JP2020511231A - 股関節交換ナビゲーションシステムおよび方法 - Google Patents
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2017年3月14日に出願された米国仮出願第62/471,185号、および、2017年6月16日に出願された米国仮出願第62/521,097号明細書を含む、外国のまたは国内の優先権主張が本出願とともに提出された出願データシートの中に識別されている任意のおよびすべての出願は、それぞれ、37 CFR 1.57の下で、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
1.股関節ナビゲーションシステム
図1は、解剖学上のランドマークを参照して股関節手技をナビゲートするように適合された股関節ナビゲーションシステム600を示している。システム600は、図1の中の骨盤の上に装着されて示されており、図1の中の骨盤は、簡単にするためにボックスとして示されている。システム600は、本明細書で説明されているように、後方アプローチのために骨盤の上に装着され得る。システム600は、本明細書で説明されているように、前方アプローチのために骨盤の上に装着され得る。
いくつかの使用の方法において、システム600は、図6Aに示されている光学コンポーネント174を含む。いくつかの実施形態では、光学コンポーネント174は、外科的配向デバイスに一体化されている。いくつかの実施形態では、光学コンポーネント174は、外科的配向デバイス172とは別個のコンポーネントであることが可能である。光学コンポーネント174は、患者と連結されることになる固定具に隣接して、たとえば、患者の骨盤のより近くに、外科的配向デバイス172の下方に位置し得る。光学コンポーネント174は、外科的配向デバイス172のそばに、または、外科的配向デバイス172に隣接して、または、外科的配向デバイス172の上方に位置し得る。外科的配向デバイス172のディスプレイは、光学コンポーネント174を使用する方法に関する取扱説明を含むことが可能である。
図7は、股関節ナビゲーションシステム700を図示している。図8A〜図8Bは、図7のシステム700の固定ベース702の実施形態を図示している。図9は、図7のシステム700の第1のアセンブリ704の実施形態を図示している。図10A〜図10Dは、図7のシステム700の第2のアセンブリ706の実施形態を図示している。
1.後方アプローチのための方法
図1〜図10Dは、後方アプローチからの股関節手技をナビゲートするように適合された股関節ナビゲーションシステム600、700を図示している。方法は、システム700に関して説明されているが、本明細書または以下の公報において説明されている任意のシステムが利用され得る:2015年3月10日に出願された米国特許出願公開第2016/0242934号明細書;2013年3月13日に出願された米国特許出願公開第2014/0052149号明細書;2009年9月10日に出願された米国特許出願公開第2010/0137871号明細書、それらのすべては、その全体が参照により組み込まれている。
。外科医は、固定ピン710、712の発散または曲げを最小化することが可能である。
ように、カップ設置の後に大腿骨を再位置決めすることが可能である。
と相互作用するように構成されている。ユニバーサルインパクタアダプタ350の1つまたは複数の磁石354は、インパクタの1つまたは複数の磁石を引き付けて連結するように構成され得る。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の磁石354は、インパクタのシャフトの上または中に配設されている磁気材料を引き付けるように構成され得る。いくつかの実施形態では、インパクタまたはその一部分は、磁気材料を含む。いくつかの実施形態では、インパクタ全体は、磁気的になっている。ユニバーサルインパクタアダプタ350の1つまたは複数の磁石354は、ユニバーサルインパクタアダプタ350および第4のカプラ342が、組み立てられたときに、インパクタとともに自己支持形の構造体を形成することを可能にすることができる。第4のカプラ342は、インパクタの任意の移動により、第4のカプラおよびそれに連結されている基準センサデバイス204の移動を訂正するように、剛性に連結され得る。ユニバーサルインパクタアダプタ350の1つまたは複数の磁石354は、インパクタと配向センシングデバイス204との間の望ましくない移動を低減させるかまたは防止することが可能である。
の実施形態では、光学コンポーネント174、194は再使用可能である。
1.前方アプローチに関する方法
図1〜図5Cは、前方アプローチからの股関節手技をナビゲートするように適合された股関節ナビゲーションシステム600を図示している。図7〜図10Dは、前方アプローチから股関節手技をナビゲートするように適合された股関節ナビゲーションシステム700を図示している。方法は、システム600に関連して説明されているが、本明細書または以下の公報に説明されている任意のシステムが利用され得る:2015年3月10日に出願された米国特許出願公開第2016/0242934号明細書;2013年3月13日に出願された米国特許出願公開第2014/0052149号明細書;2009年9月10日に出願された米国特許出願公開第2010/0137871号明細書、それらのすべては、その全体が参照により組み込まれている。股関節交換に対する前方アプローチは、有利には、後方アプローチよりも低侵襲性であることが可能である。とりわけ、前方アプローチは、より小さい切開、より少ない軟部組織解離、および、より短い患者の回復時間を可能にすることができる。
図28Aは、前骨盤平面の側面図を図示している。前骨盤平面は、本明細書で説明されているように、ASIS間ラインを含む。図28Bは、前骨盤平面と調節された平面との間の比較を図示している。図28A-1および図28B-1は、ASISが整合されているシステムの別の側面図を図示している。図28Bは、前骨盤平面および調節された平面の側面図を図示している。図28Cは、前骨盤平面および調節された平面の上面図を図示している。本明細書で説明されているように、前骨盤平面および調節された平面は、両方ともASIS間ラインを含有している。また、前骨盤平面は、平面を画定するためにポイント3を含有している。調節された平面は、平面を画定するために重力の方向を利用する。いくつかの実施形態では、前骨盤平面および調節された平面は、図28Bおよび図28B-1に示されているように、ASIS間ラインの周りに同軸になっている。調節された平面は、ASIS間ラインの周りの前骨盤平面の回転である。調節された平面および前骨盤平面は、図28Bおよび図28B-1に示されているように、角度アルファを形成することが可能である。角度アルファは、骨盤の傾きの測定であることが可能である。角度アルファは、前骨盤平面からの水平方向に対する差を測定することが可能である。角度アルファは、前骨盤平面を調節することが可能であり、カップ角度が、手術後のX線に示されているものとより密接にマッチするようになっている。いくつかの実施形態では、調節された平面は、傾きに関して調節する。いくつかの実施形態では、調節された平面は、ASIS間ラインに対する恥骨の傾きに関して調節する。
図29は、外科的配向デバイス172の対話型ユーザインターフェースの1つの実施形態によって発生される股関節方法に関するスクリーンディスプレイを示している。配向センシングデバイス204が、インパクタ300Aに取り付けられるか、または、ユニバーサルインパクタアダプタ350、352に連結されている任意の他のインパクタに取り付けられると、外科的配向デバイス172は、基準平面に対するインパクタのレントゲン写真上の外転角度および前捻角度を表示することが可能である。基準平面は、前面骨盤平面、前骨盤平面、テーブル平面、調節された平面などを含む任意の平面であることが可能である。外科的配向デバイス172は、2つ以上の平面に対する外転角度および前捻角度を表示することが可能である。図示されている実施形態では、外科的配向デバイス172は、前骨盤平面に対するレントゲン写真上の外転角度および前捻角度を表示することが可能である。外科的配向デバイス172は、前骨盤平面に対する「骨盤」角度を表示する。前骨盤平面は、解剖学的ランドマークからの入力に基づいている。図示されている実施形態では、外科的配向デバイス172は、調節された平面に対するレントゲン写真上の外転角度および前捻角度を表示することが可能である。外科的配向デバイス172は、調節された平面に対する「調節された」角度を表示する。調節された平面は、基準平面であり、そこでは、前骨盤平面が、その上位下位軸線が平らなテーブルに対して平行になるまで、ASIS間軸線の周りに回転される。これは、骨盤の傾きに関して効果的に調節する。「調節された」角度は、水平方向の平面を使用する手術後のX線と相関することが可能である。
18b ターゲットプローブ
18c ターゲットプローブ
18d ターゲットプローブ
18e ターゲットプローブ
106 細長い部材
107 解剖学的接触部分
108 ターゲット部分
109 インサイズドレープ
110 ターゲット形状
172 外科的配向デバイス
174 光学コンポーネント
176 ブラケット
178 調節機構
180 光
182 大腿部
184 カメラ
190 装着機構
192 装着機構
194 光学コンポーネント
196 磁石
198 磁石
202 第1の表面
204 第2の表面、配向センシングデバイス
300A インパクタ
300B インパクタ
312A シェル
340 スプリング部材
342 第4のカプラ
344 スプリング部材
348 先端部コンポーネント
350 ユニバーサルインパクタアダプタ
352 ユニバーサルインパクタアダプタ
354 磁石
356 クランプ
358 凹部
600 股関節ナビゲーションシステム
602 固定ベース
604 第1のアセンブリ
606 第2のアセンブリ
610 固定ピン
612 固定ピン
620 プラットフォーム
622 サポート
624 固定デバイス
630 ディボット
632 第1のカプラ
634 スロット
635 細長いポスト
636 テーパ付き表面
638 骨盤ブラケット
640 ロックレバー
642 ディテント
644 エクステンション
646 マウント
648 第2のカプラ
652 プローブブラケット
654 ロックレバー
656 ディテント
658 マウント
660 枢動ピン
662 ドック
664 貫通ルーメン
668 第3のカプラ
670 エクステンション
672 マウント
676 プローブインレイ
678 プローブ
680 遠位端部
682 マーキング
700 システム
702 固定ベース
704 第1のアセンブリ
706 第2のアセンブリ
710 固定ピン
712 固定ピン
720 プラットフォーム
722 サポート
724 固定デバイス
726 関節接合部
727 ロック
728 ヘッド
729 接触表面
730 ディボット
732 第1のカプラ
734 スロット
735 細長いポスト
736 テーパ付き表面
738 ブラケット
740 ロックレバー
742 ディテント
744 エクステンション
746 マウント
748 第2のカプラ
752 プローブブラケット
754 ロックレバー
756 ディテント
758 マウント
760 枢動ピン
762 ドック
764 貫通ルーメン
766 ロック
768 第3のカプラ
770 エクステンション
772 マウント
776 プローブインレイ
778 プローブ
780 遠位端部
782 マーキング
784 トラッカー
790 キャリブレーション固定具
792 ドライバ
Fm マーク
Claims (65)
- 医療用プロテーゼを位置決めする方法であって、
測定デバイスによって垂直方向の平面を確立するステップと、
ポイントに接触するようにプローブを位置決めするステップと、
関節を交換する前に、前記プローブが前記ポイントに接触しているときに、前記プローブの位置を記録するステップと、
前記関節を交換した後に、前記プローブが前記ポイントに接触しているときに、前記プローブの第2の位置を記録するステップと
を含み、
前記第1の位置と前記第2の位置との間の比較は、脚の長さまたは関節オフセットの変化を示す、方法。 - 前記測定デバイスおよび前記プローブを患者に連結するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ポイントは、構造体である、請求項1に記載の方法。
- 前記ポイントは、バリである、請求項1に記載の方法。
- 前記ポイントは、解剖学上のランドマークである、請求項1に記載の方法。
- 前記垂直方向の平面に対するカップ角度を決定するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記垂直方向の平面に対して所定の角度で医療用プロテーゼを位置決めするステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記関節を交換した後に、前記大腿骨を手動で再位置決めするステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、測定デバイスによって水平方向の平面を確立するステップをさらに含み、前記垂直方向の平面および前記水平方向の平面が、座標基準系を画定する、請求項1に記載の方法。
- 医療用プロテーゼを位置決めする方法であって、
測定デバイスによって垂直方向の平面を確立するステップと、
患者の脚の上に光のパターンを投射するステップと、
患者の前記脚の上の前記光の入射を記録するステップと、
カップを挿入することによって、関節を交換するステップであって、前記カップの1つまたは複数の角度は、前記垂直方向の平面に対して測定される、ステップと、
前記関節を交換した後に、前記患者の前記脚の上に前記光のパターンを投射するステップと、
前記光の入射の記録を前記光のパターンと整合させるように、前記脚を再位置決めするステップと
を含む、方法。 - 脱臼前にポイントに接触しているときに、プローブの位置を記録するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 計装後にポイントに接触しているときに、プローブの位置を記録するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 脚の長さの変化を決定するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記垂直方向の平面における脚の長さの変化を決定するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 関節オフセットの変化を決定するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記垂直方向の平面に対して垂直の平面における関節オフセットの変化を決定するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記方法は、測定デバイスによって水平方向の平面を確立するステップをさらに含み、前記垂直方向の平面および前記水平方向の平面が、座標基準系を画定する、請求項10に記載の方法。
- 前記座標基準系においてポイントを記録するステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記座標基準系において手術前にポイントを記録するステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記座標基準系において手術後にポイントを記録するステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 患者の寛骨臼の中の寛骨臼人工ソケットの正しい配向を取得する際に、外科医を支援するための外科的システムであって、器具は、
サポートデバイスと、
カプラを有する第1の電子的な配向デバイスであって、前記カプラは、前記第1の電子的な配向デバイスを前記サポートデバイスに解放可能に連結するためのものであり、前記第1の電子的な配向デバイスは、少なくとも1つの慣性センサを含む、第1の電子的な配向デバイスと
を含み、
前記第1の電子的な配向デバイスおよび前記第2の電子的な配向デバイスは、重力の方向に基づいて基準平面を確立するように適合されている、外科的システム。 - 前記外科的システムは、ベース部分および細長い部材を含むプローブアセンブリをさらに含み、前記細長い部材は、前記ベース部分に対して枢動および並進するように構成されており、前記プローブアセンブリは、第2の電子的な配向デバイスを含み、前記第2の電子的な配向デバイスは、少なくとも1つの慣性センサを含む、請求項21に記載の外科的システム。
- 前記第1の電子的な配向デバイスおよび前記第2の電子的な配向デバイスは、前記プローブがポイントに接触しているときに、ポイントを記録するように適合されている、請求項21に記載の外科的システム。
- 前記第1の電子的な配向デバイスおよび前記第2の電子的な配向デバイスは、前記プローブが手術前におよび手術後にポイントに接触しているときに、ポイントを記録するように適合されている、請求項21に記載の外科的システム。
- 前記第1の電子的な配向デバイスの前記少なくとも1つの慣性センサ、または、前記第2の電子的な配向デバイスの前記少なくとも1つの慣性センサは、加速度計を含む、請求項21に記載の外科的システム。
- 前記基準平面は、垂直方向の平面を含む、請求項21に記載の外科的システム。
- 前記第1の電子的な配向デバイスは、前記基準平面に対する前記第2の電子的な配向デバイスの角度位置の変化のインジケーションを提供するように構成されたディスプレイを含む、請求項21に記載の外科的システム。
- 光のパターンを投射するように構成されている光学コンポーネントをさらに含む、請求項21に記載の外科的システム。
- ジグアセンブリと、
前記ジグアセンブリに不動的に連結されるように構成されている第1の慣性ナビゲーションデバイスと、
光のパターンを投射するように構成されている光学コンポーネントであって、前記光のパターンの入射が記録され、大腿骨を手術前の位置に再整合させる際に、ユーザを支援することが可能である、光学コンポーネントと、
プローブがポイントに触れるように移動されているときに、前記プローブの配向を決定するように構成されている第2の慣性ナビゲーションデバイスと
を含む、股関節ナビゲーションシステム。 - 前記光のパターンは、十字線である、請求項29に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記光のパターンは、2つのラインである、請求項29に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記光のパターンは、3つのポイントである、請求項29に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記光学コンポーネントは、1つまたは複数の磁石によって前記ジグアセンブリに連結するように構成されている、請求項29に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記股関節ナビゲーションシステムは、前記光のパターンを記録するかまたは表示するためのターゲットプローブをさらに含み、前記ターゲットプローブは、解剖学的接触部分およびターゲット部分を含む、請求項29に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記解剖学的接触部分およびターゲット部分は、別個のコンポーネントである、請求項34に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記解剖学的接触部分は、切開ドレープを含む、請求項34に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- インパクタと、
前記インパクタと不動的に連結されるように、および、前記インパクタから連結解除されるように構成されているカプラと、
前記カプラに不動的に連結されるように構成されている慣性ナビゲーションデバイスと
を含み、
前記慣性ナビゲーションデバイスは、前記インパクタが移動されているときに、前記インパクタの配向を決定するように構成されている、股関節ナビゲーションシステム。 - 前記カプラを含むユニバーサルインパクタアダプタをさらに含む、請求項37に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記ユニバーサルインパクタアダプタは、前記インパクタに除去可能に連結されるように構成されている、請求項38に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記ユニバーサルインパクタアダプタは、クランプを含む、請求項38に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記ユニバーサルインパクタアダプタは、磁石を含む、請求項38に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 医療用プロテーゼを位置決めする方法であって、
測定デバイスおよびプローブを患者に連結するステップと、
第1のポイントに接触するように前記プローブを位置決めするステップと、
前記プローブが前記第1のポイントに接触しているときに、前記プローブの位置を記録するステップと、
第2のポイントに接触するように前記プローブを位置決めするステップと、
前記プローブが前記第2のポイントに接触しているときに、前記プローブの前記位置を記録するステップと、
第3のポイントに接触するように前記プローブを位置決めするステップと、
前記プローブが前記第3のポイントに接触しているときに、前記プローブの前記位置を記録するステップと
を含み、
前記第1のポイント、前記第2のポイント、および前記第3のポイントが、平面を画定しており、前記平面は、重力の方向によって回転され、調節された平面を画定することが可能である、方法。 - 前記方法は、前記測定デバイスを第2の測定デバイスと連結するステップをさらに含み、前記第2の測定デバイスは、デジタルディスプレイを含み、前記プローブの位置変化のインジケーションを提供する、請求項42に記載の方法。
- 前記第1のポイントは、同側ASISである、請求項42に記載の方法。
- 前記第2のポイントは、対側ASISである、請求項42に記載の方法。
- 前記重力の方向を測定するために前記プローブを水平方向に位置決めするステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記基準平面に対してカップ角度を決定するステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記調節された平面に対して所定の角度で医療用プロテーゼを位置決めするステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記第1のポイントおよび前記第2のポイントは、ASIS間ラインを画定する、請求項42に記載の方法。
- 前記第1のポイント、前記第2のポイント、および前記第3のポイントは、前記前骨盤平面を画定する、請求項42に記載の方法。
- 前記第3のポイントは、恥骨結合の前方表面である、請求項42に記載の方法。
- 患者の寛骨臼の中の寛骨臼人工ソケットの正しい配向を取得する際に、外科医を支援するための外科的システムであって、器具は、
サポートデバイスと、
カプラを有する第1の電子的な配向デバイスであって、前記カプラは、前記第1の電子的な配向デバイスを前記サポートデバイスに解放可能に連結するためのものであり、前記第1の電子的な配向デバイスは、少なくとも1つの慣性センサを含む、第1の電子的な配向デバイスと、
ベース部分および細長い部材を含むプローブアセンブリであって、前記細長い部材は、前記ベース部分に対して枢動および並進するように構成されており、前記細長い部材は、複数の個別の間隔を離して配置された場所において骨盤の周りに配設されている生体構造にその先端部が接触することを可能にするのに十分な長さを有しており、前記プローブアセンブリは、第2の電子的な配向デバイスを含み、前記第2の電子的な配向デバイスは、少なくとも1つの慣性センサを含む、プローブアセンブリと
を含み、
前記第1の電子的な配向デバイスおよび前記第2の電子的な配向デバイスは、重力の方向に基づいて、および、前記先端部が前記複数の間隔を離して配置された場所に接触しているときの前記少なくとも1つの慣性センサの位置に基づいて、基準平面を確立するように適合されている、外科的システム。 - 前記第1の電子的な配向デバイスの前記少なくとも1つの慣性センサ、または、前記第2の電子的な配向デバイスの前記少なくとも1つの慣性センサは、加速度計を含む、請求項52に記載の外科的システム。
- 前記基準平面は、ASIS間ラインを含む、請求項52に記載の外科的システム。
- 前記第1の電子的な配向デバイスは、前記基準平面に対する前記第2の電子的な配向デバイスの角度位置の変化のインジケーションを提供するように構成されたディスプレイを含む、請求項52に記載の外科的システム。
- ジグアセンブリと、
前記ジグアセンブリに不動的に連結されるように構成されている第1の慣性ナビゲーションデバイスと、
前記ジグアセンブリに移動可能に連結されるように構成されているランドマーク獲得プローブであって、前記ジグアセンブリに対して複数の自由度で移動するように構成されている、ランドマーク獲得プローブと、
前記ランドマーク獲得プローブが解剖学上のランドマークに触れるように移動されているときに、前記ランドマーク獲得プローブの配向を決定するように構成されている第2の慣性ナビゲーションデバイスと
を含み、
前記第1の慣性ナビゲーションデバイス、前記第2の慣性ナビゲーションデバイス、または、前記第1の慣性ナビゲーションデバイスおよび前記第2の慣性ナビゲーションデバイスは、基準平面を決定するためにASIS間ラインの周りに前記前骨盤平面を回転させることによって、傾きに関して調節するように構成されている、股関節ナビゲーションシステム。 - 前記第2の慣性デバイスは、前記第2の慣性デバイスを前記ランドマーク獲得プローブに取り外し可能に接続するように構成されているマウントデバイスを含む、請求項56に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記第2の慣性デバイスは、カメラを含む、請求項56に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記第1の慣性ナビゲーションデバイスは、ディスプレイを含む、請求項56に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記第2の慣性ナビゲーションは、インパクタに連結するように構成されている、請求項56に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- カプラを含むユニバーサルインパクタアダプタをさらに含み、前記第2の慣性ナビゲーションは、前記アダプタによってインパクタに連結するように構成されている、請求項56に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記ユニバーサルインパクタアダプタは、クランプを含む、請求項61に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記ユニバーサルインパクタアダプタは、1つまたは複数の磁石を含む、請求項61に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 光学コンポーネントをさらに含む、請求項56に記載の股関節ナビゲーションシステム。
- 前記光学コンポーネントは、1つまたは複数の磁石によって前記ジグアセンブリに連結するように構成されている、請求項64に記載の股関節ナビゲーションシステム。
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