JP5054372B2 - 人工関節置換術支援装置およびそれを用いた人工関節置換術支援システム - Google Patents

Description

本発明は、変形性関節症等の患者の関節を人工関節に置換する外科手術、すなわち人工関節置換術に関連する。より詳細には、本発明は、その様な人工関節置換術を支援するために用いられる人工関節置換術支援装置と、当該支援装置を使用する人工関節置換術支援システムに関する。

変形性関節症は老化に伴い進行する疾患であり、高齢化社会が予想される我国においては、変形性関節症の患者数が増加することは、確実視されている。
人工関節置換術は、変形性関節症等の患者の関節を切開して、関節を挟む骨を骨切りして、インプラントを骨切り面に装着する外科手術である。変形性関節症に対する極めて有効な治療法として、特に患者が老齢の場合に多く適用されている。

人工関節置換術を施術するに際しては、外科手術（施術）に先立って、施術前に、インプラントの位置や骨切り面を決定し、且つ、骨切り面に装着されるべきインプラントの適正なサイズを決定する「テンプレーティング（或いは「術前テンプレーティング」）」と呼ばれる措置が、術前支援の一部として実行される。
「テンプレーティング」においては、人工関節置換術を施術するべき患者の関節を、その正面及び側面からレントゲン写真を撮影する。そして、正面のレントゲン写真及び側面のレントゲン写真の関節の位置に、透明なシートにインプラントの形状が描かれたテンプレート（以下、「２次元テンプレート」と記載する）を押し当て、以って、インプラントの適正なサイズと、骨切り面とを決定する。

ここで、従来行われている２次元テンプレートを用いたテンプレーティングでは、正面のレントゲン写真と側面のレントゲン写真とが、同じ倍率で撮影されていなければ、正確な骨切り面を決定することが出来ない。
また、正面のレントゲン写真の平面と、側面のレントゲン写真の平面とが、垂直に交差するような相対位置関係になければ、立体的（３次元的）に正確な骨切り面の位置を決定することは出来ない。

しかし、正面のレントゲン写真の平面と側面のレントゲン写真の平面とが垂直に交差する相対位置関係となるように、正面のレントゲン写真と側面のレントゲン写真とを撮影することは困難である。そのため、従来のテンプレーティングにより決定された骨切り面の位置等が不正確になってしまう、という問題点が存在する。
また、従来の２次元テンプレートを用いたテンプレーティングでは、拡大率や縮小率の補正を行うことが出来ない。
その結果、従来の２次元テンプレートを用いたテンプレーティングにより決定された骨切り面の位置やインプラントのサイズを、人工関節置換術における外科手術中に補正しなければならなくなってしまう。すなわち、従来の２次元テンプレートを用いたテンプレーティングは、実際には役に立っていない場合が多いという問題が存在するのである。

従来の２次元テンプレートを用いたテンプレーティングでは、レントゲン写真の撮り直しが必要となることがある。しかし、レントゲン写真を複数回撮影する場合には、患者の放射線被曝の問題が生じてしまう。
それに加えて、例えば膝関節の場合には、患者の膝が屈曲拘縮していると、従来の２次元テンプレートを用いたテンプレーティングを実行出来る様なレントゲン写真を撮影する事自体が困難である。屈曲拘縮した関節の場合は、拡大率が場所によって異なってしまい、従来の２次元テンプレートをレントゲン写真の関節と合わせることが困難であることによる。なお、膝関節においては、２０°〜４５°の屈曲拘縮が良く見受けられる。

その他の従来技術としては、レントゲン装置で撮影されたフィルムとＣＴ装置で得られたデータとを用いてインプラントを装着する骨切り面を、コンピュータにより計算する技術が提供されている（特許文献１参照）。
この従来技術は有用ではあるが、人工関節置換術の支援には十分とは言えない。

また、人工関節置換術を施術するに際して、麻酔を施した患者の下腿にピンを打ち込み、ピンに基台を取り付け、基台上に金属板を積層し、積層された最上面で骨切りを行う技術も提案されている（特許文献２参照）。
この技術も有用ではあるが、上述した問題点を解決するものではない。
特開２００４−８７０７号公報 特開２００４−８７０８号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、人工関節置換術の術前に、インプラントの３次元位置や骨切り面の位置及びインプラントのサイズを適正に決定することが出来る人工関節置換術支援システムと、それに用いられる人工関節置換術支援装置の提供を目的としている。

本発明の人工関節置換術支援装置（マーカー１０）は、本体部（マーカー本体１２）と、本体部（１２）の外縁部に取り付けられた４本のピン（１４−１〜１４−４）と、第１の取付用フランジ（１８−１）を介して本体部に取り付けられ且つ水平方向（矢印Ｌ方向）に延在する水平ピン（１４−５、１４−６）と、第２の取付用フランジ（１８−２）を介して本体部に取り付けられ且つ垂直方向（矢印Ｓ方向）に延在する垂直ピン（１４−７）とを備え、４本のピン（１４−１〜１４−４）の各々は先端部に球状の指示部材（１６−１〜１６−４）を備えており、前記４本のピン（１４−１〜１４−４）及び指示部材（１６−１〜１６−４）は、垂直方向（矢印Ｓ方向）上方（図３以降においては「正面方向」と記載する）から見た場合及び垂直方向に対して（若干の傾斜角度を有して）傾斜する方向から見た場合に相互に重ならない様に配置されており、且つ、水平方向（矢印Ｌ方向：図３以降においては「側面方向」と記載する）から見た場合及び水平方向（矢印Ｌ方向）に対して（若干の傾斜角度を有して）傾斜する方向から見た場合に、相互に重ならない様に配置されていることを特徴としている（請求項１：図１）。

本明細書において、「コンピュータ」なる文言は、いわゆるパソコンやワークステーションのみならず、情報処理機能を有する機器を広く包含する趣旨で用いられている。

上述した人工関節置換術支援装置（マーカー１０）を用いた本発明の人工関節置換術支援システムは、
人工関節置換術を施工するべき患者の関節近傍に前記人工関節置換術支援装置（１０）を配置して２方向（例えば、正面及び側面）から撮影されたレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）が入力されるシステム本体（１１０）と、表示装置（ディスプレイ１１２）とを備え、
システム本体（１１０）は、
レントゲン線源とレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）との間に人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄ）を配置し、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（マーカー影像１０Ｓ）に、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータの影像（ＣＡＤ影像１０Ｍ）を重ね合わせる様に構成されている装置（マーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４）と、
正面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と正面レントゲン写真の平面との相対的な３次元位置関係（正面３者関係）を決定する様に構成されている装置（正面３者関係決定ブロック１２６）と、
側面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と側面レントゲン写真の平面との相対的な３次元位置関係（側面３者関係）とを決定する様に構成されている装置（側面３者関係決定ブロック１２８）と、
正面レントゲン写真に関する３次元位置関係（正面３者関係）と側面レントゲン写真に関する３次元位置関係（側面３者関係）から、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）を決定する様に構成されている装置（相対位置関係決定ブロック１３０）と、
正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）が決定されたレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）の関節における適正な位置に、インプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（インプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬ）を重ね合わせると共に、表示装置（ディスプレイ１１２）に表示する様に構成されている装置（インプラント位置調節ブロック１３２）、
を有することを特徴としている（請求項２：図３）。

或いは、上述した人工関節置換術支援装置（マーカー１０）を用いた本発明の人工関節置換術支援システムは、
システム本体（１１０）と、表示装置（ディスプレイ１１２）とを備え、
システム本体（１１０）は、人工関節置換術を施工するべき患者の関節近傍に前記人工関節置換術支援装置（１０）を配置して２方向（例えば、正面及び側面）から撮影されたレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）が入力され、且つ、人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴ装置（ＣＴスキャナー２１２）で走査した（スキャニングした）データが入力される様に構成されており、そして、該システム本体（１１０）は、
レントゲン線源とレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）との間に人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄ）を配置し、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（マーカー影像１０Ｓ）に、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータの影像（ＣＡＤ影像１０Ｍ）を重ね合わせる様に構成されている装置（マーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４）と、
正面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と正面レントゲン写真の平面との相対的な３次元位置関係（正面３者関係）を決定する様に構成されている装置（正面３者関係決定ブロック１２６）と、
側面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と側面レントゲン写真の平面との相対的な３次元位置関係（側面３者関係）とを決定する様に構成されている装置（側面３者関係決定ブロック１２８）と、
正面レントゲン写真に関する３次元位置関係（正面３者関係）と側面レントゲン写真に関する３次元位置関係（側面３者関係）から、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）を決定する様に構成されている装置（相対位置関係決定ブロック１３０）と、
人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴ装置（ＣＴスキャナー２１２）で走査した（スキャニングした）データから、当該患者の関節における３次元情報を包含する３次元ボリュームデータ（ＶＤＵ、ＶＤＬ）を作成する様に構成されている装置（ボリュームデータ作成ブロック２１６）と、
レントゲン線源とレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）との間に３次元ボリュームデータ（ＶＤＵ、ＶＤＬ）を配置し、その状態を表示装置（ディスプレイ１１２）に表示し、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に写り込んだ関節の部分に、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）の平面に投影された３次元ボリュームデータの影像（ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ）を重ね合わせる様に構成されている装置（ボリュームデータ位置調節ブロック２１４）と、
インプラントの３次元ＣＡＤデータの回旋位置（図１９（ｃ）の矢印Ｒ方向の位置）を調節しつつ、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）が決定され且つ関節の部分に３次元ボリュームデータの影像（ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ）が重ね合わされたレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）の関節における適正な位置に、当該インプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（インプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬ）を重ね合わせて、表示装置（ディスプレイ１１２）に表示する様に構成されている装置（インプラント位置調節ブロック１３２）、
を有することを特徴としている（請求項３：図１４）。

上述した人工関節置換術支援装置（マーカー１０）を用いた人工関節置換術支援方法（請求項２）をコンピュータに実行させる本発明のコンピュータプログラムは、
人工関節置換術を施工するべき患者の関節近傍に前記人工関節置換術支援装置（１０）を配置して２方向（例えば、正面及び側面）から撮影したレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）を入力する工程（ステップＳ２）と、
レントゲン線源とレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）との間に人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄ）を配置し、その状態を表示装置（ディスプレイ１１２）に表示する工程（ステップＳ３）と、
入力装置（１１４）から入力させる操作データに応答して、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（マーカー影像１０Ｓ）に、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータの影像（ＣＡＤ影像１０Ｍ）を重ね合わせる工程（ステップＳ３〜Ｓ５）と、
正面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と正面レントゲン写真平面との相対的な３次元位置関係（正面３者関係）と、側面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と側面レントゲン写真平面との相対的な３次元位置関係（側面３者関係）とを決定する工程（ステップＳ６）と、
前記工程（ステップＳ６）で決定された正面レントゲン写真に関する相対的な３次元位置関係（「正面３者関係」）と側面レントゲン写真に関する相対的な３次元位置関係（「側面３者関係」）から、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）を決定する工程（ステップＳ７）と、
正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）が決定されたレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）の関節の影像における適正な位置に、インプラントの３次元ＣＡＤデータの投影像（インプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬ）を重ね合わせて、表示装置（ディスプレイ１１２）に表示する工程（ステップＳ９、ステップＳ１０）、
を実行する様に構成されている（請求項４：図４）。

また、上述した人工関節置換術支援装置（マーカー１０）を用いた人工関節置換術支援方法（請求項３）をコンピュータに実行させる本発明のコンピュータプログラムは、
人工関節置換術を施工するべき患者の関節近傍に請求項１の人工関節置換術支援装置（１０）を配置して２方向から撮影したレントゲン写真を入力し、且つ、人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴ装置（ＣＴスキャナー２１２）で走査（スキャニング）したデータを入力する工程（ステップＳ２）と、
レントゲン線源とレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）との間に人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄ）を配置し、その状態を表示装置（ディスプレイ１１２）に表示し、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（マーカー影像１０Ｓ）に、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の影像（ＣＡＤ影像１０Ｍ）を重ね合わせる工程（ステップＳ３〜Ｓ５）と、
正面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と正面レントゲン写真平面との相対的な３次元位置関係（正面３者関係）と、側面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と側面レントゲン写真平面との相対的な３次元位置関係（側面３者関係）とを決定する工程（ステップＳ６）と、
前記工程（ステップＳ６）で決定された正面レントゲン写真に関する相対的な３次元位置関係（「正面３者関係」）と側面レントゲン写真に関する相対的な３次元位置関係（「側面３者関係」）から、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）を決定する工程（ステップＳ７）と、
人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴ装置（ＣＴスキャナー２１２）で走査した（スキャニングした）データから、当該患者の関節における３次元情報を包含する３次元ボリュームデータ（ＶＤＵ、ＶＤＬ）を作成する工程（ステップＳ１１）と、
レントゲン線源とレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）の平面との間に３次元ボリュームデータ（ＶＤＵ、ＶＤＬ）を配置し、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に写り込んだ関節の部分に、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された３次元ボリュームデータの影像（ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ）を重ね合わせる工程（ステップＳ１２、Ｓ１３）と、
インプラントの３次元ＣＡＤデータを、その回旋位置（図１９（ｃ）の矢印Ｒ方向の位置）を調節しつつ、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）が決定され且つ関節の部分に３次元ボリュームデータの影像（ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ）が重ね合わされたレントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）の関節における適正な位置に、インプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（インプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬ）を重ね合わせて、表示装置（ディスプレイ１１２）に表示する工程（ステップＳ１４、ステップＳ１５）、
を実行する様に構成されていることを特徴としている（請求項５：図１５）。

上述する構成を具備する本発明の人工関節置換術支援方法及び人工関節置換術支援システム、或いは本発明のコンピュータプログラムによれば、レントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と正面レントゲン写真との相対的な３次元位置関係（正面３者関係）と、レントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と側面レントゲン写真との相対的な３次元位置関係（側面３者関係）とを求め、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の５つの要素における３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）を決定している。
そのため、本発明によれば、正面レントゲン写真と側面レントゲン写真とが正確に直交していなくても、正確に３次元位置関係を決定することができる。すなわち、従来の２次元テンプレートを用いる場合とは異なり、正面レントゲン写真と側面レントゲン写真との交差角度が正確に９０°ではなくても（直交していなくても）、３次元位置関係を正確に決定することが出来る。

そして本発明によれば、正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真における３次元的位置関係が決定している状態で、インプラントの適正な位置を求めることが出来る。すなわち、何れか一方（例えば、正面レントゲン写真）でインプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（ＩＵ、ＩＬ）を移動すれば、それに連動して、他方（側面レントゲン写真）においても対応して、インプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（ＩＵ、ＩＬ）が移動する。
また、一方のレントゲン写真側（例えば、正面レントゲン写真側）でサイズの異なるインプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（ＩＵ）を投影すれば、他方のレントゲン写真側（側面レントゲン写真側）では、変更したサイズのインプラントの３次元ＣＡＤデータの影像が投影されることになる。

２次元のテンプレーティングを行うことしかできない従来技術においては、インプラントの適正な位置を求めるためには、正面レントゲン写真におけるテンプレーティングと、側面レントゲン写真におけるテンプレーティングとを別個に行うしかなく、正面レントゲン写真と側面レントゲン写真とでインプラントの位置が３次元的に対応せず、不正確な場合が存在した。
これに対して、本発明によれば、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の５つの要素における３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）が決定している状態で、レントゲン写真に写り込んだ関節に対するインプラントのサイズと位置とを調整することが出来る。すなわち、３次元テンプレーティングを行うことができる。

さらに本発明によれば、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の５つの要素における３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）が決定している状態でテンプレーティングが行われるので、医師やオペレータは、容易且つ正確に骨切り線を決定することが出来る。
すなわち、本発明によれば、医師やオペレータが目標とする様な人工関節置換術の手術後のレントゲン写真のシミュレーションが表示される。

本発明において、人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴ装置（ＣＴスキャナー２１２）で走査した（スキャニングした）データから、当該患者の関節における３次元情報を包含する３次元ボリュームデータ（ＶＤＵ、ＶＤＬ）を作成し、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に写り込んだ関節の部分に、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された３次元ボリュームデータの影像（ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ）を重ね合わせ、インプラントの３次元ＣＡＤデータの回旋位置（図１９（ｃ）の矢印Ｒ方向の位置）を調節しつつ、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）の関節における適正な位置にインプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（ＩＵ、ＩＬ）を重ね合わる様に構成すれば（請求項３、請求項５、請求項７）、いわゆる回旋（図１９の（ｃ）における矢印Ｒ方向）についても、インプラントの３次元ＣＡＤデータの位置を調節出来るので、さらに正確にインプラントの位置を決定することが出来る。

本発明において、レントゲンマーカーに対する正面レントゲン写真と側面レントゲン写真との３次元位置関係が決定するためには、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（１０Ｓ）に、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータの影像（１０Ｍ）を重ね合わせる必要がある。
その際に、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（１０Ｓ）と、レントゲン写真（正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真）に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータの影像（１０Ｍ）とにおいて、ピン１４−１〜１４−４先端の球状の指示部材１６−１〜１６−４に相当する部分同士が重なり合っているか否かで判断することが出来る。
すなわち、本発明の人工関節置換術支援装置（マーカー１０）を用いれば、レントゲンマーカーに対する正面レントゲン写真と側面レントゲン写真との３次元位置関係を決定するのに必要な処理が、容易且つ正確に行われるのである。
ここで、本明細書において用いられる「人工関節」という文言は、人工膝関節、人工股関節、人工肘関節等、全ての種類の人工関節を包含している。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１を参照して、本発明の人工関節置換術支援装置（レントゲンマーカー或いはマーカー：１０）の実施形態を説明する。

図１において、全体を符号１０で示すマーカーは、概略直方体形状をしているマーカー本体１２に、４本のピン１４−１〜１４−４、と水平方向ピン１４−５、１４−６と、垂直方向ピン１４−７を取り付けて構成されている。ここで、水平方向ピン１４−５と水平方向ピン１４−６とは、別体の２本の丸棒状部材で構成しても良いし、単一の丸棒状の部材で構成しても良い。
図２で示す様に、マーカー本体１２の底面１２Ｂ、すなわち患者の身体に接触する側（図１では示されていない側）の面には、患者の身体に沿う様に湾曲した凹部１２Ｒが形成されている。マーカー１０が患者の身体に取り付けられたときに、湾曲した凹部１２Ｒが患者の身体に密着して、マーカー１０が「ぐらつく」のが防止される。
ここで、図２は、図示の簡略化のため、ピン１４−１〜１４−７、指示部材１６−１〜１６−４等は省略されている。
なお、図示はされていないが、マーカー本体１２の形状は、直方体形状に限定されるものではない。

ピン１４−１〜１４−４は、その先端部に球状の指示部材１６−１〜１６−４を備えている。図１では明示されていないが、球状の指示部材１６−１〜１６−４は、各々、別の色とする事が出来る。
水平方向ピン１４−５、１４−６は、第１の取付用フランジ１８−１を介してマーカー本体１２に取り付けられている。また、垂直方向ピン１４−７は、第２の取付用フランジ１８−２を介してマーカー本体１２に取り付けられている。

ピン１４−５、ピン１４−６は、図１において、マーカー１０が載置されている平面と平行に（水平方向へ）延在しており、図１において水平方向は矢印Ｌで示されている。
ピン１４−７は、図１において、マーカー１０が載置されている平面に対して垂直な方向（鉛直方向）へ延在している。図１及び図２において、ピン１４−７が延在する方向（鉛直方向）は矢印Ｓで示されている。

図１で示すマーカー１０において、４つのピン１４−１〜１４−４の長さは等しいが、延在する方向はそれぞれ異なっている。ここで、４つのピン１４−１〜１４−４の長さが異なっていることが好ましい。４つのピン１４−１〜１４−４の長さが異なっていれば、マーカー１０を後述する態様で観察する際に、ピン１４−１〜１４−４が重なり難くなるからである。
図１では明確ではないが、鉛直方向（矢印Ｓ方向）上方（正面方向）から見た場合において、ピン１４−１〜１４−４は、その先端の球状の指示部材１６−１〜１６−４が重ならない様に配置されている。それに加えて、鉛直方向（矢印Ｓ方向）に対して、若干の傾斜角度を有する方向の上方から観察した場合においても、球状の指示部材１６−１〜１６−４が重ならない様に配置されている。

また、ピン１４−１〜１４−４は、水平方向（矢印Ｌ方向：側面方向）から見た場合においても、先端の球状の指示部材１６−１〜１６−４が重ならない様に配置されている。それに加えて、水平方向（矢印Ｌ方向）に対して、若干の傾斜角度を有する方向から観察した場合においても、球状の指示部材１６−１〜１６−４が重ならない様に配置されている。

ここで、鉛直方向（矢印Ｓ方向）及び水平方向（矢印Ｌ方向）において、「若干の傾斜角度を有する方向」なる文言については、ケース・バイ・ケースで考える必要がある。但し、図３以下で説明する図１のマーカー１０を用いて行う３次元テンプレーティング（人工関節置換術支援方法及び人工関節置換術支援システムの実施）において、正面方向或いは横方向として、人工関節置換術を施術する外科医の常識の範囲内であれば、問題は無い。
換言すれば、ピン１４−１〜１４−４は、概略直交する２つの方向（概略鉛直な方向及び概略水平な方向）から見た場合において、先端の球状の指示部材１６−１〜１６−４が重ならない様に配置されているのである。

先端に球状の指示部材を有していないピン１４−５〜１４−７は、後述する様に、レントゲン写真を撮影した時点におけるレントゲン線源とレントゲン写真平面と３次元ＣＡＤデータの３者における３次元的な相対位置関係（解）を求めるのに用いられる。すなわち、後述の処理により「解」が２通り求まるが、その際に、医師或いはオペレータは、先端に球状の指示部材を有していないピン１４−５〜１４−７の位置が合致している方の解を選択するである。
また、先端に球状の指示部材を有していないピン１４−５〜１４−７をチェックすることにより、経年変化による先端の球状の指示部材１６−１〜１６−４の歪みや、マーカー１０全体の歪みを把握することが出来るのである。

マーカー１０を用いて人工関節置換術の施術を支援するに際しては、術前支援の一種であるテンプレーティングにおいて、用いられる。
テンプレーティングを行うに際しては、粘着テープ等を用いて、マーカー１０が、患者の関節近傍（例えば、人工膝関節置換術の支援に用いられる場合には、ケイ骨前面）に取り付けられる。より詳細には、マーカー１０の底面（図１では示されていない面）が、患者の関節における正面の、例えば、膝関節の場合にはケイ骨とヒ骨とが接合している箇所よりも下方の部分と接触する様に、取り付けられる。
マーカー１０がテンプレーティングでどの様な役割を果たすのかについては、図３以降を参照して、本発明の人工関節置換術支援方法及び人工関節置換術支援システムの実施形態を説明する際に、詳述する。

次に、図３以降を参照して、本発明の人工関節置換術支援方法及び人工関節置換術支援システムの実施形態を説明する。
最初に、図３〜図１３を参照して、人工関節置換術支援方法及び人工関節置換術支援システムの第１実施形態を説明する。
図３は、本発明の人工関節置換術支援システムのブロック図である。
図３において、全体を符号１００で示す人工関節置換術支援システムは、コンピュータにより構成されるシステム本体１１０と、表示装置であるディスプレイ１１２と、キーボードやマウス等で構成される入力手段１１４と、レントゲン写真を撮影するためのシステムであるレントゲン装置１１６とから概略構成されている。

システム本体１１０は、入力インターフェース１２０、データベースである記憶ブロック１２２、マーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４、正面３者関係決定ブロック１２６及び側面３者関係決定ブロック１２８、相対的位置関係決定ブロック１３０、インプラント位置調節ブロック１３２、骨軸決定ブロック１３４、出力インターフェース１３６とを備えている。
そして、システム本体１１０内における上述した各ブロック１２０〜１３６は、ラインを介して信号或いは上方が伝達されるに構成されている。

データベースである記憶ブロック１２２には、ラインＬ１、入力インターフェース１２０及びラインＬ３を介して、レントゲン装置１１６で撮影されたレントゲン写真の影像データが記憶される。
ここでラインＬ１は、通信用ケーブルのみならず、ＬＡＮ、無線通信をも包含する意味で表示されている。また、データをＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に格納して、当該記憶媒体を医師或いはオペレータが運搬する場合も包含している。
図３では、レントゲン装置１１６で撮影されたレントゲン写真の影像データ（マーカー１０を関節の位置に貼り付けた状態で撮影されたレントゲン写真の影像データ）は、記憶ブロック１２２に記憶された後、ラインＬ４を介してマーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４に入力される。しかし、レントゲン写真の影像データは、記憶ブロック１２２を経由することなく、レントゲン写真装置１１６からラインＬ１及び入力インターフェース１２０を経由した後、図示しないラインを介して直接にマーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４へ入力しても良い。

記憶ブロック１２２に記憶された正面レントゲン写真のデータ及び側面レントゲン写真のデータは、ラインＬ２７、出力インターフェース１３６、ラインＬ２８を介して、ディスプレイ１１２で表示可能である。
ここで、正面レントゲン写真のデータ及び側面レントゲン写真のデータを、コンピュータ等で構成されるシステム本体１１０に電子的に取り込むことにより、拡大率、縮小率、輝度、濃度を自在に設定することが出来る。

また、記憶ブロック１２２には、図１を参照して説明したレントゲンマーカー１０の３次元ＣＡＤデータが記憶されている。この３次元ＣＡＤデータについては、ピン１４−１〜１４−４先端の球状の指示部材１６−１〜１６−４は、着色された状態になっている。そして、記憶ブロック１２２には、インプラントの３次元ＣＡＤデータが記憶されている。
さらに、後述する様に、骨軸決定ブロック１３４で決定された骨軸（機能軸、解剖軸）の位置に関する情報も、記憶ブロック１２２に記憶される。

マーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４には、記憶ブロック１２２からレントゲン写真の影像データが送られると共に、レントゲンマーカー１０の３次元ＣＡＤデータも、ラインＬ４を介して送られる。それと共に、施術を行う医師その他のオペレータが入力装置１１４を介して入力した操作に関する情報（操作データ）が、ラインＬ２、入力インターフェース１２０、ラインＬ５、ラインＬ６を介して、マーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４に入力される。

図４以降を参照して後述するが、マーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４において、レントゲン写真の平面に投影されたマーカー１０の影像（以下、「マーカー影像」）と、マーカー１０の３次元ＣＡＤデータが仮想レントゲン線源（Ｘ線放射中心）によりレントゲン写真に投影された影像（以下、「ＣＡＤ影像」）とを重ね合わせることにより、レントゲン写真が撮影された時点におけるレントゲン線源と、レントゲン写真平面と、マーカーの３次元ＣＡＤデータの３者における相対的な３次元位置関係（「３者関係」）を決定する。係る相対的な３次元位置関係（「３者関係」）は、相対位置関係決定ブロック１３０に送られる。

マーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４は、ラインＬ７、Ｌ８、Ｌ９を介して、正面３者関係決定ブロック１２６及び側面３者関係決定ブロック１２８に接続されている。
ここで、正面３者関係決定ブロック１２６は、患者のマーカー１０が取り付けられた関節正面（図１の矢印Ｓ方向）のレントゲン写真について、当該レントゲン写真が撮影された時点におけるレントゲン線源と、レントゲン写真平面と、マーカー１０の３次元ＣＡＤデータの３者の相対的な３次元位置関係（「正面３者関係」）を決定する。
そして、側面３者関係決定ブロック１２８は、患者のマーカー１０が取り付けられた関節側面（図１の矢印Ｌ方向）のレントゲン写真について、当該レントゲン写真が撮影された時点におけるレントゲン線源と、レントゲン写真平面と、マーカー１０の３次元ＣＡＤデータの３者の相対的な３次元位置関係（「側面３者関係」）を決定する。

正面３者関係決定ブロック１２６に関して、マーカー影像とＣＡＤ影像（１０Ｍ）とを正面レントゲン写真の平面上で重なり合わせるべく、ＣＡＤ影像が移動する様子等は、ラインＬ１６−１、出力インターフェース１３６、ラインＬ１７−１を介して、ディスプレイ１１２に表示される。
一方、側面３者関係決定ブロック１２８に関して、マーカー影像とＣＡＤ影像（１０Ｍ）とを側面レントゲン写真の平面上で重なり合わせるべく、ＣＡＤ影像が移動する様子等は、ラインＬ１６−２、出力インターフェース１３６、ラインＬ１７−２を介して、ディスプレイ１１２に表示される。

ここで、「正面３者関係」におけるマーカー１０の３次元ＣＡＤデータと、「側面３者関係」におけるマーカー１０の３次元ＣＡＤデータとは同一である。そのため、公知の「フォトモデラー」と呼ばれるソフトウェア技術を用いて、「正面３者関係」と「側面３者関係」とを３次元にて関連つけることができる。

正面３者関係決定ブロック１２６及び側面３者関係決定ブロック１２８において、「正面３者関係」と「側面３者関係」とが決定したならば、ラインＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２を介して、「正面３者関係」及び「側面３者関係」とが相対位置関係決定ブロック１３０へ送られる。
相対位置関係決定ブロック１３０においては、上述した様な態様にて、「正面３者関係」と「側面３者関係」との３次元的位置関係を求める処理を行う様に構成されている。そして、「正面３者関係」と「側面３者関係」との３次元的位置関係を求めれば、正面レントゲン写真或いは側面レントゲン写真の一方においてＣＡＤ影像を移動すると、それに連動して、他方においてＣＡＤ影像が対応して移動する。

相対位置関係決定ブロック１３０で「正面３者関係」と「側面３者関係」との３次元位置関係を求めたならば、その様な３次元的位置関係が、ラインＬ１３を介して、インプラント位置調節ブロック１３２へ送られる。
インプラント位置調節ブロック１３２では、人工関節置換術において、患者の関節と置換するべき人工関節（インプラント）の設置位置を決定する。具体的には、患者の関節に装着するインプラントのサイズと、患者の骨に対する３次元的位置を決定する。

インプラント位置調節ブロック１３２には、ラインＬ１３を経由して「正面３者関係」と「側面３者関係」との３次元的位置関係が入力されると共に、インプラントの３次元ＣＡＤデータが記憶ブロック１２２からラインＬ１４を経由して入力される。
さらに、操作する医師やオペレータが入力装置１１４を介して入力した操作に関する情報（操作データ）が、ラインＬ２、入力インターフェース１２０、ラインＬ５、ラインＬ１５を介して、インプラント位置調節ブロック１３２へ入力される。
図４以下を参照して後述するが、医師やオペレータは、インプラントの３次元ＣＡＤデータ（より詳細には、レントゲン線源からのレントゲン線により、インプラントの３次元ＣＡＤデータがレントゲン写真と同一平面上に投影される影像：インプラントのＣＡＤ影像）が、レントゲン写真で示された患者の関節における適正な箇所に位置する様に調節する。係る調節に関する操作データが、インプラントのＣＡＤ影像の位置を移動するためのデータとして、インプラント位置調節ブロック１３２に入力される。

インプラントの３次元ＣＡＤデータ（レントゲン写真における投影像）を患者の関節の適正位置に配置するべく、当該３次元ＣＡＤデータを移動する様子や、レントゲン写真における患者の関節の適正位置に配置された状態は、ラインＬ１８、出力インターフェース１３６、ラインＬ１９を介して、ディスプレイ１１２に表示される。
それと共に、ラインＬ２０を介して、インプラントの３次元ＣＡＤデータ（レントゲン写真における投影像）が患者の関節の適正位置に配置された状態に係るデータは、ラインＬ２０を介して、記憶ブロック１２２に送られて記憶される。

図３において、符号１３４は、骨軸決定ブロックを示している。骨軸決定ブロック１３４は、大腿骨やケイ骨における機能軸や解剖軸等の骨軸を、正面のレントゲン写真及び側面のレントゲン写真に表示する機能を有して構成されている。
例えば、骨軸がレントゲン写真（を示すデータ）に記入されていると、インプラントの３次元ＣＡＤデータ（のレントゲン写真への投影像）を関節の適正な位置に配置したり、骨切り面を決定するのに際して、大変に有用である。そのため、図示の実施形態では、正面及び側面のレントゲン写真に骨軸を表示する様に構成されているのである。
ここで、骨軸決定ブロック１３４で決定された骨軸のデータは、ラインＬ５０を介してインプラント位置調節ブロック１３２へ送られる。そして、インプラント位置調節ブロック１３２では、操作する者の要求に応答して、選択的に、インプラントの３次元ＣＡＤデータ（のレントゲン写真への投影像）を骨軸と垂直な位置へ調整する機能をも有している。

骨軸決定ブロック１３４には、ラインＬ２１を介して正面及び側面のレントゲン写真のデータが、記憶ブロック１２２から入力される。
それと共に、医師やオペレータが入力装置１１４を介して入力する骨軸決定に関する操作のデータが、ラインＬ２、入力インターフェース１２０、ラインＬ５、ラインＬ２２を介して骨軸決定ブロック１３４に入力される。

そして、骨軸決定ブロック１３４で決定された骨軸は、正面及び側面のレントゲン写真に表示された状態で、ラインＬ２３、出力インターフェース１３６、ラインＬ２４を介してディスプレイ１１２に送られて、医師或いはオペレータに確認可能な状態となる。それと共に、正面及び側面のレントゲン写真に骨軸を表示した状態のデータは、ラインＬ２５を介して、記憶ブロック１２２に送られて記憶される。

図３で示す人工関節置換術支援システム１００を用いて、人工関節置換術の支援、具体的にはテンプレーティングを行う手順について、図４〜図１３を参照して説明する。
図４において、ステップＳ１では、人工関節置換術を後述する対象である患者の関節の正面に、すなわち図５の左側（正面レントゲン写真）で示す様に、関節ＢＪ近傍に、マーカー１０を固定して、正面レントゲン写真（図５における左側）と側面レントゲン写真（図５における右側）を撮影する。
ここで、正面レントゲン写真を構成する面と、側面レントゲン写真を構成する面とは、正確に直交する必要は無い。換言すれば、従来技術におけるテンプレーティングのように正面側のレントゲン写真と側面側のレントゲン写真とが正確に垂直でなくても、マーカー１０により３次元的な位置関係の計算が可能なため、当該２つの面が正確に直交していなくても良い。

次に、撮影された正面レントゲン写真（図５における左側）及び側面レントゲン写真（図５における右側）を、図３で示すシステム本体１１０に、電子データとして読み込ませる（ステップＳ２）。係る電子データは、記憶ブロック１２２（図３）で記憶される。
ここで、電子データとして読み込まれたレントゲン写真の一例が図５で示されている。図５において、レントゲン写真の平面に投影されたマーカー１０の影像（マーカー影像）は、符号１０Ｓで示されている。
図４において、ステップＳ２よりも後のステップは、全て、システム本体１１０（例えばコンピュータ）の内部で処理され、その処理状況は、ディスプレイ１１２（図３）で表示される。

ステップＳ３では、マーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４（図３）において、記憶ブロック１２２に記憶されたマーカー３次元ＣＡＤデータを用いて、操作する。
すなわち、図６、図７において、仮想レントゲン線中心Ｆ（本来のレントゲン線中心を確定するまでに便宜的に定めたレントゲン線中心）からレントゲン線ＸＲを照射した際に、マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄのレントゲン写真（のデータ）と同一平面（図６、図７における平面ＰＳ、ＰＬ）上における投影像（レントゲン写真のデータと同一平面ＰＳ、ＰＬ上に照射される影像：位置調整が完了していないＣＡＤ影像）をシミュレートする。

この状態で、医師或いはオペレータは、マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄのレントゲン写真平面上に投影された影像（ＣＡＤ影像１０Ｍ）が、レントゲン写真に投影されたマーカー影像１０Ｓと重なり合う様に、マーカーの３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの３次元位置を移動し、調節する。
図６〜図９において、マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄが平面ＰＳ、ＰＬに投影された影像（ＣＡＤ影像）は、符号１０Ｍで示されている。

図６〜図９を参照して、マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの平面ＰＳ、ＰＬに投影する方法について、説明する。
図６は、正面レントゲン写真のデータと同一平面ＰＳに向けて、仮想レントゲン線中心からマーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄにレントゲン線ＸＲを照射した状態を示している。一方、図７は、側面レントゲン写真のデータと同一平面ＰＬに向けて、仮想レントゲン線中心からマーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄにレントゲン線ＸＲを照射した状態を示している。

図６のマーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの平面ＰＳにおける投影像が、図８及び図９における左側の像１０Ｍ（ＣＡＤ影像）である。一方、図７のマーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの平面ＰＬにおける投影像が、図８及び図９における右側の像１０Ｍ（ＣＡＤ影像）である。
ここで図８は、レントゲン写真に投影されたマーカー影像１０Ｓに、ＣＡＤ影像１０Ｍを重ね合わせている処理の途中の状態を示しており、マーカー影像１０ＳとＣＡＤ影像１０Ｍとは未だ重なり合ってはいない。これに対して、図９では、マーカー影像１０ＳとＣＡＤ影像１０Ｍとは殆ど重なり合っている。

マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの平面ＰＳ、ＰＬにおけるＣＡＤ影像１０Ｍが、レントゲン写真に投影されたマーカー影像１０Ｓと重なり合っているか否かは、ＣＡＤ影像１０Ｍとマーカー影像１０Ｓにおいて、ピン１４−１〜１４−４先端の球状の指示部材１６−１〜１６−４に相当する部分同士が重なり合っているか否かで判断する（図４：ステップＳ４）。
そして、重なり合っているか否かの判別を容易にするために、マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄ及び平面ＰＳ、ＰＬにおけるＣＡＤ影像１０Ｍでは、球状の指示部材１６−１〜１６−４に相当する部分（４個の球状の部分）は、各々が異なる色彩に着色されている。

ここで、仮想レントゲン線中心として、レントゲン写真の平面中央から鉛直方向へ、所定距離だけ離れた位置を設定する。そして、「所定距離」は、医師或いはオペレータが入力装置１１４を介して入力した初期値である。
図６、図７では図示しない仮想レントゲン線源とマーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄとの距離は変更自在であるが、ステップＳ３においてレントゲン写真に投影されたマーカー影像１０ＳにＣＡＤ影像１０Ｍを重ね合わせるに際しては、当初、図示しない仮想レントゲン線源とマーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄとの距離を固定値（医師或いはオペレータが入力装置１１４を介して入力した初期値）に設定し、その状態で、４つの球状の指示部材１６−１〜１６−４の内、３つを重ね合わせるように操作する。その段階で、残りの１つの球状の指示部材は、殆ど重なっているが、完全には一致していない。
そこで、残りの１つの球状の指示部材が完全に重なるように、図示しない仮想レントゲン線源とマーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄとの距離を調節する。
係る操作を可能にするために、図１のマーカー１０では、ピン１４−１〜１４−４及び指示部材１６−１〜１６−４を、４個備えているのである。

図１に関連して前述したように、マーカー１０を「正面方向」（図１では鉛直方向或いは矢印Ｓ方向）及びそれに対して若干の傾斜角度を有する方向から観察した場合において、ピン１４−１〜１４−４及び球状の指示部材１６−１〜１６−４は、重ならない様に配置されている。それに加えて、ピン１４−１〜１４−４及び球状の指示部材１６−１〜１６−４は、マーカー１０を「側面方向」（図１では水平方向或いは矢印Ｌ方向）から観察した場合においても、重ならない様に配置されている。
従って、ピン１４−１〜１４−４及び指示部材１６−１〜１６−４は、図５〜図９で示す処理を行っている場合に、相互に完全に重なり合ってしまうことは無い。

マーカー影像１０ＳとＣＡＤ影像１０Ｍにおいて、球状の指示部材１６−１〜１６−４に相当する部分同士が４箇所とも重なり合ったならば（図４のステップＳ４がＹｅｓ：図９）、レントゲン線源とレントゲン写真の平面とマーカー１０の３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの３者の３次元的位置関係が特定されたこととなる。この時点で、レントゲン線源の位置は、仮想位置ではなく、そのレントゲン写真が撮影された時の位置（本来の位置）に特定される。そして、ステップＳ５に進む。
４箇所の指示部材１６−１〜１６−４に相当する部分同士が重なり合っていなければ（図４のステップＳ４がＮｏ：図８）、レントゲン線源とレントゲン写真平面とマーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの３者の３次元的位置関係（相対的な３次元位置）が特定されていない事となる。その場合にはステップＳ３に戻り、ＣＡＤ影像１０Ｍとマーカー影像１０Ｓとを重ね合わせる操作を続行する。

ステップＳ５では、正面のレントゲン写真（図６と、図８及び図９の左側）についても、側面のレントゲン写真（図７と、図８及び図９の右側）についても、マーカー影像１０ＳとＣＡＤ影像１０Ｍにおいて、球状の指示部材１６−１〜１６−４に相当する部分同士が４箇所とも重なり合ったか否かを判断する。
正面側及び側面側の双方において、マーカー影像１０ＳとＣＡＤ影像１０Ｍの指示部材１６−１〜１６−４に相当する部分同士が４箇所重なり合った場合、解（レントゲン写真が撮影された時点におけるレントゲン線源とレントゲン写真平面と３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの３者の３次元的な相対位置関係）が２つ存在する。ここで、解は１つに選択しなければならない。その際には、マーカー１０のピン１４−５〜１４−７（先端に球状の指示部材を有していないピン）が一致する方の解を、表示装置１１２を観察して、医師或いはオペレータが選択する。

正面側及び側面側の双方において、マーカー影像１０ＳとＣＡＤ影像１０Ｍの球状の指示部材１６−１〜１６−４及びピン１４−５〜１４−７に相当する部分同士が全て重なり合ったならば（ステップＳ５がＹｅｓ）、ステップＳ６に進む。
正面側と側面側の何れかにおいて、マーカー影像１０ＳとＣＡＤ影像１０Ｍの指示部材１６−１〜１６−４及びピン１４−５〜１４−７に相当する部分同士の全てが重なり合っていなければ（ステップＳ５がＮｏ）、ステップＳ３に戻り、上述の処理を続行する。

ステップＳ６では、正面３者関係決定ブロック１２６において、正面レントゲン線源、正面レントゲン写真の属する平面、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの３者の３次元的な相対位置関係（正面３者関係）を決定する。
それと共に、側面３者関係決定ブロック１２８において、側面レントゲン線源、側面レントゲン写真の属する平面、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの３者の３次元的な位置関係（側面３者関係）を決定する。

図１０において、正面３者関係、すなわち、正面レントゲン写真を撮影する際のレントゲン線源（正面レントゲン線源）ＦＳ、正面レントゲン写真の属する平面ＰＳ、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの３者の３次元的な相対位置関係が、実線で表示されている。
また、側面３者関係、すなわち、側面レントゲン写真を撮影する際のレントゲン線源（側面レントゲン線源）ＦＬ、側面レントゲン写真の属する平面ＰＬ、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの３者の３次元的な位置関係が、点線で示されている。
そして、図１０では、正面３者関係と、側面３者関係との、相対的な３次元位置関係が示されている。
なお、正面レントゲン写真のＣＡＤ影像及び側面レントゲン写真のＣＡＤ影像は、共に、符号１０Ｍで示されている。

図１０において実線で示す正面３者関係では、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄが正面レントゲン写真の属する平面ＰＳに投影された影像に対応する断面形状を有する多角錐（図示の簡略化のため、図１０では実線の円錐形で示す）が定義される。そして、側面３者関係では、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄが側面レントゲン写真の属する平面ＰＬに投影された影像に対応する断面形状を有する多角錐（図示の簡略化のため、図１０では点線の円錐形で示す）が定義される。
ここで、マーカー３次元ＣＡＤデータ１０Ｄは、「正面３者関係」においても、「側面３者関係」においても同一である。それに基いて、相対位置関係決定ブロック１３０は、正面３者関係と側面３者関係との３次元位置関係を決定する（ステップＳ７）。

正面３者関係と側面３者関係との相対的な３次元位置関係が決定すれば、上述した２つの多角錐（図１０では、２つの円錐形）の相対的な３次元位置関係が決定する。その場合、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄを回転すると、正面レントゲン写真の属する平面ＰＳと、側面レントゲン写真の属する平面ＰＬには、当該回転した３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの影像が投影されるのである。

正面３者関係と側面３者関係との相対的な３次元位置関係が決定すれば、換言すれば、上述した２つの多角錐（図１０では、２つの円錐形）の相対的な３次元位置関係が決定すれば、正面レントゲン線源ＦＳ、正面レントゲン写真の属する平面ＰＳ、側面レントゲン線源ＦＬ、側面レントゲン写真の属する平面ＰＬ、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの全てにおける３次元的な相対位置関係が決定する。その意味で、本明細書では、「正面３者関係と側面３者関係との３次元位置関係」を、「正面レントゲン線源ＦＳ、正面レントゲン写真の属する平面ＰＳ、側面レントゲン線源ＦＬ、側面レントゲン写真の属する平面ＰＬ、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの３次元的な相対位置関係」と説明するばあいがある。

正面３者関係と側面３者関係との３次元位置関係が決定すれば、後述する様にインプラントのＣＡＤデータを正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真に投影する際には、正面レントゲン線源ＦＳ、正面レントゲン写真の属する平面ＰＳ、側面レントゲン線源ＦＬ、側面レントゲン写真の属する平面ＰＬ、３次元ＣＡＤデータ１０Ｄの５者における３次元的な相対位置関係が決定しているので、一方（例えば正面レントゲン写真）においてインプラントの３次元ＣＡＤデータの投影像（インプラントＣＡＤ影像）を移動すると、それに連動して、他方（例えば側面レントゲン写真）においても、インプラントＣＡＤ影像が移動する。

正面３者関係と側面３者関係との３次元位置関係を決定するには、「フォトモデラー」と呼ばれるソフトウェア技術を用いて行われる。ここで、「フォトモデラー」を用いて３次元位置関係を決定するために、正面レントゲン写真平面と側面レントゲン写真平面とが正確に直交（９０°の角度で交差）していなくても、正確に３次元でのテンプレーティングが可能となる。

正面３者関係と側面３者関係との３次元位置関係が決定した後（図４のステップＳ７が完了した後）、図１１で示す様に、正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真において、骨軸（機能軸、解剖軸）及び骨軸と直交する直線を決定する（図４のステップＳ８）。この決定は、医師やオペレータが手入力で行うことも出来るし、骨皮質上の任意の４点を指定することにより自動的に決定することが可能である。
関節に対する骨切り面は骨軸と直交するので、骨軸及び直交する直線をレントゲン写真に表示すれば、骨切り面を決定する指標となる。

そして、正面３者関係と側面３者関係との３次元位置関係が決定した状態で、図１２、図１３で示す様に、正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真上に、インプラントの３次元ＣＡＤデータの投影像（インプラントＣＡＤ影像）ＩＵ、ＩＬを表示する。
医師、オペレータは、表示されたインプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬの位置を調節して、レントゲン写真で示す関節上の適切な位置に移動する（図４のステップＳ９）。

ここで、インプラントＣＡＤ影像ＩＵは、例えば膝関節の場合において、大腿骨側のインプラントの３次元ＣＡＤデータを、レントゲン線源によりレントゲン写真平面に投影した影像である。また、インプラントＣＡＤ影像ＩＬは、例えば膝関節の場合においてケイ骨及びヒ骨側のインプラントの３次元ＣＡＤデータを、レントゲン線源によりレントゲン写真平面に投影した影像である。
また、図１２はインプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬのサイズ及び位置を調節している途中の段階を示しており、図１３は、インプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬのサイズ及び位置が決定した状態を示している。
図示しない手段を操作することにより、インプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬを骨軸に対して垂直な位置に整合させることが出来る。

正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真上に、インプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬを表示し、表示されたインプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬを、レントゲン写真で示す関節上の適切な位置に移動する（図４のステップＳ９）に際しては、インプラント位置調節ブロック１３２（図３）に、記憶ブロック１２２で記憶されたインプラントの３次元ＣＡＤデータと、相対位置関係決定ブロック１３０で求めた正面３者関係と側面３者関係との３次元位置関係と、入力装置１１４を介して入力される医師やオペレータによる操作に関するデータとを送ることにより行われる。

ここで、図１２、図１３で示す正面レントゲン写真及び側面レントゲン写真において、例えば、正面レントゲン写真側でインプラントＣＡＤ影像ＩＵを移動すれば、それに連動して側面レントゲン写真側では、インプラントＣＡＤ影像ＩＵが（正面レントゲン写真側の移動に応じて）移動する。
また、例えば、正面レントゲン写真側でサイズの異なるインプラントのインプラントＣＡＤ影像ＩＵを表示すれば、側面レントゲン写真側では、変更したサイズのインプラントのインプラントＣＡＤ影像ＩＵが表示されることになる。
以上の操作により、ステップＳ９では、インプラントの適正なサイズ及び３次元的位置が決定する。

２次元のテンプレーティングを行うことしかできない従来技術においては、インプラントの適正な位置を求めるためには、正面レントゲン写真におけるテンプレーティングと、側面レントゲン写真におけるテンプレーティングとを別個に行うしかなかった。そして、正面レントゲン写真と側面レントゲン写真とでインプラントの位置が３次元的に対応しない場合が多く、テンプレーティングが不正確であった。
これに対して、図示の実施形態において、正面３者関係と側面３者関係との３次元位置関係が決定している状態で行われる図４のステップＳ９の処理では、何れか一方のレントゲン写真についてインプラントのサイズと位置とを調整すれば、それに連動して他方のレントゲン写真上でサイズ及び位置が調整される。

インプラントの適正なサイズ及び位置が決定したなならば（ステップＳ１０がＹｅｓ）、ステップＳ１１に進む。
インプラントの適正なサイズ及び位置が決定していない場合には（ステップＳ１０がＮｏ）、ステップＳ９に戻り、インプラントＣＡＤ影像ＩＵ、ＩＬの適正なサイズ及び位置を決定する処理を続行する。

ステップＳ１１の段階では、図１３で示す様に、正面レントゲン写真と側面レントゲン写真とにおいて、インプラントＣＡＤ影像データＩＵ及びＩＬが、関節における適正な箇所に位置した状態でディスプレイ１１２に表示され、且つ、骨軸及びそれに直交する線が表示される。すなわち、適正なサイズのインプラントが適正な位置に配置された状態が、ディスプレイ１１２に表示される。
この時点では、医師及びオペレータが目標とする手術後のレントゲン写真のシミュレーションが、ディスプレイ１１２に表示されている。

ステップＳ１１を完了した時点で、インプラントの適正なサイズと、正確な骨切り線は決定して、テンプレーティングは完了している。
テンプレーティングの結果は、人工関節置換術の骨切り位置を決定することに活用される。

次に、図１４〜図１９を参照して、人工関節置換術支援方法及び人工関節置換術支援システムの第２実施形態を説明する。
図３〜図１３の第１実施形態では、骨軸回りにおけるインプラントの位置（図１９の（ｃ）において、矢印Ｒで示す方向における位置）、いわゆるインプラントの回旋についての位置を正確に調節することが困難である。
図１４〜図１９の第２実施形態では、その様な「回旋」についても、インプラントの位置を適正に調節することが出来る様に構成されている。

図１４は、第２実施形態に係るシステムの構成を示している。
図１４を参照して、主として、図３で示す第１実施形態の構成との相違点について説明する。
図１４において、第２実施形態に係るシステムは全体を符号２００で示されており、コンピュータ等で構成されるシステム本体２１０と、表示装置（ディスプレイ）１１２と、入力装置１１４と、レントゲン装置１１６と、ＣＴスキャナー２１２とを備えている。

図１４の第２実施形態に係るシステム２００の構成は、図３で示す第１実施形態に係るシステム１００と同様である。すなわち、図１４において、システム本体２１０は、入力インターフェース１２０、データベースである記憶ブロック１２２、マーカーＣＡＤ位置調節ブロック１２４、正面３者関係決定ブロック１２６及び側面３者関係決定ブロック１２８、相対的位置関係決定ブロック１３０、インプラント位置調節ブロック１３２、骨軸決定ブロック１３４、出力インターフェース１３６とを備えている。
図１４で示す第２実施形態におけるシステム本体２１０は、さらに、ボリュームデータ位置調節ブロック２１４と、ボリュームデータ作成ブロック２１６とを備えている。

ボリュームデータ位置調節ブロック２１４は、ボリュームデータ作成ブロック２１６で作成された３次元ボリュームデータ（図１６において、３次元ボリュームデータが符号ＶＤで示されている）が、ラインＬ３２を介して送られる。また、施術を行う医師その他のオペレータが入力装置１１４を介して入力した操作に関する情報（操作データ）が、ラインＬ２、入力インターフェース１２０、ラインＬ５、ラインＬ３３を介して、ボリュームデータ位置調節ブロック２１４に入力される。さらに、相対位置関係決定ブロック１３０で決定された３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元位置関係）が、ラインＬ３４を介してボリュームデータ位置調節ブロック２１４に入力される。

ボリュームデータ位置調節ブロック２１４は、操作データに基いて、正面レントゲン写真と側面レントゲン写真において、関節のレントゲン写真に３次元ボリュームデータの投影像を重ねる様に構成されている。
そして、ボリュームデータ位置調節ブロック２１４において、関節のレントゲン写真にボリュームデータの投影像を重ね合わせる操作が行われる。関節のレントゲン写真にボリュームデータの投影像を重ねた状態は、ラインＬ３５、Ｌ３７、出力インターフェース１３６、ラインＬ３８を介して、ディスプレイ１１２で表示される。

人工関節置換術を施術するべき患者の関節はＣＴスキャナー２１２で走査され、ＣＴスキャナー２１２の走査データが、ラインＬ３９、入力インターフェース１２０、ラインＬ４０を介して記憶ブロック１２２に入力されて記憶される。そして、記憶ブロック１２２に記憶されたＣＴスキャナー２１２の走査データは、ラインＬ３１を介してボリュームデータ作成ブロック２１６に入力される。
ボリュームデータ作成ブロック２１６では、公知のソフトウェア技術に基いて、ＣＴスキャナー２１２の走査データから、３次元の情報を有する３次元ボリュームデータを作成する。

図１４で示す人工関節置換術支援システム２００を用いて、人工関節置換術の支援、具体的には３次元テンプレーティングを行う手順について、図１５〜図１９を参照して説明する。
図１５において、「Ｓ１〜Ｓ８」と表示するステップ（ステップとしての個別の符号は付されていない）では、図４におけるステップＳ１〜ステップＳ８と同様な操作を行う。すなわち、マーカー１０を関節近傍（例えば膝関節の場合は、ケイ骨前面）に固定して、正面レントゲン写真と側面レントゲン写真を撮影し（ステップＳ１）、マーカー１０が写り込んだ正面レントゲン写真と側面レントゲン写真をデータとしてシステム本体に入力し（ステップＳ２）、正面レントゲン写真と側面レントゲン写真の各々において、マーカーＣＡＤ影像１０Ｍをレントゲン写真に投影されたマーカー１０の影像１０Ｓと重ね合わせ（ステップＳ３〜Ｓ５）、正面３者関係及び側面３者関係を決定して（ステップＳ６）、正面３者関係と側面３者関係の３次元的な相対位置関係を決定し（ステップＳ７）、骨軸をレントゲン写真に記入する（ステップＳ８）。

図１５の第２実施形態の場合、ステップＳ１１において、人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴスキャナー２１２で走査（スキャニング）する。そしてステップＳ２において、ＣＴスキャナー２１２で走査したデータ（ＤＩＣＯＭデータ形式）は、ラインＬ３９、入力インターフェース１２０、ラインＬ４０を介して、システム本体２１０の記憶ブロック１２２に入力される。

記憶ブロック１２２に記憶されているＣＴスキャナー２１２の走査データ（人工関節置換術を施術するべき患者の関節をＣＴスキャナー２１２で走査したデータ）をボリュームデータ作成ブロック２１６に送り、患者の関節における３次元情報を包含する３次元ボリュームデータを作成する。その際には、既知のソフトウェア技術を適用して、３次元ボリュームデータを作成する。
３次元ボリュームデータの作成に際して、関節を挟んだ上下の骨（例えば、膝関節の場合は、大腿骨とケイ骨及びヒ骨）の２つのボリュームデータ（図１６において、符号ＶＤＵ、ＶＤＬ）に二分して、生成する。関節を挟んだ骨のボリュームデータを二分するに際しては、ディスプレイ１１２で表示された関節のスライスデータについて、医師またはオペレータが（二分すべきボリュームデータの）境界（すなわち関節）を指定して行う。そして、二分化されたボリュームデータを、レントゲン線源によりレントゲン写真平面に投影した投影像（ボリュームデータ影像）が作成できる様に、３次元ＣＡＤデータ化する。

次に、図１６の左側で示す様に、正面３者関係において、レントゲン線源（図１６では明確に表示せず）とレントゲン写真との間に、３次元ボリュームデータＶＤＵ、ＶＤＬを配置する。同様に、図１６の右側で示す様に、側面３者関係においても、３次元ボリュームデータＶＤＵ、ＶＤＬを配置する（ステップＳ１２）。そして、レントゲン線源よりレントゲン線ＸＲにて３次元ボリュームデータＶＤＵ、ＶＤＬを照射して、正面３者関係（図１６の左側）と側面３者関係（図１６の右側）の各々に、３次元ボリュームデータＶＤＵ、ＶＤＬの投影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ（ボリュームデータ影像）を投影する。

その状態において、医師やオペレータは、ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳの位置を調節する。すなわち、ボリュームデータ位置調節ブロック２１４（図１４）では、医師やオペレータから入力された情報（ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳの位置を調節する操作情報）により、ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳが、正面レントゲン写真（図１６の左側）と側面レントゲン写真（図１６の右側）の関節の影像と重なる様に、３次元ボリュームデータＶＤＵ、ＶＤＬの３次元位置を調整する。

ステップＳ８の段階で、正面３者関係と側面３者関係の３次元的な相対位置関係が決定しているので、何れか一方のレントゲン写真についてボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳの位置を移動して調整すれば、それに連動して、他方のレントゲン写真においても、ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳが対応して移動する様に表示される。換言すれば、ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳが正面レントゲン写真（図１６の左側）の関節の影像と重なり合うように調整する処理と、ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳが側面レントゲン写真（図１６の右側）の関節の影像と重なり合うように調整する処理とを、３次元的に連動して行うことが出来る。

ステップＳ１３では、ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳが、正面レントゲン写真（図１６の左側）の関節の影像及び側面レントゲン写真（図１６の右側）の関節の影像と重なり合ったか否かを判断する。
係る判断は、医師或いはオペレータが、ディスプレイ１１２に表示された影像を見て判断する。あるいは、システム側で（自動制御により）判断を行うことも可能である。

ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳが、レントゲン写真の関節の影像と重なり合ったならば（ステップＳ１３がＹｅｓ：図１７で示す状態）、ステップＳ１４に進む。
重なり合っていない場合には（ステップＳ１３がＮｏ）、ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳを、正面レントゲン写真（図１６の左側）の関節の影像及び側面レントゲン写真（図１６の右側）の関節の影像と重なり合うように、ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳの位置を調節する工程（ステップＳ１２）を続行する（ステップＳ１３がＮｏのループ）。

ステップＳ１４では、ボリュームデータ影像ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳが、正面レントゲン写真（図１６の左側）の関節の影像及び側面レントゲン写真（図１６の右側）の関節の影像と重なり合った状態（図１７）がディスプレイ１１２で表示される。
医師やオペレータは、ディスプレイ１１２で表示される影像を見ながら、インプラントの３次元ＣＡＤデータの位置を調節する。特に、骨軸に対するインプラントＣＡＤの回旋を調節する。

ステップＳ１４の段階でも、正面３者関係と側面３者関係の３次元的な相対位置関係が決定しているので、何れか一方のレントゲン写真についてインプラントＣＡＤ影像を移動してその位置を調整すれば、それに連動して、他方のレントゲン写真においても、インプラントＣＡＤ影像が対応して移動する。
第２実施形態では、第１実施形態では確認することが出来なかった位置関係、すなわちインプラントＣＡＤ影像の各骨に対する３次元的な関係を、３次元ボリュームデータを用いることで決定することが出来る。ここで、第２実施形態でなければ決定できない位置関係としては、例えば、図１９（ｃ）で示す様な、骨軸に対して垂直な平面における位置関係がある。

図１９の（ｃ）は、図１９の（ａ）、（ｂ）の各々において、骨軸と直交する面ＢＣで切断した状態を矢印（ｃ）方向から見た状態（ディスプレイ１１２で表示された状態）を示している。
３次元ボリュームデータＶＤＵは、ＣＴスキャナー２１２で走査したデータから構成されているので、骨軸と直交する面ＢＣで切断した状態も表現出来るのである。インプラントの３次元ＣＡＤデータ（大腿骨側のインプラントの３次元ＣＡＤデータＶＤＵ）の面ＢＣにおける断面も図１９（ｃ）で表示される。

図１９の（ｃ）における矢印Ｒ方向の位置、いわゆる回旋については、図３〜図１３の第１実施形態ではディスプレイ１１２で表示されず、インプラントの３次元ＣＡＤデータの回旋位置を調節することは出来ない。
これに対して、第２実施形態では、上述した様に、図１９（ｃ）で示す様にディスプレイ１１２で表示することが出来るので、図１９の（ｃ）における矢印Ｒ方向の位置、いわゆる回旋についても、インプラントの３次元ＣＡＤデータの位置を調節出来るのである。
これにより、図３〜図１３の第１実施形態よりも、さらに正確にインプラントの位置を決定することが出来る。

ステップＳ１４においては、サイズが異なるインプラントの３次元ＣＡＤデータを使用することにより、インプラントの適正なサイズも決定することが出来る。換言すれば、ステップＳ１４では、インプラントの適正なサイズ及び位置（回旋を含む）を３次元的に調節するのである。
ステップＳ１５では、インプラントの適正なサイズ及び位置が決定したか否かを判断し、適正な位置が決定したならば（ステップＳ１５がＹｅｓ）ステップＳ１６に進む。
インプラントの適正なサイズ及び位置が決定していなければ（ステップＳ１５がＮｏ）、インプラントの適正なサイズ及び位置（回旋を含む）を３次元的に調節する処理を続行する（ステップＳ１５がＮｏのループ）。

ステップＳ１６の段階では、人工関節置換術を施術するべき患者の関節に対するインプラントの適正なサイズ及び位置が決定しているので、これに基いて、骨切り線が決定される。
上述した様に、係る骨切り線は、正面レントゲン写真と側面レントゲン写真との交差角度の如何とは無関係に、極めて高精度に決定することが可能である。人工関節置換術前に正確なインプラントの３次元位置、サイズ、骨切り線が決定可能であるため、切除される骨の量も決定することが可能である。施術者は、この予想される骨の切除量と、人工関節置換術中に実際に切除される骨の量を比較することで、手術が正確に行われていることを確認することが可能となる。

図１４〜図１９の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図３〜図１３の第１実施形態と同様である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態では人工膝関節が図示されているが、本発明は人口膝関節のみならず、全ての種類の人工関節の置換術に適用可能である。

本発明の人工関節置換術支援装置（マーカー）の斜視図。 人工関節置換術支援装置の縦断面図。 本発明の人工関節置換術支援システムの第１実施形態を示すブロック図。 人工関節置換術支援システムの第１実施形態の制御（或いは、本発明の人工関節置換術支援方法の第１実施形態）を示すフローチャート。 レントゲン写真をシステム本体側に取り込んだ状態を示す説明図。 レントゲン線源と、マーカーの３次元ＣＡＤデータと、正面レントゲン写真平面との３次元的な位置関係を示す説明図。 レントゲン線源と、マーカーの３次元ＣＡＤデータと、側面レントゲン写真平面との３次元的な位置関係を示す説明図。 マーカーの３次元ＣＡＤデータのレントゲン写真への投影像を、レントゲン写真に投影されたマーカーの影像に重ね合わせる処理を示す説明図。 マーカーの３次元ＣＡＤデータのレントゲン写真への投影像が、レントゲン写真に投影されたマーカーの影像に重なり合った状態を示す説明図。 正面レントゲン線源、正面レントゲン写真の属する平面、側面レントゲン線源、側面レントゲン写真の属する平面、３次元ＣＡＤデータの次元的な相対位置関係を示す説明図。 レントゲン写真に、骨軸及び骨軸と垂直な線を表示した状態を示す説明図。 インプラントの３次元ＣＡＤデータの投影像をレントゲン写真中の適正な位置へ配置するために調整する処理を示す説明図。 レントゲン写真中の適正な位置にインプラントの３次元ＣＡＤデータの投影像が重なった状態を示す説明図。 人工関節置換術支援システムの第２実施形態を示すブロック図。 人工関節置換術支援システムの第２実施形態の制御（或いは人工関節置換術支援方法の第２実施形態）を示すフローチャート。 レントゲン線源と、３次元ボリュームデータと、レントゲン写真との３次元的な位置関係を示す説明図。 レントゲン写真中の適切な位置に３次元ボリュームデータの投影像が重なり合った状態を示す説明図。 インプラントの３次元ＣＡＤデータの投影像を、ボリュームデータの投影像が重なり合ったレントゲン写真の適切な位置に重ね合わせる処理を示す説明図。 インプラントの３次元ＣＡＤデータの投影像が、ボリュームデータの投影像が重なり合ったレントゲン写真の適切な位置に重なり合った状態を示す説明図。

符号の説明

１０・・・マーカー（レントゲンマーカー）
１０Ｄ・・・マーカー３次元ＣＡＤデータ
１０Ｍ・・・マーカー３次元ＣＡＤデータがレントゲン写真への投影像
１０Ｓ・・・レントゲン写真に投影された影像
１２・・・マーカー本体
１４−１〜１４−７・・・ピン
１６−１〜１６−４・・・指示部材
１８−１、１８−２・・・取付用フランジ
１００、２００・・・人工関節置換術支援システム
１１０、２１０・・・システム本体
１１２・・・ディスプレイ（表示装置）
１１４・・・入力手段
１１６・・・レントゲン装置
１２０・・・入力インターフェース
１２２・・・記憶ブロック（データベース）
１２４・・・マーカーＣＡＤ位置調節ブロック
１２６・・・正面３者関係決定ブロック
１２８・・・側面３者関係決定ブロック
１３０・・・相対的位置関係決定ブロック
１３２・・・インプラント位置調節ブロック
１３４・・・骨軸決定ブロック
１３６・・・出力インターフェース
２１２・・・ＣＴスキャナー
２１４・・・ボリュームデータ位置調節ブロック
２１６・・・ボリュームデータ作成ブロック
ＩＵ・・・大腿骨側のインプラントの３次元ＣＡＤデータ
ＩＬ・・・ケイ骨側のインプラントの３次元ＣＡＤデータ
ＶＤＵ、ＶＤＬ・・・３次元ボリュームデータ
ＸＲ・・・レントゲン線
Ｆ・・・レントゲン線源
ＦＳ・・・正面レントゲン線源
ＦＬ・・・側面レントゲン線源

Claims (5)

1. 本体部（１２）と、本体部（１２）の外縁部に取り付けられた４本のピン（１４−１〜１４−４）と、第１の取付用フランジ（１８−１）を介して本体部に取り付けられ且つ水平方向（矢印Ｌ方向）に延在する水平ピン（１４−５、１４−６）と、第２の取付用フランジ（１８−２）を介して本体部に取り付けられ且つ垂直方向（矢印Ｓ方向）に延在する垂直ピン（１４−７）とを備え、４本のピン（１４−１〜１４−４）の各々は先端部に球状の指示部材（１６−１〜１６−４）を備えており、前記４本のピン（１４−１〜１４−４）及び指示部材（１６−１〜１６−４）は、垂直方向（矢印Ｓ方向）上方から見た場合及び垂直方向に対して傾斜する方向から見た場合に相互に重ならない様に配置されており、且つ、水平方向（矢印Ｌ方向）から見た場合及び水平方向（矢印Ｌ方向）に対して傾斜する方向から見た場合に、相互に重ならない様に配置されていることを特徴とする人工関節置換術支援装置。
2. 人工関節置換術を施工するべき患者の関節近傍に請求項１の人工関節置換術支援装置（１０）を配置して２方向から撮影されたレントゲン写真が入力されるシステム本体（１１０）と、表示装置（１１２）とを備え、
   システム本体（１１０）は、
   レントゲン線源とレントゲン写真との間に人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）を配置し、レントゲン写真に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（１０Ｓ）に、レントゲン写真に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータの影像（１０Ｍ）を重ね合わせる様に構成されている装置（１２４）と、
   正面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と正面レントゲン写真の平面との相対的な３次元位置関係を決定する様に構成されている装置（１２６）と、
   側面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と側面レントゲン写真の平面との相対的な３次元位置関係とを決定する様に構成されている装置（１２８）と、
   正面レントゲン写真に関する３次元位置関係と側面レントゲン写真に関する３次元位置関係から、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係を決定する様に構成されている装置（１３０）と、
   正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）が決定されたレントゲン写真の関節における適正な位置に、インプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（ＩＵ、ＩＬ）を重ね合わせると共に、表示装置（１１２）に表示する様に構成されている装置（１３２）、
   を有することを特徴とする人工関節置換術支援システム。
3. システム本体（１１０）と、表示装置（１１２）とを備え、
   システム本体（１１０）は、人工関節置換術を施工するべき患者の関節近傍に前記人工関節置換術支援装置（１０）を配置して２方向から撮影されたレントゲン写真が入力され、且つ、人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴ装置（２１２）で走査したデータが入力される様に構成されており、そして、該システム本体（１１０）は、
   レントゲン線源とレントゲン写真との間に人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）を配置し、レントゲン写真に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（１０Ｓ）に、レントゲン写真に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータの影像（１０Ｍ）を重ね合わせる様に構成されている装置（１２４）と、
   正面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と正面レントゲン写真の平面との相対的な３次元位置関係を決定する様に構成されている装置（１２６）と、
   側面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と側面レントゲン写真の平面との相対的な３次元位置関係とを決定する様に構成されている装置（１２８）と、
   正面レントゲン写真に関する３次元位置関係と側面レントゲン写真に関する３次元位置関係から、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係を決定する様に構成されている装置（１３０）と、
   人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴ装置（２１２）で走査したデータから、当該患者の関節における３次元情報を包含する３次元ボリュームデータ（ＶＤＵ、ＶＤＬ）を作成する様に構成されている装置（２１６）と、
   レントゲン線源とレントゲン写真との間に３次元ボリュームデータ（ＶＤＵ、ＶＤＬ）を配置し、その状態を表示装置（１１２）に表示し、レントゲン写真に写り込んだ関節の部分に、レントゲン写真の平面に投影された３次元ボリュームデータの影像（ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ）を重ね合わせる様に構成されている装置（２１４）と、
   インプラントの３次元ＣＡＤデータの回旋（Ｒ）位置を調節しつつ、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係が決定され且つ関節の部分に３次元ボリュームデータの影像（ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ）が重ね合わされたレントゲン写真の関節における適正な位置に、当該インプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（ＩＵ、ＩＬ）を重ね合わせて、表示装置（１１２）に表示する様に構成されている装置（インプラント位置調節ブロック１３２）、
   を有することを特徴とする人工関節置換術支援システム。
4. 人工関節置換術を施工するべき患者の関節近傍に請求項１の人工関節置換術支援装置（１０）を配置して２方向から撮影したレントゲン写真を入力する工程（Ｓ２）と、
   レントゲン線源とレントゲン写真との間に人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）を配置し、その状態を表示装置（１１２）に表示する工程（Ｓ３）と、
   入力装置（１１４）から入力させる操作データに応答して、レントゲン写真に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（１０Ｓ）に、レントゲン写真に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータの影像（１０Ｍ）を重ね合わせる工程（Ｓ３〜Ｓ５）と、
   正面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と正面レントゲン写真平面との相対的な３次元位置関係と、側面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と側面レントゲン写真平面との相対的な３次元位置関係とを決定する工程（Ｓ６）と、
   前記工程（Ｓ６）で決定された正面レントゲン写真に関する相対的な３次元位置関係と側面レントゲン写真に関する相対的な３次元位置関係から、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係を決定する工程（Ｓ７）と、
   正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係（正面３者関係と側面３者関係との３次元的位置関係）が決定されたレントゲン写真の関節の影像における適正な位置に、インプラントの３次元ＣＡＤデータの投影像（ＩＵ、ＩＬ）を重ね合わせて、表示装置（１１２）に表示する工程（Ｓ９、Ｓ１０）、
   を実行する様に構成されていることを特徴とするコンピュータプログラム。
5. 人工関節置換術を施工するべき患者の関節近傍に請求項１の人工関節置換術支援装置（１０）を配置して２方向から撮影したレントゲン写真を入力し、且つ、人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴ装置（２１２）で走査したデータを入力する工程（Ｓ２）と、
   レントゲン線源とレントゲン写真との間に人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）を配置し、その状態を表示装置（１１２）に表示し、レントゲン写真に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の影像（１０Ｓ）に、レントゲン写真に投影された人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の影像（１０Ｍ）を重ね合わせる工程（Ｓ３〜Ｓ５）と、
   正面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と正面レントゲン写真平面との相対的な３次元位置関係と、側面レントゲン写真におけるレントゲン線源と人工関節置換術支援装置（１０）の３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）と側面レントゲン写真平面との相対的な３次元位置関係とを決定する工程（Ｓ６）と、
   前記工程（Ｓ６）で決定された正面レントゲン写真に関する相対的な３次元位置関係と側面レントゲン写真に関する相対的な３次元位置関係から、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係を決定する工程（Ｓ７）と、
   人工関節置換術を施工するべき患者の関節をＣＴ装置（２１２）で走査したータから、当該患者の関節における３次元情報を包含する３次元ボリュームデータ（ＶＤＵ、ＶＤＬ）を作成する工程（Ｓ１１）と、
   レントゲン線源とレントゲン写真の平面との間に３次元ボリュームデータ（ＶＤＵ、ＶＤＬ）を配置し、レントゲン写真に写り込んだ関節の部分に、レントゲン写真に投影された３次元ボリュームデータの影像（ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ）を重ね合わせる工程（Ｓ１２、Ｓ１３）と、
   インプラントの３次元ＣＡＤデータを、その回旋（Ｒ）位置を調節しつつ、正面レントゲン線源（ＦＳ）、正面レントゲン写真の属する平面（ＰＳ）、側面レントゲン線源（ＦＬ）、側面レントゲン写真の属する平面（ＰＬ）、３次元ＣＡＤデータ（１０Ｄ）の３次元的な相対位置関係が決定され且つ関節の部分に３次元ボリュームデータの影像（ＶＤＵＳ、ＶＤＬＳ）が重ね合わされたレントゲン写真の関節における適正な位置に、インプラントの３次元ＣＡＤデータの影像（ＩＵ、ＩＬ）を重ね合わせて、表示装置（１１２）に表示する工程（Ｓ１４、Ｓ１５）、
   を実行する様に構成されていることを特徴とするコンピュータプログラム。

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