JP5570691B2 - 髄内釘内にロックねじを遠位に導く方法および装置 - Google Patents
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Description
本出願の出願人に譲渡された同時係属中の、2005年12月30日に出願された米国特許出願第11/323,537号「磁気発生源の位置を決定する方法(Method For Determining A Position Of A Magnetic Source)」が、参照され、上記米国特許出願の開示内容は、参照することによって、その全体が、本明細書に明白に組み込まれる。
本発明は、大まかに言って、髄内釘の開口にロックねじを整合させるシステムに関し、より詳しく言うと、髄内釘の横方向開口にロックねじを整合させるために磁界を用いるそのようなシステムに関する。
骨折した骨を一体に固定するために髄内釘にロックねじを整合させるシステムが、知られている。これらのシステムは、大まかに、3つのクラス、すなわち、X線画像化システム、機械的システム、および、電磁気的システム、に分類することができる。X線画像化システムは、外科医が髄内釘に位置する横方向孔を目視することができるように、挿入された髄内釘を用いて処置されている四肢の画像を提供するために、X線画像化を用いる。この画像は、穿孔のためおよびドリルビットを横方向孔と整合させるために、骨の外側面の適正な位置を外科医が突き止めることを容易にする。一旦、適正な穿孔位置および整合が決定されると、X線画像化システムは、取り除かれて、次に、外科医は、髄内釘の横方向孔を通る孔を、骨にあけることができる。これらのX線画像化システムは、患者および外科医をX線に曝し、X線の蓄積は、とりわけ外科医にとって、長期間の有害な結果をもたらす場合がある。
センサーアレイを頻繁にリセットする必要のない、磁気ノイズに対してより高い耐性を有する標的化システムの必要性に取り組むシステムが、以下に記載される。ドリルブッシング内に置かれた器具を導くこと(targeting)を可能にするシステムは、ドリルブッシングの軸を髄内釘の横方向孔の軸と整合させる。そのシステムは、遠位の端部を備えた細長い部材を有するプローブと、細長い部材の遠位の端部に垂直に取り付けられ、長さ方向の軸に沿って極性を与えられた磁石と、標的化磁石に対する磁気センサーアレイの位置および向きを決定するために、プログラムされた命令を実行するプロセッサと、を含む。
ドリルブッシング内のドリルの標的点を決定するためのシステム10の実施の形態が、図1に示されている。システム10は、プローブ12と、ハンドヘルドのガイド14と、で構成されている。プローブ12は、細長い部材20で構成され、この細長い部材20には、一対の磁石241、242が取り付けられている。細長い部材20は、ロッド26、およびプラスチック材料のシース18で構成されていてよく、プローブ12を髄内釘22の内側通路16内に挿入できるようになっている。それに代わって、磁石241、242は、被覆シースなしで、ロッド26の端部に取り付けられていてもよい。髄内釘は、骨折した骨の骨片を互いに固定するためのものであることが、整形外科分野ではよく知られている。図1は、ハンドヘルドのユニットは大腿骨より長くないので、一定の縮尺で描かれたものではない。図1に示されたさまざまなシステムのコンポーネントおよび骨の寸法は、システムのコンポーネントのすべてとコンポーネントの環境とを示すために、変更されている。
ここで、Bijは、図4に示されたアレイのj番目の磁気センサーによるi感知方向での磁束密度の測定値Bを表現している。しかし、これらの磁気センサーは、上記の平衡状況が用いられることができるように、対称的に配列されている場合もある。感知アレイ(sensing array)の位置および向きを決定するために非対称的な読取値を補償するように処理回路がプログラムされているならば、他の非対称的な配列が用いられてもよい。
および、Y軸において
である。この整合センサーは、ハウジング34の下側面に、上述されたプリント回路カードの拡張部表面に、または、整合センサー自体のプリント回路カードの表面に、取り付けられている場合がある。整合センサーはまた、整合センサーの座標系がアレイ348内のセンサーに対する座標系と対応するように、方向付けられなければならない。
この発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
(1)髄内釘の横方向孔にドリルブッシングを整合させるシステムにおいて、
遠位の端部を備えた細長い部材を有するプローブと、
磁石であって、前記磁石の長さ方向の軸に沿って極性を与えられ、前記細長い部材の前記遠位の端部に垂直に取り付けられた、磁石と、
磁束密度の測定値を生み出すために、患者の体の外側に位置する、磁気センサーの標的化アレイと、
前記標的化磁石に対する前記磁気センサーのアレイの位置および向きを決定するために、プログラムされた命令を実行する、プロセッサと、
を具備する、システム。
(2)実施態様(1)に記載のシステムにおいて、
前記磁気センサーは、平面内に配列されたホール効果センサーであり、
前記ホール効果センサーの各々は、前記アレイ中に設けられた対応する少なくとも一つのホール効果センサーを有するようになっており、
前記対応する少なくとも一つのホール効果センサーは、前記ホール効果センサーおよび前記対応するホール効果センサーがほぼ等しい磁束密度の測定値を生み出すときに、平衡状態を示す、システム。
(3)実施態様(1)に記載のシステムにおいて、
前記磁石が前記髄内釘の前記横方向孔に近接するように、前記髄内釘の中に前記細長い部材の位置を固定するための位置付けジグ、
をさらに具備する、システム。
(4)実施態様(1)に記載のシステムにおいて、
前記磁気センサーの標的化アレイは、
16個の磁気センサーであって、前記16個の磁気センサーの配列の中心に位置するドリルブッシングの周りに配列された、16個の磁気センサー、
をさらに含む、システム。
(5)実施態様(1)に記載のシステムにおいて、
第2の磁石であって、前記第1および第2の磁石の最大の寸法の少なくとも3倍の間隔を置いて前記細長い部材の周りに取り付けられ、前記第2の磁石の長さ方向の軸が前記第1の磁石の前記長さ方向の軸と平行であるように、前記細長い部材の周りに方向付けられている、第2の磁石、
をさらに具備する、システム。
(6)実施態様(5)に記載のシステムにおいて、
前記標的化アレイは、
17個の磁気センサーであって、前記磁気センサーのうちの16個は、16個の前記磁気センサーの中心に位置する17番目の前記磁気センサーの周りに配列されている、17個の磁気センサー、
を含む、システム。
(7)実施態様(6)に記載のシステムにおいて、
前記標的化アレイは、
前記磁気センサーのうちの5個の磁気センサーであって、3つの直交する軸での磁束密度を測定するための3チャネル磁気センサーである、5個の磁気センサー、
を含む、システム。
(8)実施態様(7)に記載のシステムにおいて、
前記標的化アレイは、
前記磁気センサーのうちの12個の磁気センサーであって、3直交軸系の一つの軸のみでの磁束密度を測定するための1チャネルのみの磁気センサーである、12個の磁気センサー、
を含む、システム。
(9)実施態様(7)に記載のシステムにおいて、
3チャネル磁気センサーである前記5個の磁気センサーのうちの一つの磁気センサーは、前記5個の磁気センサーのうちの他の4個の磁気センサーの中心に、かつ、前記他の4個の磁気センサーから等距離に、位置付けられている、システム。
(10)実施態様(1)に記載のシステムにおいて、
前記プローブの前記遠位の端部に設けられた前記磁石に対する、前記標的化アレイの位置を表示するためのディスプレイ、
をさらに具備する、システム。
前記標的化アレイは、
前記第2の磁石を検出するための整合センサー、
をさらに含む、システム。
(12)実施態様(1)に記載のシステムにおいて、
背景磁界を測定するための背景磁気センサーであって、前記背景磁界の測定値が前記標的化アレイを用いて得られる前記測定値から除去されるようにする、背景磁気センサー、
をさらに具備する、システム。
(13)髄内釘の横方向孔にドリルブッシングを整合させる方法において、
長さ方向の軸に沿って極性を与えられた磁石を位置付ける工程であって、前記磁石の前記長さ方向の軸が前記髄内釘の前記横方向孔に整合するようにする、工程と、
患者の体の外側に位置する磁気センサーを用いて磁束密度の測定値を生み出す工程と、
プログラムされた命令を実行するプロセッサが、前記磁束密度の測定値から、前記標的化磁石に対する前記磁気センサーの位置および向きを決定するまで、前記磁気センサーの標的化アレイを操縦する工程と、
を具備する、方法。
(14)実施態様(13)に記載の方法において、
平面内に配列されたホール効果センサーを用いて前記磁束密度の測定値を生み出す工程であって、前記ホール効果センサーの各々は、対応する少なくとも一つのホール効果センサーを有し、前記対応する少なくとも一つのホール効果センサーは、前記ホール効果センサーおよび前記対応するホール効果センサーがほぼ等しい磁束密度の測定値を生み出すときに、平衡状態を示す、工程、
をさらに具備する、方法。
(15)実施態様(14)に記載の方法において、
前記磁石が前記髄内釘の前記横方向孔内で整合するように、前記髄内釘の中で前記磁石の位置を固定する工程、
をさらに具備する、方法。
(16)髄内釘の横方向孔にドリルブッシングを整合させる方法において、
長さ方向の軸に沿って極性を与えられた第1の磁石を位置付ける工程であって、前記第1の磁石の前記長さ方向の軸が、前記髄内釘の前記横方向孔に平行であり、かつ前記横方向孔に近接するようにする、工程と、
長さ方向の軸に沿って極性を与えられた第2の磁石を位置付ける工程であって、前記第2の磁石の前記長さ方向の軸が、前記髄内釘の前記横方向孔に平行であり、かつ前記第2の磁石が、前記第1の磁石から、前記第1および第2の磁石の最大の寸法の少なくとも3倍の間隔を置いて位置するようにする、工程と、
磁気センサーを用いて磁束密度の測定値を生み出す工程と、
プログラムされた命令を実行するプロセッサが、前記磁束密度の測定値から、前記第1および第2の磁石に対する前記磁気センサーの位置および向きを決定するまで、前記磁気センサーのアレイを操縦する工程と、
を具備する、方法。
(17)実施態様(16)に記載の方法において、
整合センサーを用いて磁束密度の測定値を生み出して前記第2の磁石の上方の前記整合センサーの位置を表示する工程、
をさらに具備する、方法。
(18)実施態様(17)に記載の方法において、
前記センサーのアレイおよび前記整合センサーの前記磁束密度の測定値から、背景磁界の磁束密度の測定値を除去する工程、
をさらに具備する、方法。
(19)実施態様(16)に記載の方法において、
前記磁束密度の測定値を生み出す前記工程は、
ホール効果センサーを用いて前記磁束密度の測定値を生み出す工程であって、前記ホール効果センサーは、前記ホール効果センサーの各々が、磁束密度の測定値を生み出す、少なくとも一つの対応するセンサーを有するように配列され、前記磁束密度の測定値は、前記ホール効果センサーの中心が前記第1の磁石の上方に位置付けられるように、前記ホール効果センサーが操縦されたときに平衡状態を示す、工程、
をさらに含む、方法。
(20)実施態様(18)に記載の方法において、
前記第1の磁石に対する前記センサーアレイの位置を表示する工程と、
前記第1および第2の磁石を通り前記第1および第2の磁石の長さ方向の軸に垂直な平面に対する前記センサーアレイの向きを表示する工程と、
をさらに具備する、方法。
Claims (10)
- 髄内釘の横方向孔にドリルブッシングを整合させるシステムにおいて、
遠位の端部を備えた細長い部材を有するプローブと、
第1の磁石であって、前記第1の磁石の長さ方向の軸に沿って極性を与えられ、前記細長い部材の前記遠位の端部に取り付けられた、第1の磁石と、
第2の磁石であって、前記第2の磁石の長さ方向の軸に沿って極性を与えられ、前記第1の磁石から所定の距離隔てた位置に前記細長い部材の周りに取り付けられ、前記第2の磁石は、前記細長い部材の周りで方向付けられ、その長さ方向の軸が前記第1の磁石の長さ方向の軸に対して平行になるようにされている第2の磁石と、
磁束密度の測定値を生み出すために、患者の体の外側に位置する、磁気センサーの標的化アレイと、
前記第2の磁石の磁界の測定値を生成するように構成されている整合センサーであって、前記整合センサーは、前記磁気センサーの標的化アレイから離されており、前記第2の磁石の磁界の測定値が、前記第1の磁石の磁界の影響を受けないように構成されている整合センサーと、
前記第1の磁石及び前記第2の磁石に対する磁気センサーの前記標的化アレイの位置および向きを決定するために、プログラムされた命令を実行する、プロセッサと、
を具備する、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記磁気センサーは、平面内に配列されたホール効果センサーであり、
前記ホール効果センサーの各々は、前記アレイ中に設けられた対応する少なくとも一つのホール効果センサーを有するようになっており、
前記対応する少なくとも一つのホール効果センサーは、前記ホール効果センサーおよび前記対応するホール効果センサーがほぼ等しい磁束密度の測定値を生み出すときに、平衡状態を示す、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、さらに、
前記第1の磁石が前記髄内釘の前記横方向孔に近接するように、前記細長い部材は前記髄内釘の中に位置付けられている、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記標的化アレイは、ドリルブッシング及び前記ドリルブッシングを中心として周りに配置された16個の磁気センサーをさらに含む、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記第2の磁石は、前記細長い部材の周りに取り付けられており、前記第1の磁石および前記第2の磁石の間の距離は、前記第1及び第2の磁石の最大の寸法の少なくとも3倍の間隔である、システム。 - 請求項5に記載のシステムにおいて、
前記標的化アレイは、17個の磁気センサーを備え、磁気センサーのうちの16個が、中心に位置する17番目の磁気センサーの周りに位置している、システム。 - 請求項6に記載のシステムにおいて、
前記17個の磁気センサーのうち5個は、3つの直交する軸での磁束密度を測定するための3チャネル磁気センサーである、システム。 - 請求項7に記載のシステムにおいて、
前記17個の磁気センサーのうち12個は、3直交軸系の一つの軸のみでの磁束密度を測定するための1チャネルのみの磁気センサーである、システム。 - 請求項7に記載のシステムにおいて、
3チャネルのセンサーである5個の磁気センサーのうちの一つは、5個の磁気センサーのうちの他の4個の磁気センサーの中心に、他の4個の磁気センサーから等距離で、位置付けられている、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、
前記プローブの前記遠位の端部に設けられた前記磁石に対する、前記標的化アレイの位置を表示するためのディスプレイ、
をさらに具備する、システム。
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