測定マーキングに対応するように設定される、請求項１に記載のシステム。
  14. 前記測定値が、伸展状態での隙間に一致する距離測定値を含む、請求項１に記載のシステム。
  15. 前記測定値が、後大腿骨切断を容易にする距離測定値を含む、請求項１に記載のシステム。
  16. 前記測定値が、脛骨と大腿骨の間の角度に対応する角度測定値を含む、請求項１に記載のシステム。
  17. 前記測定値が、軟部組織の解放を容易にする角度測定値を含む、請求項１に記載のシステム。
  18. 前記整形外科用システムを脛骨に接した状態で安定させる可動インタフェースをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  19. 前記可動インタフェースが、関節裂隙内の前記脛骨用部材の挿入を制限するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
  20. 切除ガイドをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  21. 脛骨用部材、
    大腿骨用部材、
    脛骨ベースプレートが脛骨に対して固定された位置および配向であるときに、前記脛骨用部材に対する前記大腿骨用部材の少なくとも１つの自由度を可能にする調節デバイスであって、
    前記脛骨用部材が脛骨に対して固定された位置および配向であるときに、前記脛骨用部材に対する前記大腿骨用部材の少なくとも１つの異なる追加の自由度を可能にする調節デバイス、
    前記大腿骨用部材に結合されるように構成された第１の配向デバイスであって、
    前記第１の配向デバイスの位置および／または配向を監視するように構成された、筐体内に位置するセンサと、
    前記第１の配向デバイスの位置および／または配向を使用者に通知するように構成されたディスプレイと、
    を備える、第１の配向デバイス、ならびに
    前記脛骨用部材に結合されるように構成された第２の配向デバイスを備える、関節処置で使用される整形外科用配向システム。
  22. 前記センサが、角度位置変化を検出するジャイロスコープセンサ、および／または直線位置変化を検出する加速度計を含む、請求項２１に記載のシステム。
  23. 関節の機械軸の配向を決定するように構成された、請求項２１に記載のシステム。
  24. 前記脛骨用部材に対する前記大腿骨用部材の前記少なくとも１つの自由度が、平行移動である、請求項２１に記載のシステム。
  25. 前記脛骨用部材に対する前記大腿骨用部材の前記少なくとも１つの自由度が、大腿骨と脛骨の間の伸延に関係する、請求項２１に記載のシステム。
  26. 前記脛骨用部材に対する前記大腿骨用部材の前記少なくとも１つの追加の自由度が、回転である、請求項２１に記載のシステム。
  27. 前記調節デバイスが、丸形のガイド部分内で移動するように構成されたポストの丸形部分を含む、請求項２１に記載のシステム。
  28. 前記調節デバイスが、ラックおよびドライブピニオンを含む、請求項２１に記載のシステム。
  29. 前記調節デバイスが、爪およびラチェットを含む、請求項２１に記載のシステム。
  30. 前記調節デバイスが、１５０Ｎから２００Ｎの間の力を印加するように構成される、請求項２１に記載のシステム。
  31. 前記調節デバイスが、丸形または円形の断面を有する部分を含むポストを含む、請求項２１に記載のシステム。
  32. ブラケットをさらに備え、前記第１の配向デバイスが前記ブラケットと結合されたときに、前記第１の配向デバイスの長手方向軸が、前記第２の配向デバイスの長手方向軸からオフセットされている、請求項２１に記載のシステム。
  33. 前記第１の配向デバイスを前記第２の配向デバイスの側方に位置決めするブラケットをさらに備える、請求項２１に記載のシステム。
  34. 前記第２の配向デバイスが、伸延距離に関係するマーキングの画像を取り込むように構成されたカメラを備える、請求項２１に記載のシステム。
  35. 前記第２の配向デバイスが、前記調節デバイスのポストの一部分の画像を取り込むように構成されたカメラを備える、請求項２１に記載のシステム。
  36. 整形外科処置を実行する方法であって、
    第１の慣性センサを備える第１の配向デバイスを膝関節の一部分と結合するステップと、
    第２の慣性センサを備える第２の配向デバイスを前記膝関節の一部分と結合するステップと、
    前記第１の慣性センサまたは前記第２の慣性センサから慣性センサ出力を収集するステップと、
    前記膝関節を伸延するステップと、
    大腿骨を切断するステップと、を含む、方法。
  37. 前記第１の配向デバイスおよび前記第２の配向デバイスによって、前記膝関節に近接する骨の機械軸の場所を決定するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  38. 前記第１の慣性センサまたは前記第２の慣性センサからの前記慣性センサ出力を表示するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  39. 前記第１の慣性センサまたは前記第２の慣性センサからの前記慣性センサ出力を記憶するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  40. 前記処置中の第１の時点における前記慣性センサ出力と第２の時点における前記慣性センサ出力とを比較するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  41. 伸延距離を収集するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  42. 伸延距離を収集するステップが、画像を取り込むステップを含む、請求項４１に記載の方法。
  43. 大腿骨に１本または複数本のピンを挿入するステップをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
  44. 前記１本または複数本のピンに切断ブロックを取り付けるステップをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
  45. 前記膝関節にドリルガイドを結合するステップをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
  46. 第１の慣性センサを備える第１の配向デバイスを、脛骨用部材および大腿骨用部材のうちの少なくとも一方と結合するステップと、
    第２の配向デバイスを、前記脛骨用部材および前記大腿骨用部材のうちの少なくとも一方と結合するステップと、
    前記脛骨用部材および前記大腿骨用部材を関節裂隙に挿入するステップと、
    膝関節を伸延するステップと、
    軟部組織のバランシングを行うステップと、を含む、整形外科処置を実行する方法。
  47. 前記第１の配向デバイスおよび前記第２の配向デバイスによって、肢の機械軸の場所を決定するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
  48. 前記第１の配向デバイスのディスプレイ上に伸延距離を表示するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
  49. 前記第１の配向デバイスのディスプレイ上に大腿骨角度を表示するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
  50. 前記第１の配向デバイスのメモリに伸延距離を記憶するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
  51. 前記第１の配向デバイスのメモリに大腿骨角度を記憶するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
  52. 伸展状態の伸延距離と屈曲状態の伸延距離とを比較するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
  53. 伸延距離を収集するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  54. 伸延距離を収集するステップが、像を取り込むステップを含む、請求項５３に記載の方法。
  55. 第１の配向デバイスを膝関節の一部分に結合するステップが、前記第１の配向デバイスを大腿骨用部材に結合するステップを含む、請求項４６に記載の方法。
  56. 第２の配向デバイスを膝関節の一部分に結合するステップが、前記第２の配向デバイスを脛骨用部材に結合するステップを含む、請求項４６に記載の方法。
  57. 前記膝関節を伸延するステップが、伸展状態の膝関節を伸延するステップを含む、請求項４６に記載の方法。
  58. 伸展時の隙間の距離を記録するステップをさらに含む、請求項５７に記載の方法。
  59. 伸展時の隙間の距離を記録した後で、屈曲状態の膝関節を伸延するステップをさらに含む、請求項５７に記載の方法。
  60. 前記伸展時の隙間の距離を切除ガイド上のマーキングと一致させるステップをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
  61. 前記伸展時の隙間の測定値に対応する後大腿骨切断を実行するステップをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
  62. 前記膝関節を伸延するステップが、伸展状態の膝関節を伸延するステップを含み、前記軟部組織のバランシングを行うステップが、伸展状態の軟部組織のバランシングを行うステップを含む、請求項４６に記載の方法。
  63. 前記軟部組織のバランシングを行うステップが、伸展状態でのみ前記軟部組織のバランシングを行うステップを含む、請求項４６に記載の方法。
  64. 伸展状態および屈曲状態での大腿骨回転角度を測定するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
  65. 屈曲状態での大腿骨回転角度を記録するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
  66. 関節置換処置中に切断切断面を配向する整形外科用システムであって、
    脛骨に結合された脛骨用部材と、
    前記脛骨用部材に結合されたガイドと、
    脛骨または大腿骨の少なくとも一方に結合された、または結合するように構成された、手術用配向デバイスと、を備え、前記手術用配向デバイスが、
    筐体と、
    関節を伸延している間に３次元基準座標系における前記手術用配向デバイスの配向を監視するように構成された慣性センサと、
    大腿骨の回転に関係する測定値を表示するように構成された表示画面を備えるユーザインタフェースと、を備える、整形外科用システム。
  67. 前記ガイドが、大腿骨へのピンの挿入を案内するように構成される、請求項６６に記載のシステム。
  68. 前記ガイドが、後大腿骨切断を案内するように構成される、請求項６６に記載のシステム。
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